人教版高中化學必修教材跨學科教學內容分析及教學建議

摘 要 跨學科教學是當前基礎教育課程改革的關注點，教材中跨學科教學內容的設置情況是教師有效開展跨學科教學的重要載體，必須進行積極挖掘與利用。基于“化學與社會發展”主題，以人教版高中化學必修教材為分析文本，采用內容分析法分別從學科領域、呈現方式、教學功能三個維度對其中的跨學科教學內容進行分析，并在此基礎上有針對性地提出開展化學跨學科教學的建議，以期為高中化學教師有效使用教材開展跨學科教學提供參考與借鑒。

關 鍵 詞 高中化學；人教版；必修教材；跨學科教學；化學與社會發展

引用格式 韓梅， 韓祉曼.人教版高中化學必修教材跨學科教學內容分析及教學建議[J].教學與管理，2024（30）：95-99.

當前，跨學科教學是基礎教育課程改革的熱點問題，既是基礎教育加強課程綜合化和實踐性的重要體現，也是國家培養復合型人才的迫切需求。跨學科教學是一種以主題或議題為載體，融合兩門以上學科的知識、方法等，以問題解決為導向的教學活動[1]，其實施能有效培養學生綜合運用多學科知識解決真實問題的能力，強化課程協同育人的功能。《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“新課標”）在“教學與評價建議”中指出：“在化學教學中，教師應重視跨學科內容主題的選擇和組織，加強化學與物理學、生物學、地理學、材料科學和環境科學等學科的聯系”[2]，在“教材編寫建議”中指出“化學教材內容的選擇……應適當融合跨學科知識，發展學生解決綜合問題的能力”[3]，上述相關表述是高中化學教學中開展跨學科教學的指向性要求。在新課標的引領下，高中化學教材必然要體現跨學科教學的因素，以便為教師開展化學跨學科教學提供重要載體支撐。

目前，化學教材中跨學科教學內容的相關研究主要涉及以下三個方面：一是單一版本（如上海科學技術出版社、美國高中化學教材“Chemistry： Concepts and Applications”等）化學教材中跨學科教學內容的研究[4，5]；二是不同國家（如中美）化學教材中跨學科教學內容的橫向比較研究[6]；三是不同時期（如2007年版和2019年版）化學教材中跨學科教學內容的縱向比較研究[7]。相關研究的分析維度主要包括學科類別、知識類型、呈現方式、教學功能等，并基于分析結果提出了相關參考建議。高中化學必修課程的主題5“化學與社會發展”是集中體現化學學科綜合應用的主題，其中蘊含著較為豐富的跨學科教學內容，但當前的研究中缺少對該主題跨學科教學內容的系統分析。基于此，以新課標中主題5“化學與社會發展”的內容要求為基準，以2019年人教版高中化學必修教材中涉獵的相關章節為分析文本，對其中的跨學科教學內容從學科領域、呈現方式、教學功能三個維度進行分析，并在此基礎上提出相關的教學建議，以期為高中化學教師有效開展化學跨學科教學提供參考與借鑒。

一、高中化學必修教材跨學科教學內容分析的研究設計

1.跨學科教學內容的分析框架

資源、能源、材料、環保、健康、安全是主題5“化學與社會發展”涉及的主要內容范疇，據此將材料、人類健康、資源與能源、環境污染與綠色化學、化學應用安全與規則五個方面作為分析的一級指標，在一級指標的基礎上做二級指標的進一步細化和內容界定，具體涉及的章節主要有“第三章第二節 金屬材料”“第五章第三節 無機非金屬材料”“第七章第二節 乙烯與有機高分子材料”“第八章第一節 自然資源的開發利用”“第八章第二節 化學品的合理使用”“第八章第三節 環境保護與綠色化學”，具體分析框架見表1。

