2025年大學(xué)《化學(xué)》專業(yè)題庫——化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)跨學(xué)科整合考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡(jiǎn)述“跨學(xué)科整合”在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的意義。請(qǐng)從至少三個(gè)方面論述其對(duì)提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的積極作用。二、比較化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與純學(xué)科化學(xué)理論教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生能力方面的異同。結(jié)合“跨學(xué)科整合”的理念，說明化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)所在。三、設(shè)計(jì)一個(gè)旨在將化學(xué)知識(shí)與生物學(xué)知識(shí)進(jìn)行整合的基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)主題不限，但需明確以下內(nèi)容：1.實(shí)驗(yàn)主題名稱及選擇理由。2.闡述該實(shí)驗(yàn)中化學(xué)與生物學(xué)知識(shí)的具體整合點(diǎn)。3.簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)的基本原理和主要步驟。4.說明該實(shí)驗(yàn)如何體現(xiàn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)的目標(biāo)。四、論述在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入信息技術(shù)（如虛擬仿真實(shí)驗(yàn)、在線數(shù)據(jù)分析平臺(tái)、大數(shù)據(jù)等）進(jìn)行跨學(xué)科整合的必要性和可行性。請(qǐng)結(jié)合具體的技術(shù)應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行說明。五、以“綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)”為例，設(shè)計(jì)一個(gè)包含環(huán)境科學(xué)或可持續(xù)發(fā)展相關(guān)內(nèi)容的跨學(xué)科化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。請(qǐng)說明：1.項(xiàng)目要解決的核心問題或達(dá)到的主要目標(biāo)。2.項(xiàng)目中涉及的化學(xué)原理和跨學(xué)科知識(shí)領(lǐng)域。3.項(xiàng)目實(shí)施的主要環(huán)節(jié)和預(yù)期成果。4.如何評(píng)估該項(xiàng)目在知識(shí)、能力和素養(yǎng)方面的綜合育人效果。六、分析當(dāng)前化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)跨學(xué)科整合可能面臨的主要挑戰(zhàn)（如教師能力、課程體系、資源支持等方面）。并提出至少三條具有可操作性的應(yīng)對(duì)策略。試卷答案一、跨學(xué)科整合在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的意義體現(xiàn)在：1.提升科學(xué)素養(yǎng)：打破學(xué)科界限，幫助學(xué)生建立更完整的知識(shí)體系，理解科學(xué)知識(shí)的整體性和關(guān)聯(lián)性，培養(yǎng)科學(xué)探究精神和系統(tǒng)思維能力。學(xué)生能從多學(xué)科視角理解化學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)，深化對(duì)化學(xué)基本概念和原理的認(rèn)識(shí)。2.培養(yǎng)創(chuàng)新能力：跨學(xué)科整合提供新的問題和情境，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。不同學(xué)科的交叉融合有助于產(chǎn)生新的想法和解決方案，鼓勵(lì)學(xué)生采用非傳統(tǒng)的方法解決化學(xué)問題，提升實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、技術(shù)革新的能力。3.增強(qiáng)實(shí)踐能力：聯(lián)系化學(xué)與社會(huì)、生活的實(shí)際應(yīng)用，如環(huán)境監(jiān)測(cè)、生物醫(yī)藥、材料開發(fā)等。