摘要：初中化学在介绍金属的相关知识点时不仅仅要使学生了解金属的物理化学性质，还需要让学生明白材料结构决定材料性能这一重要理论，并在此基础上培养学生解决实际问题的思维习惯与方法。笔者以初中化学《金属资源综合利用》一课内容为例展开实践，探究思维导图数字化应用于跨学科融合教学的方式路径。针对目前的教学现状从思维导图数字化的知识可视化、动态整合和协作学习等优点出发提出有针对性的解决策略，进而打破化学与物理、生物、地理等学科间的壁垒，提高学生对金属资源综合利用的整体认识，为初中化学跨学科学习提供实践范例。

关键词：初中化学；跨学科融合；思维导图；数字化教学

引言：

《义务教育化学课程标准（2022 年版）》指出，化学课程必须以“ 物质及其变化” 为主线整合知识概念 “ 金属资源综合利用” 单元一方面包含物理特性与化学性质等基础知识，另一方面还涉及选用材料、保护资源及科技发展等实践应用。教师利用核心概念金属材料设计有效的学习活动，培养学生掌握整体结构能力，成为当前实施课程需要重点解决的问题。《金属资源综合利用》单元作为初中化学的重要内容，涵盖金属性质、合金应用、资源保护等知识点，这样的单元学习内容为跨学科融合提供了丰富载体。但从实际情况来看，传统教学中学科知识的碎片化呈现、教学工具的静态化局限，难以满足融合教学的需求。思维导图作为一种可视化思维工具，其数字化形态具备动态更新，多媒体嵌入以及协同创作等优势，这样的优势为跨学科知识的整合与呈现提供了新可能。本文以该单元为例，系统探讨数字化思维导图在跨学科融合教学中的应用价值与实施策略，旨在通过探究为初中化学教学创新提供实践参考。

一、初中化学跨学科融合教学中思维导图数字化运用中的问题

从数字化思维导图的使用上来说，初中化学教学中，教师在思维导图应用的学科融合上存在“ 贴标签” 问题。首先，教学实施中，教师在使用数字化思维导图时，只是在化学主题中简单“ 堆砌” 其他学科的内容，未实现与化学内容的深入连接 。如在讲到金属的物理性质时，虽然在思维导图中添加了物理学科中的导电性原理图片，但缺乏引导学生分析“ 金属键与自由电子的移动” 的关系，这使得思维导图变成了“ 学科知识一锅烩”式的简单“ 贴标签” 活动。其次，对数字化工具的应用存在不匹配问题，教师在教学实施中，对于思维导图的软件功能挖掘不足，难以做到发挥技术工具的学科融合优势。此外，工具的选择与使用目的存在不一致的问题，一些教师选择了操作较为复杂的教学软件，学生在完成数字化思维导图的制作过程中耗费较多的时间和精力对技术细节进行调试，而忽略对于化学、物理等跨学科内容的深入思考，而简单的工具又无法展示化学的方程式、物理原理图等内容。同时，在思维导图绘制和理解中，还存在缺少师生合力协同性问题。数字化思维导图的协同创作的功能没有在课程开展中被有效实践，仍为“ 教师设计绘制、学生旁听、领会” 的方式为主。这些问题的出现既影响了思维导图的实施效果，也难以实现思维导图的数字化应用。

二、思维导图数字化在初中化学跨学科融合教学中的优势

（一）增强知识呈现的直观性与可视化

在化学教学中，教师可以通过多媒体图像融入，直观地把概念逻辑联系起来，把抽象的综合知识变为可视化的符号，适应初中学生认知方式，使数字化思维导图实现知识思维可视化[2]。例如，在学习《金属资源综合利用》这一单元时，教师将思维导图的图片中插入三星堆青铜面具的3D 模型，通过点击不同位置弹出对应的青铜合金中含有的铜、锡、铅三种成分的比例，以及对商周礼器的相关介绍（历史学科）；通过插入广州市明珠湾大桥的金属结构动态图形象直观地呈现出钢索材料的抗拉强度（物理学科）、防腐蚀涂料知识（化学学科）在不同领域的交叉融合使用，帮助学生建构“ 金属性质决定用途” 这一化学基本观念以及“ 材料—技术—文化”综合知识。

