在初中生物教学中渗透多学科知识
——以北师大版初中生物学教材为例

孙少莉(华侨大学附属中学 362000)

在自然科学中,生物学是非常重要的基础学科,其研究对象是具有高度复杂性、多样性和统一性的自然界。生物学的研究内容和思想方法,不仅与化学、物理等实验学科密切联系,与人文社会科学也相互影响。不同学科知识的相互渗透能够加强学科之间的关联性,可以帮助学生形成良好的思维方式,并能够逐步树立起正确的世界观。在科学技术飞速发展、新课程改革不断深入的今天,学科相融已是大势所趋。

文章以《义务教育生物学课程标准(2022 年版)》为基础,结合北师大版初中生物学教材,基于笔者教学实践,探索在初中生物学教学中渗透多学科知识,探寻初中生物学教学新路径。

一、 在初中生物学教学中渗透多学科知识的意义

随着教育改革的不断深化,初中教学中强调多学科知识的交叉与渗透。我市从小学一年级开始就开设科学课程,中学则将科学课程的内容划分为生物学、地理、物理、化学等不同学科。知识零散地分布在各个学科中,这就使得初中生很难构建起较为完整的知识体系。因此,在教学实践中,初中教师要加强学科之间的关联性,促进学生学科知识体系的构建。

1.多学科知识渗透,帮助学生理解生物学概念

在初中生物学教学中,需要学生掌握许多生物学概念和原理,有些概念的理解,可在教师引导下,通过不同学科知识的交叉渗透与补充,突破学生思维障碍,加强学生对知识的领会和掌握,由此对生物学概念形成系统性和全面性的认知,对生物学教学中部分难点问题的解决,能够起到画龙点睛的作用。

2.多学科知识渗透,有利于拓展学生眼界

生物学需要大量运用数学、物理、化学等学科的研究手段和方法。各学科知识的有效联系对生物学知识的传授具有启发性与拓展性,有利于拓宽学生视野,开发学生心智潜能,发展学生高层次思维能力。初中生物学教学中对其他学科知识进行渗透,既能丰富生物知识、激发学生学习欲望,也有助于学生多角度了解生物,并利用生物学和其他学科知识综合分析问题、处理问题,进而帮助学生打下全面发展的重要基础。这不仅与生物学教学发展新趋势相符合,同时还和素质教育要求相契合。

3.多学科知识渗透,有助于提升教师综合能力

陶行知先生说:“要想学生好学,必须先生好学。唯有学而不厌的先生才能教出学而不厌的学生。”将生物学知识与其他学科进行有效整合,是教师创造性利用教材的重要体现。在教学中进行多学科知识渗透,可以推动教师不断学习各种新知识技能,拓展教学眼界,让自身专业技能及综合素质都能够得到良好发展,同时还能促进各学科教师之间的合作和交流,有助于提升教师综合能力。

二、 在初中生物学教学中渗透多学科知识的应用

在初中生物学教学中,从化学、物理、数学、地理学的角度来解释生命现象和生物学原理很常见。课堂教学是渗透多学科知识的主渠道,结合教材内容适时开展课外综合实践活动,也是渗透多学科知识的良好途径。

1.将化学原理应用于初中生物学教学

生物学是一门实验学科。在初中生物学教学中,更侧重于应用化学试剂去鉴定物质。例如,在七年级上册教材中,碘液是生物实验常用的试剂。教师可提前配制好碘液,准备稀饭或馒头碎屑,在课堂上变个小魔术——演示“淀粉遇碘会变蓝”的化学反应现象,进而设计相关实验,利用“淀粉遇碘变蓝”的化学原理,检验绿色植物是否进行光合作用产生淀粉,或者探究菜豆、玉米等种子的子叶、胚乳是不是贮存营养物质的主要结构。又如,“观察种子呼吸现象”的演示实验,可补充相应的化学实验操作,先通过吸管向澄清的石灰水之中连续吹气,学生可直观地观察到澄清石灰水变浑浊的化学现象,利用这一化学原理设计实验,检验种子是否进行呼吸作用产生二氧化碳。再如,北师大版生物学教材七年级下册第8章“人类的食物”一节,利用“高锰酸钾溶液与维生素C 呈现褪色反应”的化学原理,可以定性比较不同蔬菜水果中的维生素C含量。由于九年级才开设化学课程,所以,利用化学原理时,在课堂教学中需要加以演示和解说。

2.将物理学知识应用于初中生物学教学

相对来讲,物理学的研究进展更快、更透彻,因此,在初中生物学学习中,融合物理原理,能起到让学生高效理解某些生物学知识的作用。例如,北师大版生物学教材七年级下册第10章“人体细胞获得氧气的过程”一节,在学习“呼吸运动”时,利用了“气体压强与容积的反比关系”这一物理原理。在温度不变的情况下,若气体总量不变时,容积增大,则压强减小,使肺内气压小于外界气压,空气被吸入体内,完成吸气。反之,当肺内容积减小,则压强增大,使肺内气压大于外界气压,完成呼气。由于七年级还没有开设物理课程,可以改进优化教材实验,将一个气压计放入模拟的胸腔中,可以很直观地看到气压随胸廓容积的变化而改变。由此,学生无须死记硬背气压与容积的关系,根据这一物理原理去分析呼吸运动,就会轻而易举地理解呼吸运动的过程。还有很多初中生物学重要知识点都可以渗透相关物理知识。例如,北师大版生物学教材八年级上册第15章“人体躯体运动形成过程”这一内容中有关骨、关节和骨骼肌的协调配合运动,先渗透杠杆原理,再学习人体运动形成过程,问题就迎刃而解。