2.跨學科教學內容的具體分析方法

基于已有相關研究建立的分析框架[8]，本文主要從學科領域、呈現方式、教學功能三個維度對人教版高中化學必修教材“化學與社會發展”主題中的跨學科教學內容進行分析。

在學科領域方面，《中華人民共和國學科分類與代碼國家標準》（2009年版）將學科分類為：自然科學類、人文與社會科學類、醫藥科學類、工程與技術科學類、農業科學類。考慮到化學與相關學科的關聯度以及化學跨學科教學的實際操作，本文主要對自然科學類中與物理學、生物學、地球科學等一級學科的關聯做重點分析。如“化學應用安全與規則”指標中“化肥、農藥的合理施用”的內容與生物學、地球科學均可建立關聯。

在呈現方式方面，教材的呈現方式主要體現于課文、欄目、圖像、習題等系統的組配及功能的發揮。本文僅對課文、欄目、圖像三個系統進行統計分析。鑒于教材中的跨學科教學內容涉及多種呈現形態的組配（如，“正文+圖像”“正文+欄目+圖像”等），先對呈現方式的不同組配進行統計，再分別統計正文篇幅、圖像系統、欄目系統的設置情況。其中，正文篇幅參照曾兵芳等人制定的分析編碼方法[9]，包括略篇（少于100字）、中篇（大于100字少于300字）、詳篇（大于300字），如“人類健康”指標中“食品添加劑的類別、結構、功能及使用要求”的內容，正文篇幅統計為“詳篇”。將圖像系統按教學功能分為實驗圖、實物圖、示意圖、生產生活圖、肖像圖、表格、統計圖等；將欄目系統按教學功能分為資料型欄目（如科學史話、科學·技術·社會、資料卡片、化學與職業、方法導引）、思考型欄目（如思考與討論）和活動型欄目（如實驗、實驗活動、探究、研究與實踐、信息搜索）。

在教學功能方面，教材中跨學科教學內容的功能大體可分為以下三類：一是新知導入，主要功能是引導學生進入化學學習情境；二是實踐應用，利用多門學科知識解決真實情境問題，以促進學生對化學知識的深入理解；三是拓展鞏固，利用跨學科教學內容對化學概念、原理等進行鞏固。

二、高中化學必修教材跨學科教學內容分析

1.跨學科教學內容的學科領域分析

從高中化學必修教材中跨學科教學內容關聯的學科領域數量來看（見表2），與生物學有關的跨學科教學內容（38.9%）最多，主要是因為兩門學科在解釋生命現象、理解生物體內化學過程具有緊密的關聯；生物學主要研究生物體的結構、功能、進化等方面，化學研究的重點在于物質的性質、組成、結構和變化規律。與物理學有關的跨學科教學內容（36.1%）也較多，主要體現在利用物理學技術手段來研究化學問題。與地球科學有關的跨學科教學內容占比（25.0%）最低，主要體現在綜合運用化學與地球科學的知識與思維方法，為環境保護、資源可持續利用提供科學依據。可見，從關聯的學科領域數量來看，三門學科關聯的頻次均較為可觀，由高到低依次為生物學、物理學、地球科學。

從高中化學必修教材中跨學科教學內容關聯的學科領域范圍來看（見表2），占比從高到低依次為涉及三門學科領域（55.6%）、涉及兩門學科領域（25.0%）、涉及一門學科領域（19.4%）。由此可見，高中化學必修教材中關聯多門學科的跨學科教學內容占主導，更傾向于多門學科的交叉融合，主要體現為不同學科間的交叉知識點或思維方法上的融會貫通。

