一、研究背景与价值

（一）研究背景

当前中学化学教学存在显著局限：教学内容多以单一学科知识点为核心，如孤立讲解“水的组成”“溶液的酸碱度”，缺乏与其他学科的关联；教学方式以课堂讲授为主，学生仅能机械记忆化学概念与方程式，难以将知识应用于解决真实复杂的现实问题。而2022年版课程标准明确提出“倡导跨学科主题学习，注重学科间相互关联，带动课程综合化实施”，要求中学化学教学打破学科边界，通过跨学科融合培养学生的综合素养。

（二）研究价值

1.理论价值：丰富中学化学跨学科教学的理论体系，构建具有可操作性的教学框架，为学科融合教学的理论研究提供实践支撑，填补单一学科教学与综合素养培养之间的理论空白。

2.实践价值：通过跨学科主题学习，将化学知识与其他学科内容有机结合，帮助学生建立系统的知识网络；以真实问题为驱动，提升学生运用多学科知识解决实际问题的能力；在探究过程中培养学生的创新思维、合作能力，助力“科学态度与社会责任”“科学探究与创新意识”等核心素养的落地。

二、核心概念界定

（一）跨学科主题学习

跨学科主题学习是以真实生活中的复杂问题或项目为核心，围绕特定主题，融合两个及以上学科的知识、方法与思维方式，引导学生通过自主探究、合作实践完成学习任务，最终实现知识整合与能力提升的学习模式。其核心在于“主题统领”与“学科融合”，而非学科知识的简单叠加。

（二）中学化学跨学科主题学习

中学化学跨学科主题学习以化学知识为核心载体，围绕与化学相关的现实主题（如环境治理、食品健康、材料研发等），融合物理、生物、数学、地理、工程等学科的知识与技能，让学生在解决主题相关问题的过程中，深化对化学知识的理解，同时掌握其他学科的关键能力，形成综合素养。

三、中学化学跨学科主题学习的教学框架构建

（一）明确跨学科教学目标：三维统整

跨学科主题学习的目标需实现“知识、能力、素养”三维统整，既要涵盖各学科的核心知识，也要聚焦综合能力与核心素养的培养，以“水的净化与利用”主题为例：

知识目标：掌握化学中“水的过滤、吸附、蒸馏”等净化方法，理解物理中“混合物分离”的原理，了解生物中“水体生态系统”的构成，学会数学中“水质指标数据的统计与分析”方法。

能力目标：能够设计并操作水净化实验，运用数学方法分析水质数据，撰写包含多学科视角的水保护方案，提升实验操作、数据分析、方案设计与表达能力。

素养目标：树立“节约用水、保护水资源”的责任意识（化学核心素养：科学态度与社会责任），培养运用多学科思维解决环境问题的综合思维（跨学科素养：系统思维、创新思维）。

（二）设计跨学科主题：三大原则

主题是跨学科学习的核心，设计需遵循“关联性、真实性、探究性”三大原则，确保主题既能融合多学科知识，又能激发学生的探究兴趣。

关联性原则：主题需以化学知识为核心，同时与其他学科存在紧密逻辑关联。例如“食品中的化学与健康”主题，化学知识（食品中的营养素、添加剂成分）可关联生物（营养素的消化吸收）、数学（食品营养成分的比例计算）、地理（不同地域的饮食结构与化学元素差异）。

真实性原则：主题需来源于学生熟悉的生活场景或社会热点问题，如“校园垃圾分类与处理”“自制家庭清洁剂”“汽车尾气的危害与治理”等，让学生感受到学习的现实意义。

探究性原则：主题需包含可通过探究解决的复杂问题，而非简单的知识问答。例如“如何设计一款环保型家用除垢剂”，需学生探究除垢的化学原理（酸与碳酸盐反应）、物理形态设计（液体/固体的便利性）、生物安全性（对人体与环境的影响）等多维度问题。

