数理思维在化学中渗透综述

尹瑜静

【摘要】本文从国际背景出发，联系新课程理念，剖析了化学与相关学科整合的必要性和可行性。在对高中实际教学情况调查和文献研究的基础上，对数理思维在化学学科渗透作以总结。

【关键词】数学思维;物理思维;渗透与运用

近年来，世界各国纷纷将研究重点转向化学及其交叉学科的研究，重视学科间联系，正视化学在人类发展进程中所起的作用，重视培养中学生的化学素养。国内正值新课改实施阶段，本次高中新课程标准首次提出“学习领域”这一概念，将彼此关系比较紧密的学科归于同一领域，力求打破学科壁垒森严的现状，加强学科间的联系。

1化学与相关学科整合的必要性

今年来，化学教育改革中比较大的一项改革就是加强化学、物理、数学、生物等传统的自然科学间的联系，将其内容拓展，互相渗透，形成综合理科。同时，国外出现了不同的课程整合形式，如有以科目为中心的整合理论与实践。

数、理、化三科紧密相连，学科之間的相互渗透越来越多，化学学科与物理学科在实际问题上存在联系，而问题的解决常用到数学思维。数学是理科的基础科目，物理和化学都是建立在实验基础上的学科，所以在教学中可以引用数理中的一些思维方式来渗透到化学中来，吸收分科教学中带有综合、交叉色彩的内容和思维，更有利于激发学生的“顿悟”，同时也提升了教师对教材的挖掘和更新能力，因此化学与相关学科整合的势在必行。

2数学思维在化学学科渗透

首先，化学教学中数学思维的渗透。钱学森教授曾说：“教育工作的最终机智在于人脑的思维过程。”而将化学问题抽象成数学问题，利用数学思维及其知识，解决化学问题是一种高层次的思维活动，也是教育部考试中心要求高考考生必须具备的能力之一。

利用数学中集合思想对化学物质或者是化学反应进行分类，在加强学科间联系，能够让学生体会知识的灵活，从而激发学生的学习兴趣。倘若把数学推导的思想运用平常的教学中，如“十字交叉法”的推导让学生理解平均摩尔质量的求法，觉得化学是讲道理的，“知其然，知其所以然。” 并且能够触类旁通，迁移到其他相似的情况。再如，数形结合思想分析定量化学 （ 离子） 方程式的书写，有助于把握问题的本质，尤其是在求解变量反应，取值范围，水溶液中平衡等问题时，往往能够取得很好的效果。数列极限思想可用于解决混合物计算，取值范围求解，有机化合物各元素的极值含量以及有机合成原料计算问题。

总之，通过在化学教学中渗透数学思维，借助数学工具进行化学计算、推理，可以优化化学教学，便于学生理解本质，拓宽其思路，培养学生的思维的多向性、灵活性、独特性、创造性。

3物理思维在化学学科渗透

物理主要研究物体的运动形式和物质的基本结构，而化学则从宏观和微观两方面研究物质微粒结构、性质及其运动，因此物化两学科在众多方面相互渗透。利用学科知识交叉点，可帮助学生将学过的知识“点”连接成“面”，从而结成“网”。

利用物理学中能量守恒可以理解水溶液的质量守恒、电荷守恒、质子守恒、物料守恒，从而把溶液粒子间数量关系

弄清楚;利用理想气体状态方程，掌握阿伏伽德罗定律及其推论过程，方便梳理物理量关系，根据题目的说明，可快速且准确得到相关的比例式;利用楞次定律解释勒夏特列原理，化学平衡是高中一重要的知识点，大多数学生在一开始时就觉得难以理解，造成了后来学习难点的积累，特别是用勒夏特列原理来判断平衡移动问题时，常常教师在讲授时觉得力不从心，该原理的关键在于“减弱”而不是“消除”，这与物理上的“楞次定律”是不谋而合的：这个原理核心之一是“阻碍”而不是“阻止”，它们最大的相通之处是两个原理都遵循了系统能量朝更低的方向发展的趋势，若该趋势被破坏，系统会尽量朝恢复到先前状态的方向变化，但已经无法恢复到原来的状态。若引导学生对比来理解，相信能达到事半功倍的效果。再如电路中同种电荷相斥、异种电荷相吸原理解释电化学带电粒子的定向移动，压强、浮力解释气密性问题，热学解释焓变。

当今自然科学分科越来越细致，自然科学在更加具体化的基础上，正逐渐走向整合与统一，各种学科技术在其他领域的应用为学科间的交叉与融合搭起了桥梁，促进了学科间的紧密联系与发展。

作为一名化学教师，在新课程背景下，需要不断探索适合新课程理念，适合学生发展的教学方式，优化化学教学，拓展学生的知识和思路，多角度理解分析问题，使学生自身的科学知识体系全面发展，从而更好地适应现代社会的需求。

参考文献

[1]刘子宏. 理科思维融合对提高化学教学实效性的研究[J].中 学 化 学， 2015年 第6 期

[2]李晔、周青.  学科教学之间的交叉与融合——对美国高中化学教材 Prentice Hall<Chemistry>  中物理知识作用的分析[J].外国中小学教育，2008 年第 4 期

[3]刘仲林.  跨学科教育论[M].河南教育出版社，1991

课题名称：化学课堂学科知识与拓展教学融合的策略研究。

课题编号：JCJYC19070602。

本文系2019年度河南省基础教育教学研究项目课题名称课题编号研究成果

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