3.应用数学知识解决生物学问题

数学锻炼能够帮助学生形成良好的逻辑思维能力。在初中生物学教学中,可以借助图表、模型等引导学生推理,从而理解生物现象的内涵。例如,在学习北师大版生物学教材八年级下册第23章“生物系统及其稳定性”中有关“捕食”“竞争”“生态系统的自我调节能力”等自然现象时,可通过分析曲线走势,引导学生观察、理解、记忆。又如,七年级上册第3章第3节“细胞通过分裂而增殖”提到“细胞体积为什么这么小”的问题,由于细胞体积很小,无法直接测量细胞的体积和表面积,在此情况下,可以通过建立数学模型替代细胞进行研究,即用边长分别是1cm、2cm、3cm、4cm 的正方体代替四个大小不同的细胞研究,通过计算各个正方体的表面积和体积之比,发现一个数学规律:正方体体积越小,它的表面积相对就较大。将正方体换为其他几何模型,结论相同。由于细胞是立体结构,这一规律用在细胞上也成立。理解了这一规律,再探讨细胞大小与细胞的物质扩散的关系,就容易理解细胞保持体积小的原因了。正是由于体积相对较小,所以其表面积就相对较大,这样可以让细胞更好地与外界进行物质交换,让细胞可以从外界获得更加充足的营养物质。这也证实了“生物结构和功能相适应”这一生物学观点。

4.在初中生物教学中渗透地理学知识

生物学并不仅是对表面现象进行观察,还会对生命活动规律进行深入研究。而这些规律中有很多都和地理空间环境有着密切的关系。例如,在学习北师大版生物学教材七年级上册第3单元“生物圈中的绿色植物”中有关“光合作用和呼吸作用的应用”这一内容时,提出问题:与其他地区相比,为什么新疆的葡萄特别甜? 教师可以联系地理学习中提及的和新疆气候相关的俗语“早穿棉袄午穿纱,晚上围着火炉吃西瓜”对新疆昼夜温差大的特点进行阐述,顺势解释由于白天温度高,光合作用强烈,晚上温度低,呼吸作用减弱,有利于有机物积累。接着联系生活实际,引导学生讨论,可以采用哪些方法使农作物增产。北师大版生物学教材八年级下册第21章“生物的进化”一节,与地理学知识也有关联。生物的进化与地理变迁有关,与环境变化、气候变化相关联。比如,雷鸟一年四季可以更换四套色泽不同的“服装”,与春夏秋冬的气候变化巧妙地协调一致,这与它躲避天敌、保护自身的生物学特点相关,同时体现了“生物与环境是一个统一的整体”这一生物学观点。

5.适时开展生物学课外综合实践活动

陶行知先生说:“让学生走上创造之路,手脑并用,劳力上劳心,这需要六大解放:一解放眼睛,二解放双手,三解放头脑,四解放嘴,五解放空间,六解放时间。”生物学是一门实践性较强的学科,在初中生物学教学中,结合教材内容适时开展课外综合实践活动,能有效做好其他学科与生物学的互补。

《义务教育生物学课程标准(2022 年版)》加强了对生物实践活动以及自制学具的要求,倡导让学生动手、动脑,教师指导学生自主探索与实践。以北师大版生物学教材七年级下册第12 章“眼与视觉”一节为例,目前,我校使用的眼球模型均为静态的模型,可以帮助学生掌握眼球的结构,但是仅借助静态模型和教材中的成像图,不少学生仍然不能完全理解“眼球成像的过程”这一难点。基于此,可通过开展课外综合实践活动,尝试和物理教师合作,制作眼球结构模型和成像模型,将静态的眼球模型学具改造成为动态的可成像眼球学具,让抽象的知识点变得形象起来。在开展课外实践活动前,我们首先和物理教师商讨设计方案,选择适当的材料和工艺,对眼球各个部分的结构进行模拟、制作,例如,通过“晶状体”的折射作用,在“视网膜”上来呈现出倒立、缩小的物像;接着由生物兴趣小组的同学根据设计方案尝试制作学具模型,经实践检验后再进行改进与完善,最后推广至各班级。

三、 结语

多学科知识融合是新课程改革的方向,也是每一位教师所必须具备的教学技能和素养。北师大版初中生物学教材中有很多内容与其他学科知识都有关联。在教学过程中,初中生物学教师要善于观察,充分挖掘学科之间的关联性,努力找到各学科知识之间的联系点,依据实际教学内容进行有效渗透,有的放矢地将不同学科知识融入课堂教学中。同时,结合教材内容适时开展课外综合实践活动,有效改变传统教学模式,开辟初中生物学教学新路径。