在學科領域的基礎上，作進一步的內容領域的交叉分析可知（如圖1），“資源與能源”指標涉獵的學科領域數量最多，其中所占學科數量最多的是物理學，生物學、地球科學次之，主要包括海水資源的開發利用、合理開發和利用金屬資源的途徑等STSE內容。“環境污染與綠色化學”“化學應用安全與規則”指標涉獵的學科領域數量較為均衡，有助于促進學生尊重自然、人與自然和諧共生的生態文明觀念的形成。“材料”指標涉獵的學科領域較不均衡，所占學科數量最多的是物理學，跨學科交叉點主要是在化學學科基礎上，結合物理學、生物學技術手段的相關內容。“人類健康”指標中，主要涉及生物學領域的跨學科教學內容，具體包括分子與細胞、遺傳與進化等，有助于發展學生的結構與功能觀，以及進一步理解物質結構決定性質的化學觀念。整體來看，高中化學必修教材中跨學科教學內容在“資源與能源”指標中占有優勢，“材料”“人類健康”指標涉獵的學科領域數量較不均衡，“環境污染與綠色化學”“化學應用安全與規則”指標涉獵的學科領域數量較均衡，反映出高中化學必修教材對不同指標中的跨學科教學內容關注度有所差異。

2.跨學科教學內容的呈現方式分析

從呈現方式的組配來看（見表3），高中化學必修教材中跨學科教學內容主要以“正文+圖像+欄目”（52.9%）呈現，其次為“欄目+圖像”（17.6%）、“正文+圖像”（17.6%）。由此可見，高中化學必修教材中的跨學科教學內容更傾向于多種呈現方式的組合配置，主要原因在于不同呈現方式各有其特有的價值，如正文邏輯性強、偏向理性，圖像系統更為形象、生動，欄目系統具有多重功能，多種呈現方式的組配更有利于發揮合力的作用，更有利于學生對跨學科教學內容的理解。此外，高中化學必修教材中還有部分跨學科教學內容是以“欄目”（11.8%）的方式呈現，涉及欄目為“科學·技術·社會”，有利于跨學科素養“科學態度與社會責任”的培養。

從正文篇幅來看（見表3），高中化學必修教材中跨學科教學內容的“詳篇”（66.7%）占比最大，說明跨學科教學內容在正文中有較為詳細的介紹，有助于學生結合多門學科知識對該主題形成更為深刻的認識和理解。其次為“略篇”（33.3%），主要是無機非金屬材料中的陶瓷、水泥等硅酸鹽材料，教材主要以課文表述了其主要成分、制作過程及用途，跨學科教學內容則以“生產生活圖”呈現。

從圖像系統的設置情況來看（見表3），高中化學必修教材中跨學科教學內容涉獵的圖像共計39幅。“實物圖”（35.9%）占比最大，其次為“示意圖”（28.2%）和“生產生活圖”（28.2%），“表格”（5.1%）和“肖像圖”（2.6%）占比較小。其中，“實物圖”在“材料”指標占比較大，能夠讓學生感受現代技術手段在化學中的運用；“示意圖”能有效促進學生對抽象概念與原理的理解，在“資源與能源”“環境污染與綠色化學”指標占比較大；“生產生活圖”能夠讓學生感受到化學與材料、人類健康、資源、能源、環保的密切聯系。

從欄目系統的設置情況來看（見表3），高中化學必修教材中跨學科教學內容的“資料型欄目”（61.6%）占比最大，說明跨學科教學內容大部分是以資料的形式來呈現，有利于貫徹新課標中關于“關注社會生活，體現科技發展趨勢；體現科學與人文的融合”的教材編寫建議；其次為“思考型欄目”（26.9%），有助于培養學生善思敢問、勇于探索的學習精神；“活動型欄目”（11.5%）占比最少。可見，高中化學必修教材中跨學科教學內容的欄目設置以“資料型欄目”為主，呈現樣態較為集中，“活動型欄目”占比偏低。

在此基礎上，利用Excel的數據統計功能對呈現方式與跨學科主題內容進行關聯性分析，發現具有以下特點：其一，以“正文+圖像+欄目”呈現的跨學科教學內容中，五個一級指標均有涉及，正文篇幅幾乎全部為“詳篇”，對應的欄目系統為“資料卡片”和“思考與討論”，通過欄目提供多樣化的情景素材引導學生自主思考，增強了化學與現實生活的聯系。其二，以“正文+圖像”呈現的跨學科教學內容中，僅涉及“材料”指標，正文篇幅為“略篇”，對應的圖像包括“實物圖”和“生產生活圖”，主要用來創設化學教學的問題情境，而非問題解決所需要的知識內容或思維方法。其三，以“欄目”呈現的跨學科教學內容中，涉及“資源與能源”“環境污染與綠色化學”指標，且均為“科學·技術·社會”欄目，引導學生感悟科學、技術、社會與環境之間的關系。由此可見，呈現方式的組配與跨學科主題內容存在一定的關聯，教學中應對此加以充分地利用。