通過跨學(xué)科實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能學(xué)習(xí)并運(yùn)用多種實(shí)驗(yàn)技術(shù)、數(shù)據(jù)處理方法，提高動(dòng)手操作能力、解決實(shí)際問題的能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，為未來從事交叉學(xué)科研究或工作奠定基礎(chǔ)。二、化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與純學(xué)科化學(xué)理論教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生能力方面的異同：相同點(diǎn)：兩者都旨在幫助學(xué)生掌握化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，理解化學(xué)原理，培養(yǎng)基本的科學(xué)思維和實(shí)驗(yàn)操作技能。不同點(diǎn)：1.學(xué)習(xí)方式：理論教學(xué)以講授為主，側(cè)重知識(shí)體系的構(gòu)建；實(shí)驗(yàn)教學(xué)以動(dòng)手實(shí)踐為主，強(qiáng)調(diào)知識(shí)的應(yīng)用和驗(yàn)證，以及過程性體驗(yàn)。2.能力側(cè)重：理論教學(xué)更側(cè)重邏輯思維、抽象思維和概念理解；實(shí)驗(yàn)教學(xué)更側(cè)重動(dòng)手能力、觀察能力、問題解決能力和數(shù)據(jù)分析能力。3.情境性：理論教學(xué)相對(duì)脫離具體情境；實(shí)驗(yàn)教學(xué)通常在具體情境下進(jìn)行，更貼近實(shí)際應(yīng)用?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)在于：將抽象的化學(xué)理論轉(zhuǎn)化為可觀察、可測(cè)量的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，使學(xué)習(xí)過程更直觀、生動(dòng)；通過親身體驗(yàn)，加深對(duì)知識(shí)的理解和記憶；培養(yǎng)解決實(shí)際問題的能力、創(chuàng)新思維和科學(xué)探究精神；為跨學(xué)科整合提供實(shí)踐平臺(tái)。三、設(shè)計(jì)整合化學(xué)與生物學(xué)知識(shí)的實(shí)驗(yàn)：1.實(shí)驗(yàn)主題名稱及選擇理由：主題名稱：利用分光光度法測(cè)定植物葉片中葉綠素a的含量。選擇理由：該實(shí)驗(yàn)涉及化學(xué)中的光譜分析原理、有機(jī)物提取與分離技術(shù)；涉及生物學(xué)中的植物學(xué)知識(shí)（葉綠素的功能、分布）、細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能。兩者結(jié)合緊密，操作相對(duì)基礎(chǔ)，結(jié)果直觀，適合整合教學(xué)。2.化學(xué)與生物學(xué)整合點(diǎn)：*化學(xué)知識(shí)：葉綠素的化學(xué)結(jié)構(gòu)（含鎂的卟啉環(huán)）、色素提取原理（有機(jī)溶劑萃?。?、分光光度法原理（物質(zhì)對(duì)特定波長(zhǎng)光的吸收特性）、顯色反應(yīng)、濃度測(cè)定計(jì)算。*生物學(xué)知識(shí)：植物葉片結(jié)構(gòu)（葉肉細(xì)胞）、葉綠素的作用（光合作用關(guān)鍵成分）、不同植物或不同生長(zhǎng)狀態(tài)葉片中葉綠素含量的差異。3.實(shí)驗(yàn)基本原理和主要步驟：*原理：葉綠素a能吸收紅光和藍(lán)紫光，在特定波長(zhǎng)（如663nm）下有強(qiáng)烈的吸收峰。通過提取葉片中的色素，并使用分光光度計(jì)測(cè)定其在特定波長(zhǎng)下的吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線或公式計(jì)算葉綠素a的含量。*步驟：①葉片取樣、剪碎；②加入提取劑（如無水乙醇）進(jìn)行研磨提?。虎圻^濾去除葉綠素以外的雜質(zhì)；④使用分光光度計(jì)，以提取劑為參比液，在特定波長(zhǎng)下測(cè)定樣品吸光度；⑤（可選）制作標(biāo)準(zhǔn)曲線（使用已知濃度的葉綠素a標(biāo)準(zhǔn)液）；⑥計(jì)算樣品中葉綠素a的含量。4.體現(xiàn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)的目標(biāo)：實(shí)驗(yàn)不僅讓學(xué)生掌握化學(xué)的提取分離和定量分析方法，也讓他們了解生物學(xué)中葉綠素的功能和分布，理解其作為生物體內(nèi)重要分子的化學(xué)特性。學(xué)生需要結(jié)合植物學(xué)知識(shí)選擇合適的葉片，理解實(shí)驗(yàn)結(jié)果生物學(xué)意義的解釋，從而實(shí)現(xiàn)知識(shí)和能力的跨學(xué)科遷移與應(yīng)用。