1.方便知识的整合与更新

数字化思维导图突破了传统纸质思维导图的静止状态，可以使跨学科的知识不断融合并且可以及时更新，《金属资源综合利用》单元的跨学科学习有了高效的工具。对于金属资源的知识点涉及到了化学方面的金属性质和冶炼过程、物理方面金属导电性和延展性应用、地理方面矿产资源分布、生物方面金属元素对人体的影响等多个方面的知识，可以用数字化思维导图通过分层节点、关联线条、标签分类等功能，来实现信息整理与汇总。以“ 铁的冶炼” 为例，设立“ 化学原理” （一氧化碳还原氧化铁）、“ 物理应用” （钢铁力学性质）、“ 地理分布”（铁矿资源产地）等多级节点，并且使用不同颜色的注释或者超链接功能串联各个知识点之间的关联。

同时，数字化能够促进知识及时更新，在教师进行教材内容修订或者对已有的研究成果进行及时修改（例如新型金属材料，矿产资源回收新技术），可以直接在思维导图中添加新的知识点或者是关联新的节点等操作，并不需要重新全部绘制思维导图，对于教师而言能节省大量的时间。在“ 金属资源保护” 这部分可以增加最新的垃圾分类规定，或者是将与新能源汽车中稀有金属循环利用相关的技术视频插入到对应的分支中去，这样可以使相关知识一直处于新的状态之中，让学生们了解更多的信息，从而构建起开放型的知识体系。

2.促进师生互动与协作学习

数字化思维导图，具有共享性和交互性，可以打破传统课堂中师生之间、生生之间的互动屏障，搭建起各学科协作学习平台，在《金属资源综合利用》这一单元开展项目化学习时，可以组织学生分组完成“ 家乡金属资源利用现状调查” 等学习任务，运用线上思维导图实现多人同时编辑思维导图：每个小组的所有同学都可以同时编辑一份思维导图，每位学生可以负责其中的一部分，如“ 化学分析”，即当地的金属矿产成分；“ 物理应用”，即哪些金属产品是属于这些材料制作的；“ 环境影响”，就是对一些重金属污染或者一些冶炼造成的环境污染处理等等，并可以通过添加评论，或者是节点旁补充相关内容的方式进行及时互动，在“ 污染治理” 这一个部分，学生们就可以就“ 化学沉淀法” 和“ 物理吸附法” 这两种方法的使用来进行讨论，最后形成统一的意见，并将其补充到整个思维导图当中。

三、思维导图数字化在初中化学跨学科融合教学中的应用策略

（一）利用数字化思维导图进行教学设计

教师可在梳理各学科融合点的基础上，将《金属资源综合利用》单元置于以化学为核心的多学科辐射知识网络中，按照“ 化学- - - 多学科” 的思路进行知识梳理。如在物理融合方面除金属导电外，再联系金属导热和热传导定律等；再如历史方面的联系除 ≡ 星堆青铜面具外，可将西汉的冶铁技术和宋代胆水炼铜技术联系起来，再比如环境科学方面的联系，除金属资源的保护外，再联系金属从开采、冶炼到回收利用过程中体现出来的生命周期评价（LifeCycleAnalysis，简称LCA）方法，以思维导图的子节点形式反映金属从采掘、冶炼到回收的整个循环过程环境影响（碳足迹的模型） 。教师在教学设计时，按“ 学科逻辑—认知逻辑” 双逻辑开展教学：即以化学学科逻辑为主线，以“ 金属性质—合金用途—资源保护” 搭建主线逻辑；以跨学科辅助逻辑为辅线，依据知识的联系强弱安排“ 必选性融合点” 如（金属导电性与物理）和“ 可选择性融合点”（金属货币与经济学）。例如，在“ 金属的化学性质” 教学设计时，在思维导图中构建跨学科分支：与生物学的“ 人体必需金属元素”（如人体中的铁、锌元素）、与地理的“ 金属矿产分布”（插入我国稀土矿产分布图）和与工程的“ 金属焊接”（链接超声波焊接动态示意图），为课堂的弹性融合提供余地。

