新课程标准强调学生核心素养和创新能力的发展，提倡通过跨学科融合教学促进学生综合素质的提升。物理与化学作为自然科学领域的两大支柱，联系紧密，共同构建了物质世界的认知框架。跨学科融合教学不仅能够帮助学生建立更全面的知识体系，还能培养其综合运用知识解决实际问题的能力。基于此，笔者以探究自热火锅的发热过程为例，从物理和化学两个学科的角度出发，探讨自热火锅中的化学反应与物理变化过程。通过这一跨学科的探究过程，学生不仅能够深入理解自热火锅发热的科学原理，还能在实践中锻炼他们的科学思维和实验操作能力。
1 跨学科融合的理论基础
1.1 核心素养的培养目标
新课标将核心素养作为教育教学的核心目标，其中物理学科核心素养包括物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任
［1］；化学学科核心素养包括化学观念、科学思维、科学探究与实践、科学态度与责任
［2］。两者有很多相通相似之处。物理与化学的跨学科融合，能够使学生在探究物质世界的过程中，深化对科学本质的理解，培养严谨的科学态度和创新思维。
1.2 学科间的内在联系
物理与化学在物质构成、变化规律、能量转换等方面存在诸多共同点。例如，两者都关注物质的微观结构与宏观性质的关系，都涉及化学反应中的能量变化等。这些内在联系为跨学科融合提供了天然的桥梁，让学生能够在更广泛的科学背景下理解和应用知识。
1.3 实践探究的重要性
新课标强调理论与实践相结合，鼓励学生在实践中学习。物理与化学的跨学科融合，能够为学生提供更多动手实践的机会，使其在解决实际问题的过程中，加深对科学原理的理解和应用。学生能够在实践中探索物理现象背后的化学机制，以及化学反应中的物理过程，从而全面提升他们的科学素养和实践能力。
2 跨学科融合的实施路径
2.1 整合教学内容
在教学内容的选择上，应注重物理与化学知识的相互渗透和整合。例如，在教授物质构成时，可以结合化学中的分子、原子理论与物理中的粒子物理内容；在讲解能量转换时，可以融入化学反应中的能量变化与物理中的能量守恒定律等。
2.2 设计跨学科实践活动
跨学科实践活动是实施跨学科融合的重要载体。教师可以设计一系列跨学科实验或项目，让学生在实践中综合运用物理与化学知识。例如，开展“自热火锅发热过程探究”活动，引导学生分析自热火锅中的化学反应与物理变化过程，理解能量转换的原理。
2.3 采用多样化的教学方法
跨学科融合教学需要采用多样化的教学方法，以满足不同学生的学习需求。教师可以运用项目式学习、探究式学习、合作学习等多种教学模式，充分激发学生的学习兴趣和探究欲望
［3］。同时，教师还可以充分利用数字化教育资源，如虚拟实验室、在线模拟软件等，为学生提供更加直观、生动的学习体验，以提高教学效果。
3 初中物理与化学跨学科融合研究案例
3.1 案例描述
探究自热火锅的发热过程，围绕自热火锅发热包与水的化学反应，从物理学和化学的视角聚焦相关问题，通过精心规划与设计跨学科实验方案，全方位探究自热火锅的发热原理，包括但不限于能量转换的机制、热量传递的途径、热量计算的科学方法以及利用酸碱中和反应处理废物的环保高效方式等一系列关键问题。
3.2 教学目标
结合课标的要求，抓住学科交叉的知识，选择适当的教学方法，设计合理的教学流程，注重不同学科素养的渗透，以培养学生的情感态度与价值观为目标，从核心素养4个维度出发设计以下学习目标。
（1） 科学观念：通过生活中的实物深入理解自热火锅发热过程中的化学反应原理、热学基本概念、能量转换和热量传递等科学观念。
（2） 科学思维：培养学生运用科学思维方法分析问题、设计实验、交流合作和计算数据的能力。
（3） 科学探究：学会设计跨学科实验，探究自热火锅发热原理、能量转换、热量传递、热量计算、酸碱中和反应处理废物等问题。
（4） 科学态度与责任：培养学生对科学实验的认真态度和责任感，同时关注环境保护和废物处理问题。
3.3 重点难点
重点：用物理、化学中已学知识分析生活现象，在跨学科实验探究中根据现象、数据验证并推广知识。
难点：跨学科实验的设计与操作需要建立在对放热反应、酸碱中和反应、热传递中热量的测量与计算的基础上。
3.4 教学过程
（1） 新课导入。
展示自热火锅，通过播放视频或演示实验介绍自热火锅的使用方法，吸引学生注意，询问学生是否有拆开发热包的经历？引起学生共鸣，引导学生思考：自热火锅里的发热包是什么？为什么会发热？如何才能产生热量？如何才能传递热量？如果有学生回答，则补充：大家的回答有准确的部分，也有值得商榷的地方，真相究竟如何，让我们进入今天的跨学科探究：自热火锅的发热过程。