（三）实施跨学科教学流程：四步进阶

构建“主题导入—问题拆解—探究实践—总结迁移”的四步教学流程，引导学生逐步深入跨学科探究：

1.主题导入：通过真实情境呈现主题，激发探究欲望。例如“食品中的化学与健康”教学中，播放“网红食品成分争议”的新闻片段，展示食品包装上的营养成分表，引发学生对“食品中的成分是否安全”“如何科学选择食品”的思考。

2.问题拆解：引导学生将主题拆解为多个子问题，明确各子问题对应的学科领域。针对上述主题，可拆解为：“食品中含有哪些化学营养素（化学）”“不同营养素在人体中如何被吸收利用（生物）”“营养成分表中的数据如何解读（数学）”“如何根据营养需求设计一日食谱（综合学科）”。

3.探究实践：学生以小组为单位，分工合作完成子问题探究，教师提供跨学科支持。例如：化学小组检测食品中的维生素C含量（化学实验）；生物小组查阅资料分析蛋白质的消化过程（生物知识）；数学小组统计不同食品的热量数据并绘制图表（数学分析）；最后小组整合各学科结论，设计科学食谱。

4.总结迁移：组织学生展示探究成果，总结跨学科知识的关联逻辑，再将所学迁移到新场景。例如，学生展示设计的食谱后，教师引导总结“化学营养素—生物吸收—数学配比”的关联，再让学生尝试为糖尿病患者设计低糖食谱，实现知识与能力的迁移。

（四）完善跨学科评价体系：多元多维

打破单一的学科评价模式，构建“过程+成果+素养”的多元多维评价体系，全面评估学生的跨学科学习效果：

过程性评价（40%）：关注学生在探究中的参与度，包括是否主动参与问题拆解、跨学科任务的完成质量、小组合作中的沟通与贡献、探究过程中的思维表现（如是否提出创新性观点）。

成果性评价（30%）：以学生的探究成果为依据，如实验报告、数据分析图表、食谱设计方案、主题调研报告等，评估成果的科学性、完整性与实用性，考察多学科知识的整合应用能力。

素养性评价（30%）：通过课堂观察、访谈等方式，评估学生在学习过程中展现的综合素养，如是否形成系统的跨学科思维、是否具备解决复杂问题的能力、是否树立正确的科学态度与社会责任感。

四、中学化学跨学科主题学习实践案例

案例一：“校园垃圾分类与处理”（融合化学、生物、地理、数学）

（一）主题背景

垃圾分类是当下的社会热点问题，校园垃圾中包含废纸、塑料瓶、果皮、废旧电池等多种类型，其成分与处理方式涉及多学科知识，适合作为跨学科主题。

（二）实施过程

1.主题导入：展示校园垃圾桶内垃圾混放的照片，播放“垃圾填埋导致土壤污染”的纪录片片段，提出核心问题：“如何科学开展校园垃圾分类，减少对环境的污染？”

2.问题拆解：将核心问题拆解为：

校园垃圾的主要成分有哪些？（化学：分析垃圾的物质组成；数学：统计各类垃圾的占比）

不同类型的垃圾会对环境造成哪些影响？（化学：塑料、电池的化学污染；生物：果皮等有机物的降解对土壤生物的影响；地理：垃圾填埋对土壤、地下水的影响）

如何设计校园垃圾分类方案并推广？（综合学科：方案设计、宣传推广）

3.探究实践：

化学小组：采集校园垃圾样本，检测塑料垃圾的燃烧产物（如是否产生有害气体），分析废旧电池中的重金属成分。

生物小组：观察果皮在土壤中的降解过程，对比降解前后土壤的肥力变化。

数学与地理小组：统计一周内校园各类垃圾的产生量，绘制统计图，结合校园地形设计垃圾分类点的位置。

综合小组：整合各小组结论，设计包含分类标准、投放指南、宣传海报的校园垃圾分类方案。

4.总结迁移：各小组展示成果，共同完善垃圾分类方案并在校园推行，随后让学生设计“家庭垃圾分类计划”，将所学迁移到家庭生活中。

（三）案例成效

通过该主题学习，学生不仅掌握了“物质的分类”“化学污染”等化学知识，还学会了垃圾数据统计（数学）、环境影响分析（生物、地理）等技能；在方案设计与推广中，提升了合作能力与表达能力；同时树立了“垃圾分类，保护环境”的责任意识，实现了多学科知识与核心素养的协同发展。