（二）在课堂教学中运用数字化思维导图引导学生学习通过运用数字化思维导图建立“ 问题导向—探究关联—总结提升” 的教学流程，可以促进学生主动将各类知识、技能融合贯穿成系统，在《金属资源综合利用》的课堂教学中有效开展。

首先，以核心问题为源点画出初步思维导图，在课堂导入部分利用数字化思维导图画出示意图，用“ 金属资源为何需要综合利用？” 这一核心问题引出“ 资源有限性”“ 用途广泛性”“ 环境影响性” 三个主要分支，并将这三个节点提供给学生作为其内容框架，让学生补充；如在“ 用途广泛性” 的板块里可以填入“ 化学领域（催化剂）” “ 物理领域（导线、机械零件）” “ 生物领域（补铁剂）” 等多领域的知识点等。同时还可以让学生进行节点间的即时拖拽、移动和合并，这样能使学生的思维得到释放、发散、渗透和连接，并可以帮助学生梳理清楚这几大方面之间的逻辑关系。

其次，运用思维导图引导探究式学习，在“ 金属冶炼” 知识点的教学中，可以向学生展示已经包括了“ 冶炼原理、设备原理、能源消耗、产物应用” 等项目的思维导图半成品，由学生分组填空完善具体内容，化学组填写还原剂选用（碳还是氢气）时对应的化学方程式；物理组填写高炉炼铁时涉及到的有关热传递和压强等方面的知识；地理组填写不同冶炼方式使用的原料来源地等相关内容，学生在完成之后教师将所有小组的内容整合进一张思维导图里，并将其中重要知识的相关知识点结合起来进行提示，例如，“ 冶炼温度对于金属纯度的影响” 既可以从化学角度出发考察反应条件，也可以从物理角度出发，考察物态的变化等等。

最后，课堂尾声运用思维导图课堂总结。教师导出学生共同建构的思维导图，隐藏部分节点（例如删掉具体的化学方程式），小组“ 回忆填充”，并和原图对照补充遗忘的部分（例如忘记“ 金属冶炼与地壳中元素含量的地理关联”），加深对知识的整体把握。

（三）借助数字化思维导图开展课后拓展学习

课后拓展是课堂教学的延伸，数字化思维导图可以成为沟通课堂与生活的桥梁，帮助我们把《金属资源综合利用》从单一学科的教学引向综合性的跨学科学习。

一方面，布置“ 思维导图任务单”，利用所学跨学科内容延展到生活中去，例如围绕“ 家庭中的金属制品”这个话题让学生制作一个数字化思维导图，在“ 厨房” 的分支中可以联想到有关铁锅防锈氧化的化学相关知识以及关于不锈钢等合金餐具耐腐蚀性的知识；在“ 电子产品” 的分支中可以联想到地理方面的知识（电子产品的芯片是产自哪里等）和生物方面的知识（废弃的电池会带来什么危害等）。学生通过上传图片的方式上传自己拍摄的金属制品照片或者插入网页超链接添加资料内容，比如通过网上查找某款品牌手机的金属材料的环保认证报告等。老师可以通过线上平台查阅学生的导图并颁发“ 最佳关联奖” 来鼓励学生从生活实际中寻找跨学科学习的线索。