（2） 环节一：观察发热成分。
学生观察发热包的包装袋，拆开发热包观察内部粉末，回忆生石灰、铝粉、碳酸钠的颜色。纯净的生石灰为白色，含有杂质的生石灰为灰白色。
【板书】生石灰的主要成分是CaO。
（3） 环节二：探究发热原理。
【演示实验】取适量发热包粉末置于试管中，加入少量冷水，观察现象，发热包粉末逐渐膨胀，并产生大量白雾，试管内壁出现大量小水珠，试管底部发烫。发生化学反应后，混合物的温度升高了吗？你是怎么判断该反应为放热反应？
学生回答可以用手去触摸试管底部，感觉发烫（触觉）。引导学生通过观察大量白雾、小水滴（视觉），换角度分析：发生化学反应后，水的温度升高，蒸发速度加快，大量水蒸气在上升时遇到冷空气，液化成白雾，遇到冷的试管壁，液化成小水滴。请学生代表上台书写放热反应化学方程式。
【板书】放热反应：CaO+H2O=Ca（OH）2 。
（4） 环节三：分析能量变化。
由实验可知，生石灰与水反应放出热量，可见不只有通过燃烧才能获得能量。食物被煮熟同时包含能量的转移和转化，大致分为两个过程，请学生在学习任务单上填写能量转化前后的类型和转移的方式。
【板书】生石灰与水反应：化学能→热能；加热食物的过程：热传递（热传导）。
（5） 环节四：计算水吸收的热量。
小小的发热包“威力”究竟如何？请学生查看发热包宣传手册，设计实验验证商家宣传是实事求是还是夸大其词。
【实验探究】实验器材包括不同规格（30 g、40 g、50 g）发热包，量筒，烧杯，数显温度计，计时器，如
图1所示。每隔1 min记录一次温度计的示数，直至水温不再升高。30 g发热包与水反应时内盒中水的温度-时间曲线见
图2。
【数据处理】计算水被加热至最高温度时吸收的热量（
表1），热传递公式：
Q=cmΔ
T。
【实验结论】30 g发热包与100 mL水反应产生的热量能将200 mL水最高加热到72.0 ℃，吸收的热量是42.3 kJ。
（6） 环节五：废物处理。
【过渡】通过实验测量，我们了解到发热包的“威力”确实不容小觑。发热包让我们的生活更加便捷，随时随地可以加热食物，但发热包使用后，你们是如何处理废弃物的？
【学生回答】直接丢垃圾箱。
【教师引导】用过的发热包属于什么类型的垃圾？它是否具有一定的腐蚀性？2023年12月印发的《黄山市生活垃圾分类工作指引》中介绍：加热之前的发热包是有害垃圾，里面含有的生石灰有放热的风险。用过的发热包属于其他垃圾，发热包中生成的氢氧化钙具有一定腐蚀性。你能通过哪些方法降低其腐蚀能力？
【学生回答】利用酸和碱的中和反应。
【教师引导】但稀盐酸也具有一定的腐蚀性，如果你要给生产自热火锅的厂家提建议，为了降低腐蚀性，可以在包装中加入一些什么材料？
【学生回答】食醋、柠檬酸等弱酸。
【板书】食醋（醋酸）、柠檬酸与氢氧化钠发生酸碱中和反应。
4 跨学科融合的意义
4.1 提升学生综合素养
跨学科融合教学能够打破学科壁垒，促进学生知识的融会贯通和综合运用能力的提升。学生在探究过程中，不仅能够掌握物理与化学的基本概念和原理，还能培养逻辑思维、创新能力和解决实际问题的能力，实现全面发展。跨学科主题学习有助于提升学生解决复杂问题的能力，物理原理和现象往往与众多学科知识密不可分，学生需要整合知识应对物理问题，通过跨学科主题学习和实际项目操作，锻炼团队合作和沟通技能，以便更好地适应未来社会的变化。
4.2 提升教学质量
跨学科融合教学要求教师具备更广泛的知识储备和更高的教学能力。教师在整合教学内容、设计跨学科实践活动的过程中，需要不断学习和反思，提升自身的专业素养和教学水平。同时，跨学科融合教学能够激发学生的学习兴趣和积极性，有助于提高课堂教学的互动性和有效性。
4.3 落实立德树人目标
跨学科融合教学不仅关注知识的传授和技能的训练，更重视学生的品德教育和价值观的培养。通过引导学生参与跨学科实践活动，培养学生的科学探究精神、团队合作精神和社会责任感，有助于落实立德树人的教育目标，为学生的全面发展奠定坚实基础。
5 结语
新课标背景下初中物理与化学跨学科融合教学具有重要的理论意义和实践价值。通过整合教学内容、设计跨学科实践活动和采用多样化的教学方法，能够促进学生的全面发展，提升教学质量并落实立德树人目标。未来，随着教育改革的不断深入和跨学科融合教育的不断探索与实践，初中物理与化学跨学科融合教学将展现出更加广阔的发展前景。
安徽省教育科学研究项目2023年课题“新课标背景下初中物理与化学跨学科融合的实践研究”(JK23122)
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