3.跨學科教學內容的教學功能分析

從高中化學必修教材中跨學科教學內容的教學功能來看，以實踐應用（58.3%）為主，共計21處；拓展鞏固（22.2%）次之，共計8處；新知導入（19.4%）最少，共計7處。整體來看，跨學科教學內容具有很強的實踐性和綜合性，以典型實例實現對化學概念、原理的應用，但在拓展鞏固和新知導入方面稍顯不足。

在實踐應用的功能上，高中化學必修教材中的跨學科教學內容強調化學學科本位，以其他學科知識作為情境素材，挖掘其中的化學問題，從化學角度進一步加深學生對化學概念、原理、方法的理解，絕大多數是以“正文+圖像+欄目”的組配方式來呈現。如，“海水資源的開發利用”中以“正文”部分表述電滲析法可應用于海水淡化技術，以“示意圖”呈現海水的綜合利用流程，以“思考與討論”欄目呈現利用物理學技術手段開展海水提溴等。

在新知導入的功能上，跨學科教學內容利用其他學科的知識背景引起學生思考，這些知識背景通常是學生的已有知識經驗，與學生的最近發展區相符，跨學科教學內容作為“腳手架”幫助學生學習和理解化學及其拓展知識，以“正文+圖像”的組配方式呈現的居多。如，利用合金具有優良的物理、化學和機械性能引出純金屬與合金的結構差異，將物理學知識作為橋梁，激發學生學習化學知識的動機與興趣。

在拓展鞏固的功能上，高中化學必修教材中的跨學科教學內容的表述并非全部圍繞其與化學知識本身的關聯，而是將化學知識作為切入點拓展我國乃至國際上的科技動態、其他學科的探索過程，以及如何利用其他學科的手段、方法解決真實問題，以“欄目”的呈現方式居多，旨在體會科學、技術、社會、環境之間的密切聯系。如，以“科學·技術·社會”欄目呈現生物質資源的利用，利用纖維素、淀粉、油脂等替代煤、石油、天然氣為原料的化工生產路線。

三、高中化學必修教材跨學科教學內容的分析結論與教學建議

1.跨學科教學內容的分析結論

在學科領域上，從關聯的學科領域數量來看，與生物學有關的跨學科教學內容最多，物理學次之，地球科學最少；從關聯的學科領域范圍來看，跨學科教學內容更傾向于多門學科的交叉融合；對跨學科教學內容的學科領域與內容領域作進一步的交叉分析可知，跨學科教學內容在“資源與能源”指標占有優勢，各指標的跨學科教學內容存在一定的側重點，涉獵學科領域存在一定的差異。

在呈現方式上，跨學科教學內容更傾向以“正文+圖像+欄目”的多元組配呈現，有利于充分發揮不同呈現方式的特有價值，其次為“欄目+圖像”“正文+圖像”。具體來說，在正文篇幅上，跨學科教學內容在正文中有較為詳細的介紹；在圖像系統的設置上，以“實物圖”“示意圖”“生產生活圖”為主，貼近學生的生活，降低學習難度；在欄目系統的設置上，以“資料型欄目”為主，為跨學科教學活動的開展提供背景素材和問題導向作用。進一步分析發現，呈現方式的組配與各內容指標存在一定關聯，跨學科教學內容的正文篇幅、欄目類別、圖像類別與相關的內容指標能有效匹配。