第三方面，在跨学科项目式拓展中利用数字化思维导图进行成果梳理，如组织学生完成“ 金属回收方案设计” 项目。要求以小组为单位开展项目学习，先现场走访查看社区回收站、查阅相关资料了解金属回收的化学工艺和相关政策法规等，最后运用数字化思维导图展现项目组学习的过程成果：如“ 回收流程” - - - 物理分拣、化学提纯；“ 设备需求” - - - 物理破碎机的工作原理；“ 环保措施” - - - 化学法废液处理；“ 经济效益” - - - 资源再利用计算等多方面的跨学科领域；同时把调查访谈录制的音视频、搜集到的相关数据资料等绘制或粘贴在思维导图上，使学生的思维导图更具吸引力与可视化。在完成项目后，要求学生用思维导图来呈现各组项目方案，最后通过思维导图让各组同学分别介绍自己小组项目的可行性，最后由教师引导学生，从“ 学科融合度” “ 实践操作性” 等方面进行评价打分，将学生的课后学习从“ 知识记忆” 转为“ 综合应用”，提升学生的跨学科学习能力。

（四）利用数字化思维导图进行教学评价

调整教学评价方式可以摆脱传统对知识点的考查方式，形成“ 知识串联- - - 思维生成- - - 技术运用” 三位一体教学评价。在知识串联方面，既要考查学生对金属化学性质等知识点的掌握，也要考查学生对学科之间的知识联系的合理性[5]。比如，金属活动性强弱顺序与古代冶炼技术顺序的先后是否有契合度；在思维生成方面，考查学生能否提出一些跨学科的问题。比如，金属的电导性与金属中的自由电子的密集程度有什么数学关系？能否进行学科迁移。比如金属防锈措施的使用在哪些学科上也是可行的？在技术运用方面，考查学生能否有效地运用思维导图的技术手段。在评价主体上，学生依托完成的《金属资源综合利用》数字化思维导图可进行自我评价，填写“ 跨学科融合点发现日志” ，写下自己是从哪里发现跨学科融合点的；组间互评依托思维导图版本对比功能，通过查找比对分析每个人对思维导图中跨学科点的补充情况，比如谁补充的航天合金技术最专业；教师评价包括课堂的观察评价和思维导图的最后成果评价，考察学生在思维过程中呈现的变化轨迹，如从前只能简单联想到物理属性，到最后将环境中的循环经济理念融入思维。

四、结语

初中化学跨学科融合教学中思维导图的数字化运用，是突破学科壁垒、培养核心素养的有效路径。在初中化学教学中，以数字化思维导图为抓手，实现了从知识图谱可视化呈现、思维导图动态化更替、学生协同建构共享等过程，打破了以化学为核心的分科教学屏障，建立起“ 以化学为中心、多门学科为羽翼” 的知识“ 森林”。从已有的教学案例看，数字化教学实现学生更深入理解金属性质、金属材料的应用，学生以多门学科的视角去探讨化学与物理学科中的物理信息应用、化学学科中的合金应用等。未来，在数字化环境下，思维导图等认知工具也会越来越智能化。如基于人工智能的跨学科关联推荐、基于虚拟现实的金属材料应用场景模拟、基于区块链的技术实现的思维导图创作过程的溯源等，但无论技术如何变革，在教学实施中，教师以跨学科为手段培养学生综合素质与批判性思维等学科核心素养作为目标的本质不会变。因此，初中化学教师在教学实施中还应以此为导向，合理运用数字化思维导图等工具，引导学生在学习中，既能深入学科本质又能超越学科边界，最终实现从“ 知识接受者” 到“ 跨学科思考者” 的转变，这样的教学活动才能为学生未来应对复杂现实问题奠定坚实的认知基础。

参考文献：

[1]管候娟，詹赐清，蔡美礼.思维导图助力跨学科融合深度学习[J].江西教育， 2025（14）：113.

[2]柏品良.点面结合：初中化学跨学科实践活动实施策略[J].化学教学， 2024（9）：27- 30.

[3]黎钧泳.基于思维导图的初中化学实验复习卡的开发及应用——以"空气中氧气含量的测定"为例[J].中学化学教学参考， 2024（5）：69- 72.

[4]刘自高.思维导图在初中化学教学中的应用[J].电脑爱好者（电子刊）， 2023（9）：3789- 3790.

[5]马兰，陆国志.思维导图在初中化学教学设计中的应用——以"空气的成分"为例[J].云南化工， 2024，51（2）：185- 189.