案例二：“自制简易净水器”（融合化学、物理、工程）

（一）主题背景

水净化是中学化学的重点内容，涉及过滤、吸附等化学方法，同时与物理中的“过滤原理”、工程中的“装置设计”密切相关，适合开展跨学科实践。

（二）实施过程

1.主题导入：播放“野外探险者饮用浑浊河水后生病”的情景视频，提出问题：“在野外没有专业设备时，如何将浑浊的河水净化为安全的饮用水？”

2.问题拆解：拆解为“水净化需要去除哪些杂质（化学、物理）”“过滤、吸附的原理是什么（化学、物理）”“如何设计简易净水器的结构（工程）”。

3.探究实践：学生利用矿泉水瓶、石英砂、活性炭、棉花、纱布等材料，结合化学的“吸附除杂”知识与物理的“过滤分离”原理，设计并制作简易净水器；通过对比净化前后水的浑浊度、异味，优化净水器的材料分层与结构。

4.总结迁移：展示并测试各小组的净水器，分析不同设计的优缺点，总结“化学净化方法+物理分离原理+工程设计思维”的关联，再让学生尝试改进净水器，使其能去除水中的细菌（融合生物知识：添加消毒材料）。

五、实践反思与优化策略

（一）实践反思

在一学期的跨学科主题学习实践中，学生的学习兴趣与综合能力显著提升，但也暴露出一些问题：

1.学科融合深度不足：部分主题仅停留在“化学+单一学科”的浅层融合，未能实现多学科的深度关联，如“食品中的化学与健康”主题中，地理学科的“地域饮食结构”仅作为背景知识，未与化学营养素分析深度结合。

2.学生探究难度不均：由于学生的跨学科知识基础存在差异，部分基础薄弱的学生在面对多学科任务时（如数据分析、方案设计），容易产生畏难情绪，参与度较低。

3.教学时间难以协调：跨学科主题学习需要较长的探究时间，而中学化学课时有限，难以充分保障探究过程的完整性，部分主题的探究环节被迫简化。

（二）优化策略

1.深化学科融合：设计主题时，明确各学科的“核心贡献点”，确保学科知识深度关联。例如“食品中的化学与健康”主题中，可让地理学科分析不同地域土壤的化学元素含量，进而解释当地饮食中特定营养素的丰富度，实现化学与地理的深度融合。

2.实施分层任务：针对学生的基础差异，为小组分配分层任务。例如在“校园垃圾分类”主题中，基础薄弱的学生负责垃圾数据的收集与统计（基础任务），基础较好的学生负责垃圾污染的化学与生物影响分析（提升任务），确保全员参与。

3.整合教学时间：采用“课上+课下”结合的方式，课上完成主题导入、问题拆解与成果展示，课下通过小组合作完成探究实践；同时与其他学科教师协调，将跨学科任务融入相关学科的课时中，实现时间的高效利用。

六、结论

跨学科主题学习为中学化学教学提供了新的路径，通过构建“目标统整—主题设计—实施探究—评价反馈”的教学框架，能够有效打破学科壁垒，实现化学与多学科知识的深度融合。在“校园垃圾分类与处理”“自制简易净水器”等案例中，学生不仅深化了对化学知识的理解，还提升了运用多学科知识解决实际问题的能力，核心素养得到显著发展。

未来，中学化学跨学科主题学习需进一步深化学科融合的深度，优化教学时间与任务设计，加强学科教师间的协同合作，让跨学科学习真正成为培养学生综合素养的有效载体，助力学生成长为具备系统思维与创新能力的综合型人才。