在教學功能上，跨學科教學內容以實踐應用為主，拓展鞏固次之，新知導入最少。跨學科教學內容的實踐性、綜合性較強，有利于實現對化學概念、原理的實踐應用，但在拓展鞏固和引導學生進入化學學習情境的新知導入功能方面稍顯不足。跨學科教學內容的這三類教學功能的占比如何匹配，才能實現最佳的效果有待進一步研究。

2.跨學科教學內容的教學建議

（1）兼顧跨學科教學內容涉獵領域的主導性與均衡性

人教版高中化學必修教材中“化學與社會發展”主題的跨學科教學內容綜合性強、復雜程度較高，需要教師厘清各學科領域的聯結點，除關聯生物學、物理學教學內容外，可適當選取地球科學的跨學科教學內容。另外，教師可結合本文建立的“化學與社會發展”主題跨學科教學內容的分析框架，適當關注“材料”“人類健康”指標中不同學科領域的跨學科教學內容，在提高豐富度的同時，兼顧好化學學科的主體性與不同學科領域跨學科教學內容的均衡性。此外，化學跨學科教學的實施，不是關聯學科越多越好，也不是多學科平均用力，需要科學、合理地把控關聯學科的主次關系和涉獵學科領域的均衡性，對關聯學科領域范圍做好動態調適。

（2）充分利用教材中跨學科教學內容的多元呈現方式

人教版高中化學必修教材中“化學與社會發展”主題的跨學科教學內容多以“正文+圖像+欄目”的組配方式呈現，呈現方式的多元有利于發揮各種呈現方式的整合效應，激發學生關注并參與跨學科教學，教師應加以充分利用。具體來說，教師可根據跨學科教學主題內容及具體學情，合理、有效地選用教材中相關的課文表述、欄目資料和圖像的組合，注重挖掘其中蘊含的跨學科因素與價值，使其顯性化地體現跨學科融合有利于解決實際問題；針對教材中的跨學科教學內容傾向“靜態”呈現的特點，教師在教學中應積極嘗試對現有“靜態”跨學mBZGovQMX4ParBiUacq4JuW0SPlwKKTUDaIVhPh3YG8=科教學素材的“活動化”設計，創編思考型、探索型、活動型、項目型的跨學科教學活動。

（3）基于跨學科教學內容的教學功能開展有針對性的教學

人教版高中化學必修教材中“化學與社會發展”主題的跨學科教學內容的教學功能多元，尤其注重基于社會發展的現實問題和需求來探究和應用多學科知識，需要教師針對其教學功能定位，合理確定跨學科教學的切入點，判斷跨學科教學內容是指向真實性問題的解決，還是促進化學學科知識的結構化理解。此外，針對教材中的跨學科教學內容“新知導入”“拓展鞏固”的教學功能稍顯不足的特點，教師在教學中應適當關注體現這兩類教學功能的跨學科教學素材的選取，以有效匹配體現不同類型教學功能的跨學科教學內容，為在化學學科教學中有效培養“科學探究與創新意識”“科學態度與社會責任”等跨學科核心素養創造條件。

綜上所述，通過從學科領域、呈現方式、教學功能三個維度對人教版高中化學必修教材中“化學與社會發展”主題的跨學科教學內容進行深入分析，人教版高中化學必修教材在內容的編排上既突出化學學科結構主線，又兼顧到學習化學所需要的其他學科知識內容及思維方法，其編寫特點與新課標中關于跨學科教學的要求和教材編寫建議相吻合，能夠為化學教師開展跨學科教學提供重要資源載體的支撐。基于分析結論，提出化學跨學科教學建議：兼顧跨學科教學內容涉獵領域的主導性與均衡性，充分利用教材中跨學科教學內容的多元呈現方式，基于跨學科教學內容的教學功能開展有針對性的教學，期待能為高中化學教師有效使用教材進行跨學科教學提供有益參考。

參考文獻

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[作者：韓梅（1979-），女，遼寧沈陽人，沈陽師范大學教師教育學院，副教授，碩士生導師，博士；韓祉曼（2000-），女，遼寧遼陽人，沈陽師范大學教育碩士研究生院，碩士生。]

【責任編輯 郭振玲】