例谈高考化学真题中学科交叉融合*

牛宝妮

(甘肃省庆阳第一中学，甘肃 庆阳 745000)

我国中学阶段是以分科课程学习为主，但从近几年的高考化学试题中发现，综合性的理念已经逐渐整合到分科课程中[1]。例如，STSE选择题，古文、诗句频频出现；电化学试题中微生物电池、浓差电池交叉渗透了物理和生物知识；晶胞从简单的平行六面体考到三棱柱、六棱柱，信息中的投影、四面体空隙、八面体空隙数等对数学能力的要求逐渐提高等。目前中学化学的教学过程中，并没有将化学与其他学科很好地结合起来，短期不利于提高学生的高考成绩，长远不利于培养学生的综合能力和创新能力[2]。本文以化学高考真题为例，浅谈高中化学与语文、数学、物理、生物的交叉融合现象[3]。

1 高考化学和语文的交叉融合

语文是其他学科的基础，语文对其他学科是先行的。

近几年高考试题特点鲜明。首先，中华传统文化的渗透。比如文言文和古诗词(2019年全国二卷和2020年全国二卷)，这是化学科学语言和古汉语文学的碰撞，但翻译文言文成难点。其次，信息量大。信息五六行司空见惯，很多信息来自前沿杂志。如何从海量信息中提取有价值的东西并整合，这些能力源于阅读能力，新高考化学对语文素养要求会越来越高。

【2020年全国二卷】7.北宋沈括《梦溪笔谈》中记载：“信州铅山有苦泉，流以为涧。挹其水熬之则成胆矾，烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”。

【2019年全国二卷】7.“春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干”是唐代诗人李商隐的著名诗句，下列关于该诗句中所涉及物质的说法错误的是。

首先，化学老师要提高认识，认同中华文化并弘扬中华优秀传统文化，进而让学生喜爱中国文化。其次，教师平常要多读书，读好书，让化学课堂充满理性的光辉和人文情怀，实现育人功能。然后，教师要讲究科学的教学方法，引导学生在大信息量中寻找关键字词，获取有效信息并整合为自己的语言。最后，高3二轮复习STSE题型时，古文题抓关键字，总结操作方法的古语表达。还可以邀请语文老师互助教学，语文老师翻译，化学老师分析选项，这种创新教学可能会提高学生的学习兴趣。

2 高考化学和数学的交叉融合

数学是研究人类思维方式的科学，也是学习工具。高考化学有10分左右的计算题，它能拉开优等生和中等生的差距，但很多学生会放弃[8]。

这类题的特点一：大多数题型固定。比如，滴定计算，化学反应速率和化学平衡常数、晶体密度的计算。特点二：稳中有变。晶胞计算创新点多，晶胞从简单的平行六面体考到三棱柱、六棱柱，信息中的投影、四面体空隙(如2019卷全卷一卷)、八面体空隙数对学生的空间想象能力要求能高，难度增大，立体几何的基础尤为重要。特点三：水溶液中的离子平衡这道题，图像和计算都比较复杂。比如，对数、负对数、P(离子浓度)(如2021年全国甲卷)，对学生识图和计算能力要求越来越高。

【2019年全国一卷】35题：图(a)是MgCu2的拉维斯结构，Mg以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中，填入以四面体方式排列的Cu。图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可见，Cu原子之间最短距离x=pm，Mg原子之间最短距离y=pm。设阿伏加德罗常数的值为NA，则MgCu2的密度是g·cm-3(列出计算表达式)。

下列说法正确的是

A.曲线①代表BaCO3的沉淀溶解曲线

B.该温度下BaSO4的Ksp(BaSO4)值为1.0×10-10

C.加适量BaCl2固体可使溶液由a点变到b点

如何应对化学高考中的计算题？首先，高考化学计算题要比高考数学简单，老师要帮助学生克服惧怕心理，从心理上打败“纸老虎”；其次，知识模型化、数学化，这和数学建模是很相似的,即在化学中运用已经学会的数学工具, 通过细心分析已知量和未知量的相互关系, 建立一定的数学关系或数学模型,达到解题的目的；最后，固定题型要总结方法，如滴定、速率、化学平衡常数、转化率、晶体密度的计算，讲练结合，让学生反复练习，以期学生熟能生巧，快速准确解题。

3 高考化学和物理的交叉融合

有句话说“物化不分家”，可见化学和物理联系紧密[4]。首先，化学和物理交叉融合的知识多。比如，原子结构、电学、热学、光学、核能等方面。我们要在扎实的物理基础上建构这些化学知识。下面这两道题电化学题(2013、2015全国卷)，电流强度和能量密度，学生只要把基础物理中的电学学好，做起来是很容易的。