四、信息技術(shù)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)跨學(xué)科整合中的必要性和可行性：必要性：1.拓展實(shí)驗(yàn)邊界：虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可以突破時(shí)空、成本、危險(xiǎn)等限制，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中進(jìn)行難以在現(xiàn)實(shí)中完成的實(shí)驗(yàn)，或進(jìn)行反復(fù)試錯(cuò)的探究，拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的可能性。2.深化理解原理：利用計(jì)算機(jī)模擬、動(dòng)畫演示等技術(shù)，可以將抽象的化學(xué)原理（如分子結(jié)構(gòu)、反應(yīng)機(jī)理、能量變化）可視化，幫助學(xué)生更直觀地理解。3.提升數(shù)據(jù)處理能力：在線數(shù)據(jù)分析平臺(tái)可以引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)使用現(xiàn)代科學(xué)計(jì)算工具處理復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、模型擬合，提升數(shù)據(jù)素養(yǎng)。4.促進(jìn)個(gè)性化學(xué)習(xí)：信息技術(shù)可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和興趣提供定制化的學(xué)習(xí)資源和建議，支持差異化教學(xué)。5.融合多學(xué)科資源：互聯(lián)網(wǎng)為整合來自不同學(xué)科（如生物、物理、環(huán)境、計(jì)算機(jī)）的數(shù)據(jù)庫、模型、案例等資源提供了便利，豐富教學(xué)內(nèi)容?？尚行裕?.技術(shù)發(fā)展：虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）、人工智能（AI）、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)日趨成熟，為化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的數(shù)字化、智能化提供了技術(shù)支撐。2.資源豐富：已有大量的在線化學(xué)實(shí)驗(yàn)資源、仿真軟件、開放數(shù)據(jù)庫和教學(xué)平臺(tái)可供選用或開發(fā)。3.應(yīng)用實(shí)例：國(guó)內(nèi)外已有眾多成功案例，如利用ChemDraw進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)繪制與模擬、利用Gaussian進(jìn)行量子化學(xué)計(jì)算、利用PhET模擬化學(xué)反應(yīng)和物理過程、利用在線平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與分析等，證明了信息技術(shù)的有效應(yīng)用。五、設(shè)計(jì)綠色化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展主題的跨學(xué)科實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：1.核心問題/主要目標(biāo)：核心問題：如何設(shè)計(jì)和評(píng)估一個(gè)既能有效進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究，又能體現(xiàn)綠色化學(xué)原則、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。主要目標(biāo)：讓學(xué)生理解綠色化學(xué)的核心理念（原子經(jīng)濟(jì)性、無害化、可再生等），掌握基本的綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)（如微型化、溶劑替代、廢物資源化），培養(yǎng)評(píng)估化學(xué)過程環(huán)境影響的意識(shí)，提升跨學(xué)科問題解決能力。2.涉及的化學(xué)與跨學(xué)科知識(shí)領(lǐng)域：*化學(xué)知識(shí)：化學(xué)原理、反應(yīng)機(jī)理、化學(xué)計(jì)量學(xué)、材料化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、環(huán)境化學(xué)、分析化學(xué)（如廢水檢測(cè)）。*跨學(xué)科知識(shí)：環(huán)境科學(xué)（生態(tài)影響、污染控制）、材料科學(xué)（可降解材料、替代品）、物理學(xué)（能源效率）、工程學(xué)（過程優(yōu)化）、經(jīng)濟(jì)學(xué)（成本效益、生命周期評(píng)價(jià)）、社會(huì)學(xué)（公眾認(rèn)知、政策法規(guī)）。