初中生物與化學跨學科知識整合與教學策略研究

梁秀云

摘要：生物和化學學同屬自然科學?；诳鐚I(yè)教學思想，中學生物學與化學之間有許多相通之處。在新課改的大環(huán)境下，如何把中學生物學和化學的交叉學科結(jié)合起來，以有效地促進中學生物學和化學的教育。通過對初中生物學和化學交叉學科的交叉知識集成和教育戰(zhàn)略的研究，期望能夠建立起更為科學的綜合概念模式。

關(guān)鍵詞：初中生物;初中化學;跨學科;知識整合

一、初中生物與化學跨學科知識整合的內(nèi)涵及意義

（一）跨學科知識整合的界定

關(guān)于交叉領(lǐng)域的知識集成，學者們有各自的定義。劉仲林教授指出，從宏觀角度來看，要突破傳統(tǒng)的學術(shù)隔閡，要有兩個或多個不同的研究項目，即跨領(lǐng)域。林俊民學者指出，學科乃多門課程的根本，而多門課程則能跨越各門課程的關(guān)系。從以上兩人的觀點來看，交叉領(lǐng)域的知識可以歸納為：在同一領(lǐng)域內(nèi)，把以前不相關(guān)的領(lǐng)域結(jié)合起來，使其相互滲透，相互補充、說明和促進。多學科的融合能夠使學生的學習水平得到明顯的提升，從而使他們的綜合素質(zhì)得到全面的發(fā)展。

（二）初中生物與化學跨學科知識整合的意義

根據(jù)研究結(jié)果，部分老師并不覺得需要將跨專業(yè)知識進行融合，因為交叉與獨立的課程目標相同，都是為了讓學生更好地理解和掌握，而目前還沒有太多關(guān)于跨專業(yè)知識的考試試題。雖然這次的考試是一門多門的綜合考試，但考試的內(nèi)容和題型都是關(guān)于科目的，考驗的是對知識點的靈活應(yīng)用，這些題的難度都比較低，而且每一道題后面都會有幾個問題。這也是為什么有些老師覺得不需要進行交叉知識集成的重要因素。

本文從“分子到細胞”的角度進行了個案研究。在中學生物學中，把構(gòu)成細胞的分子分為無機物和有機物，而碳原子是構(gòu)成大分子的主要結(jié)構(gòu)，它能促進大分子的多樣化和穩(wěn)定。這種碳鏈的各個部分都有可能出現(xiàn)斷裂，而這種斷裂是機體內(nèi)部的一種化學作用，它能夠?qū)⒏鞣N生物的各種生命行為轉(zhuǎn)化為能源。在化學層次上進行分子的解析，可以加深同學們對“分子”的認識，增強他們的思考深度，進而提升他們運用化學的方法來解決問題。而結(jié)合“分子”這一知識，可以使學生更好地理解生活的實質(zhì)，從而增強他們的綜合運用知識的能力。

二、初中生物與化學跨學科知識整合教學策略分析

（一）“能量轉(zhuǎn)換”跨學科知識整合

“能量轉(zhuǎn)換”是一個多領(lǐng)域的交叉知識整合，立足于生物和化學分析，包括能源轉(zhuǎn)化。其具體體現(xiàn)為：化學反應(yīng)中的吸收和釋放熱量。對于生物和化學的“能量轉(zhuǎn)換”，可以通過如下方法進行交叉知識的融合：“機體在移動時需要消耗葡萄糖，而光合作用則是把光轉(zhuǎn)變成化學能。生物的代謝活動是由物質(zhì)的合成和物質(zhì)的降解等能量轉(zhuǎn)換所決定的。

（二）“氧化與呼吸”跨學科知識整合

“氧化與呼吸”是一門綜合性的內(nèi)容，它立足于生物和化學分析，同時也包括了氧化法和呼吸法。它的特點是在化學上是“燃燒”，而在生物上則是“呼吸作用”。根據(jù)這種方法，可以將不同的交叉領(lǐng)域的“氧化與呼吸”結(jié)合起來。在生物學中，動物的呼吸可以吸入氧氣排放出CO2，在化學中，燃燒是消耗氧的一種方式。

（三）“物質(zhì)的組成”跨學科知識整合

“物質(zhì)的組成”是一門跨領(lǐng)域的知識整合，立足于生物和化學分析，包括材料構(gòu)成。特別是在化學上，人們的活動與氧、氮、氦、氫等物質(zhì)有著緊密的聯(lián)系。生物方面，氧、氮、氦、氫、硫、磷是構(gòu)成生物活性的重要成分。根據(jù)這種方法，生物和化學老師可以把“物質(zhì)的組成”交叉領(lǐng)域的知識結(jié)合起來。其中包括：人體必需元素，酸雨形成，微量元素對人體的影響。

（四）“水的性質(zhì)”跨學科知識整合

“水的性質(zhì)”多領(lǐng)域的綜合研究立足于生物化學分析與水資源屬性有關(guān)的研究。特別是在化學上，同樣的高溫下，與其它的液態(tài)相比，水會產(chǎn)生更多的熱。相反，當同樣的氣溫下降時，與其它的液態(tài)相比，水分釋放的熱要大得多。所以，即使外部條件發(fā)生變化，水中的內(nèi)部仍然是比較平穩(wěn)的。在生物體中，水分是機體中最主要的成分，它能抵御氣溫的改變，而在液態(tài)的環(huán)境中，也是細胞生存的必要條件。生物和化學老師可以結(jié)合“水的性質(zhì)”的交叉知識。利用上述的教學方法，構(gòu)建中學生物學和化學的關(guān)系。

（五）“擴散”跨學科知識整合

“擴散”是一門多門的交叉知識整合，立足于生物和化學分析都與傳播有關(guān)的內(nèi)容。特別是在高濃度和低濃度的化學問題上。在生物上，是細胞內(nèi)的物質(zhì)擴散，氧氣在毛細血管中的擴散。通過以上方法，生物和化學老師可以結(jié)合“擴散”的多個領(lǐng)域的知識，比如由于缺水而導致的植株凋謝，利用以上的內(nèi)容建立了中學化學與生物學的關(guān)系。

三、跨學科整合意識下概念模型的構(gòu)建

通過對多個領(lǐng)域的綜合認識，可以延伸出多個不同的學科的概念。交叉學科的概念圖表是把學科之間相互聯(lián)系起來的中介。在此基礎(chǔ)上，提出了基于交叉知識的概念性地圖的運算方法。一是通過題目來確定課題與研究方向;二是確定各專題所涉及的學科的中心觀念;三是將各概念按總體上的順序依次排序;四是將不同的概念聯(lián)系起來，厘清它們之間的聯(lián)系;五是按照特定的概念和相應(yīng)的專業(yè)方向，將知識的連接部分進行擴展;六是根據(jù)學科的具體情況，建立相應(yīng)的學科門類，并闡明不同學科間的相互關(guān)系。根據(jù)以上的方法，可以建立一個基于交叉學科集成的概念模式，從而為交叉學科的知識集成提供了良好的參考。

結(jié)語

總之，在新的教學改革中，交叉知識集成是一個全新的理念。將中學生物學和化學相結(jié)合，使中學理科教育的教學水平得到顯著的改善，對促進學生的綜合發(fā)展具有重要的作用。在中學生物、化學兩個專業(yè)之間，要充分發(fā)掘交叉知識的交叉性，重視建立概念模式，實施相關(guān)的教育手段，以提高學生的綜合素質(zhì)。

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