“四則運算”：生物課堂的一種跨學(xué)科融合

徐婷

摘要：科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展給我們的社會帶來了日新月異的變化，也帶來了一系列復(fù)雜的問題。而這些問題的解決，僅靠單一學(xué)科的知識積累或技能培養(yǎng)是遠遠不夠的，更需要跨學(xué)科學(xué)習(xí)融通與應(yīng)用的能力。教學(xué)蘇教版初中生物七年級下冊《眼和視覺》一課，嘗試以生物學(xué)科知識為中心的跨學(xué)科融合“四則運算”：做好“減法”，尋找融合的交匯點;做好“加法”，基于交匯點，彌補缺失;做好“乘法”，有效利用現(xiàn)代化技術(shù);做好“除法”，精心選取教學(xué)側(cè)重點。

關(guān)鍵詞：初中生物跨學(xué)科融合《眼和視覺》

科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展給我們的社會帶來了日新月異的變化，也帶來了一系列復(fù)雜的問題。學(xué)生，作為未來社會的中堅力量，需要學(xué)會積極面對和解決這些真實存在的、復(fù)雜多變的前沿和社會問題。而這些問題的解決，僅靠單一學(xué)科的知識積累或技能培養(yǎng)是遠遠不夠的，更需要跨學(xué)科融通與應(yīng)用的能力?！吨袊鴮W(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》也指出，教育需要培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”。因此，將學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)作為宗旨，強調(diào)學(xué)科間聯(lián)系，提高學(xué)生對跨學(xué)科知識、技能的融通和應(yīng)用能力，成為我們積極思考與研究的方向。

據(jù)此，教學(xué)蘇教版初中生物七年級下冊《眼和視覺》一課，筆者嘗試以生物學(xué)科知識為中心的跨學(xué)科融合，做好“減法”“加法”“乘法”和“除法”。

一、做好“減法”——尋找融合的交匯點

《眼和視覺》一課，包含眼球的結(jié)構(gòu)、視覺的形成、近視的成因及對策、保護視力的方法等內(nèi)容。其中，眼球結(jié)構(gòu)中的晶狀體在折射光線、形成視覺方面起到重要作用，而晶狀體凸度的失調(diào)也是造成近視的原因之一。而蘇科版初中物理教材中，相關(guān)內(nèi)容包括凸透鏡與凹透鏡、焦點和焦距、凸透鏡成像的規(guī)律、視力的缺陷與矯正、光線會聚和發(fā)散的奧秘等。顯然，不是所有相關(guān)的物理知識在生物課中都要涉及，需要“減”去非生物核心知識內(nèi)容——跨學(xué)科融合仍應(yīng)以生物學(xué)科為核心。

據(jù)此，確定本節(jié)課的教學(xué)目標：概述視覺的形成過程;了解近視的成因與矯正方法;初步養(yǎng)成保護視力的意識，并形成良好的用眼衛(wèi)生習(xí)慣。其中，將“凸透鏡及其成像規(guī)律”（淡化“焦點”“焦距”等知識）與“視覺的形成過程”融合，將“視力的缺陷與矯正”與“近視的成因與矯正方法”融合。

二、做好“加法”——基于交匯點，彌補缺失

在確定了融合的交匯點之后，筆者繼續(xù)思考：這些不同學(xué)科的知識點，如何才能有效地進行整合呢？通過與我校物理教師的研討，筆者發(fā)現(xiàn)，雖然通過牛眼解剖實驗，學(xué)生能知道晶狀體是凸透鏡，但是對于視覺的形成，學(xué)生還是無法直觀體會;而“探究凸透鏡成像的規(guī)律”這個物理實驗，可以加入《眼和視覺》一課的教學(xué)內(nèi)容中，從而彌補這一缺憾。據(jù)此，筆者設(shè)計并組織開展了以下兩個實驗活動：

（一）牛眼的解剖與觀察

實驗器材：剪刀、鑷子、解剖刀、培養(yǎng)皿、解剖盤、清水、新鮮牛眼等。

實驗步驟：

（1）將新鮮牛眼放在解剖盤上，用剪刀將牛眼周圍的白色脂肪組織剪去。

（2）用解剖刀在角膜上輕輕劃一下，用剪刀將角膜剪開，掀開角膜。注意：操作時不能過分擠壓，否則眼球中會滲出大量水，不易于解剖。

（3）用勺子取出晶狀體及其后面啫喱狀的玻璃體，放置在培養(yǎng)皿中。

（4）用剪刀和鑷子等小心地將晶狀體周圍的玻璃體去掉，得到牛眼晶狀體。

（二）探究視覺的形成、近視的成因及矯正

1.探究視覺的形成及調(diào)節(jié)作用。

實驗器材：光具、凸度不同的凸透鏡。

實驗過程：

（1）保證凸透鏡和光屏的位置不變，調(diào)節(jié)物體的距離，直到光屏上呈現(xiàn)清晰的物像（如圖1）。

（2）觀察清晰物像的特點，并記錄下此時物體與“晶狀體”之間的距離。

思考問題：

（1）光具中的凸透鏡和光屏相當于眼球中的什么結(jié)構(gòu)？（晶狀體和視網(wǎng)膜。）

（2）每組的距離是否相同？為什么？（凸透鏡的凸度不同，得到清晰物像的距離也不同;正常人眼的晶狀體在睫狀肌的調(diào)節(jié)下，能改變凸度大小，使人看清楚不同遠近的物體。）