3.項(xiàng)目實(shí)施的主要環(huán)節(jié)和預(yù)期成果：*環(huán)境影響評(píng)估：選擇一個(gè)常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)（如酸堿滴定、沉淀反應(yīng)、有機(jī)合成），分析其原材料的獲取、能源消耗、副產(chǎn)物產(chǎn)生、廢棄物處理等環(huán)節(jié)的環(huán)境足跡。*綠色化改造設(shè)計(jì)：基于評(píng)估結(jié)果，設(shè)計(jì)改進(jìn)方案，如：采用微型化實(shí)驗(yàn)減少試劑用量和廢物產(chǎn)生；尋找并使用更環(huán)保的溶劑或催化劑；設(shè)計(jì)原位回收利用副產(chǎn)物的方案；探索使用可再生原料等。*方案驗(yàn)證與比較：在實(shí)驗(yàn)室條件下嘗試實(shí)施綠色化改造方案，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較改造前后的效果（如產(chǎn)率、效率、環(huán)境影響指標(biāo)）。*成果展示與評(píng)價(jià)：以報(bào)告、海報(bào)或演示等形式展示項(xiàng)目過程和結(jié)果，進(jìn)行小組互評(píng)和教師評(píng)價(jià)。*預(yù)期成果：一份包含環(huán)境影響評(píng)估、綠色化改造設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)和結(jié)論的綜合報(bào)告；培養(yǎng)對(duì)綠色化學(xué)和可持續(xù)發(fā)展的深刻認(rèn)識(shí)；提升跨學(xué)科整合和解決實(shí)際問題的能力。4.評(píng)估綜合育人效果的方法：*知識(shí)層面：通過項(xiàng)目報(bào)告、答辯等考察學(xué)生對(duì)綠色化學(xué)原理、相關(guān)學(xué)科知識(shí)的理解和應(yīng)用程度。*能力層面：評(píng)估學(xué)生在問題分析、方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)處理、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、溝通表達(dá)等方面的能力提升。*素養(yǎng)層面：通過問卷調(diào)查、訪談等方式了解學(xué)生在環(huán)境責(zé)任意識(shí)、可持續(xù)發(fā)展觀念、科學(xué)精神、創(chuàng)新思維等方面的變化。*綜合評(píng)價(jià)：結(jié)合項(xiàng)目成果質(zhì)量、過程表現(xiàn)和素養(yǎng)提升情況，進(jìn)行綜合性的形成性或終結(jié)性評(píng)價(jià)。六、化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)跨學(xué)科整合面臨的挑戰(zhàn)及應(yīng)對(duì)策略：挑戰(zhàn)：1.教師能力與知識(shí)結(jié)構(gòu)局限：許多化學(xué)教師缺乏其他學(xué)科的專業(yè)知識(shí)背景和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，跨學(xué)科教學(xué)能力有待提升。2.課程體系與教學(xué)資源不足：現(xiàn)有化學(xué)課程體系可能未充分考慮跨學(xué)科整合，配套的教學(xué)資源（如整合性實(shí)驗(yàn)教材、案例庫、在線平臺(tái)）相對(duì)缺乏。3.評(píng)價(jià)體系未能跟上：現(xiàn)有的教學(xué)評(píng)價(jià)體系可能更側(cè)重于單一學(xué)科的考核，難以有效評(píng)價(jià)跨學(xué)科整合所帶來的綜合能力提升。4.跨學(xué)科合作機(jī)制不健全：不同學(xué)科教師之間的溝通協(xié)作機(jī)制不完善，難以形成合力。5.學(xué)生基礎(chǔ)差異：學(xué)生在不同學(xué)科上的基礎(chǔ)差異可能影響跨學(xué)科學(xué)習(xí)的效果。應(yīng)對(duì)策略：1.加強(qiáng)教師跨學(xué)科培訓(xùn)與交流：開設(shè)跨學(xué)科教學(xué)理念、方法、資源的培訓(xùn)課程；建立跨學(xué)科教師學(xué)習(xí)共同體或教研組，定期交流研討；鼓勵(lì)教師參與跨學(xué)科項(xiàng)目研究或企業(yè)實(shí)踐，拓寬視野。2.開發(fā)與推廣整合性教學(xué)資源：組織教師團(tuán)隊(duì)開發(fā)包含跨學(xué)科元素的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、教學(xué)案例、在線課程資源；引進(jìn)和改編優(yōu)質(zhì)的國(guó)內(nèi)外整合性教學(xué)資源；建設(shè)共享資源庫。3.改革教學(xué)評(píng)價(jià)體系：探索能夠評(píng)價(jià)學(xué)生跨學(xué)科知