【2015年新课标Ⅱ卷题26节选】酸性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是炭棒，其周围是由炭粉、MnO2、ZnCl2和 NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生 MnOOH。(2)维持电流强度为 0.5 A，电池工作 5 min，理论上消耗锌g。(已知F=96500 C·mol-1)

【2013年新课标Ⅰ卷题28节选】二甲醚(CH3OCH3)是无色气体，可作为一种新型能源。(5)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃料电池(5. 93 kW·h·kg-1)。若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生个电子的电量; 该电池的理论输出电压为 1.20 V，能量密度E=(列式计算。能量密度=电池输出电能/燃料质量，1 kW·h=3.6×106J)

以上对我们的启示是：老师要拓展自己的知识面，多钻研化学和物理融合的知识。一方面，对学生已有的物理基础知识，教师可以利用相关物理知识进行引导。比如，化学反应速率可以借鉴物理学科中物体运动快慢的表示方法；原电池的工作原理可以从物理电学进行引导，外电路中电子从负极流入正极，负极就要发生失电子的氧化反应，正极发生得电子的还原反应。原电池和电解池中离子的移动方向，大部分老师根据溶液显电中性进行解释，其实还可以从物理学中的电场入手，学生已经知道带正电荷粒子的移动方向和电流一致，带负电荷的则相反，多角度解释有助于学生更好的掌握；阿伏伽德罗定律和推论对学生来说抽象，但如果从理想气态方程入手，可以化难为简。另一方面，还可以用已有的物理知识解释抽象的化学现象。比如，丁达尔效应产生的原因和物理光学中的散射有关。对此多数老师只是点到为止或者让学生自己看课本，事实很多老师和学生并没有弄懂其中真正的原由。如果化学老师能解释清楚，不仅提高在学生心目中的形象，而且有助于学生深度学习。

4 高考化学和生物的交叉融合

【2018年全国一卷】下列说法错误的是：

A.蔗糖，果糖，麦芽糖均为双糖；

B.酶是一类具有高选择催化性能的蛋白质；

C.植物油含不饱和脂肪酸酯，能使酸性高锰酸钾溶液褪色；

D.淀粉和纤维素水解的最终产物均为葡萄糖。

这道题网上争议很大，学生提出质疑。正确答案给的是A，实际上B也是有问题的。高中生物书上说：“酶多数是蛋白质，少数是RNA”。从科学的角度来看，如果用这样一句话来给酶下定义，那肯定是不全面的。所以，争议最后选A和B都给分。从这个案例可以看出，学科并不是孤立的，不兼备学科交叉渗透，必然会给学生带来困扰。

此外，很多高考化学综合题以生物知识为题干，选项涉及生物、化学或生物和化学关联的知识点。

上述实例证明了高中化学与生物交叉融合的必要性。高中化学和生物的交叉知识比较多，老师应该做做到心中有数，在教学时进行自然巧妙地联系。首先，老师可以在备课时知道“哪个地方跟生物有重复”“我们跟它的区别是什么”“怎样讲课才能做到互补”“哪个学科先上这个知识？”这样在教学中，有的放矢，灵活运用教材，不仅减轻师生负担，而且有利于学生对知识综合掌握。其次，高考化学综合性强，在平时上课时，可以选择化学和生物交叉的案例进行研究。比如，生命健康，不仅可以开阔学生视野，而且锻炼学生用化学、生物或多学科解决现实问题，能综合、会综合也是创新能力的体现。

5 小结

高考试题的风向标给了我们如下启示：

一方面，我们可以清楚地认识到学科交叉融合的必要性[5]。新时代我们需要更加包容全面的老师，老师不能固步自封，需要不断的学习钻研，除了本学科以外，也要涉及其他学科。培养综合人才，首先要有博学的老师。

另一方面，可以预测学科交叉融合是趋势，“天下大事,合久必分,分久必合”。学科交叉融合是培养学生综合素质和创新人才的基础。近几年自然科学诺贝尔奖多数融合多个学科，比如，锂离子电池的发明，需要融合化学和物理知识，物理提供技术，化学提供材料。法拉第和居里夫人，公认的物理学家和化学家，在物理和化学上都有很大贡献。有趣的是，近几年很多的诺贝尔x学科的奖却颁发给了y科学家。可见，科学不孤立，科学要开放，“一花独放不是春，百花齐放春满园。”