2.利用凸、凹透鏡探究近視的成因及矯正。

實驗器材：光具、凸透鏡、凹透鏡。

提出問題：近視是什么原因造成的？

做出假設(shè)：近視是晶狀體凸度變大造成的。

設(shè)計并實施實驗：

（1）選用某一凸度的凸透鏡，調(diào)節(jié)光屏，得到清晰的物像，固定光屏。

（2）更換凸度更大的凸透鏡，觀察物像變化。

（3）移動光屏，重新找到清晰的物像。

（4）嘗試不移動光屏使物像變清晰的方法。

通過以上實驗，學(xué)生首先了解到晶狀體凸度變大，會影響人的視覺，并且使得成像在視網(wǎng)膜前方，然后近一步探究發(fā)現(xiàn)在凸透鏡前加一個凹透鏡或自己的近視眼鏡，都可在光屏上重新得到清晰的物像。

3.利用牛眼晶狀體探究近視的成因及矯正。

實驗材料：牛眼晶狀體、光具、毛玻璃、夾子。

實驗過程：

（1）用鉗子夾住牛眼晶狀體，放在光具座上，通過調(diào)節(jié)其與光屏的距離，在光屏上得到倒立縮小的物像（如下頁圖2）。

（2）稍稍用勁按壓鉗子，使得晶狀體凸度變大，可以觀察到光屏上物像模糊;移動光屏，重新找到清晰的物像。

三、做好“乘法”——有效利用現(xiàn)代化技術(shù)

將傳統(tǒng)教學(xué)手段與現(xiàn)代技術(shù)手段“相乘”，用信息技術(shù)助力教學(xué)，對教師的教學(xué)活動以及學(xué)生的學(xué)習(xí)活動都大有裨益。本節(jié)課，筆者首先引入了3Dbody軟件，讓學(xué)生通過智能終端打開軟件，就能觀察眼球的3D結(jié)構(gòu)（如圖3）。然后，使用科大訊飛的“智慧平板”教學(xué)系統(tǒng)展開教學(xué)：利用“實物展臺”功能，實時地將不同小組的實驗過程和結(jié)果呈現(xiàn)在大屏幕上（如圖4）;在分組探究晶狀體凸度對視覺調(diào)節(jié)作用的影響時，利用“白板”功能同時導(dǎo)入不同小組的實驗結(jié)果，在同一屏幕中進行比較分析;在討論保護視力的方法時，利用“討論區(qū)”功能，使每個學(xué)生都能呈現(xiàn)自己的所思所想，都能真正參與到課堂中;另外，該系統(tǒng)中的“搶答”“隨機答題”“PK臺”“點贊”等功能模塊，可以有效激發(fā)和保持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與積極性。

四、做好“除法”——精心選取教學(xué)側(cè)重點

跨學(xué)科融通，并不是對學(xué)科知識的簡單堆砌與灌輸，而是通過研讀課本、集體備課等方式，找到不同學(xué)科最核心的知識。同時，在教學(xué)過程中，教師也要充分考慮到跨學(xué)科融合內(nèi)容的難易程度，“除去”不必要的難度，讓學(xué)生在其現(xiàn)有認知水平下，進行有效的自主學(xué)習(xí)和自主構(gòu)建。

學(xué)生原本是在初二物理才會學(xué)習(xí)透鏡的相關(guān)知識，因此在利用光具教學(xué)時，筆者考慮到學(xué)生的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，將一些難度“除去”：在凸透鏡和光屏下方標記好“晶狀體”“視網(wǎng)膜”，作為實驗提示;進行預(yù)實驗，避免學(xué)生在課堂實驗時，出現(xiàn)等大、正立的物像;在凸透鏡的把手上貼一圈膠帶，防止學(xué)生因為高度調(diào)節(jié)不到位而觀察不到現(xiàn)象;等等。

“眼和視覺”能夠與其他學(xué)科融合的交匯點還有很多，如利用網(wǎng)絡(luò)搜集相關(guān)視覺疾病的資料（信息技術(shù)），認識并制作眼球的結(jié)構(gòu)模型（工程等），了解不同地區(qū)人眼球的區(qū)別（地理），制作保護視力的小報（語文、美術(shù)等），設(shè)計用于預(yù)防近視的產(chǎn)品或改進眼鏡（信息技術(shù)、數(shù)學(xué)、工程等），等等。

參考文獻：

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