新課改下加強高中生物與化學交叉融合的必要性和方法

任君　劉子忠

【摘要】為了解決高中學生對高中生物與化學知識之間交叉部分內容的學習存在的困難，本文采用分析調查的方法，分析了高中生物與化學間交叉融合的問題，對高中生物與化學交叉部分內容進行了學情調查。得到目前學生在學習生物與化學交叉部分內容時存在缺乏化學基礎知識、教師講解不系統(tǒng)、課本銜接不緊密等問題，并認為計算機輔助教學可能是目前解決生物與化學間交叉融合問題方法之一。

【關鍵詞】高中 生物與化學 交叉 計算機輔助教學

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）02-0183-03

當今社會，知識不斷發(fā)展，科技不斷進步，并逐步走向綜合化和整體化。其主要體現(xiàn)在新時期的教育方面。2001年，教育部頒布《基礎教育課程改革綱要（試行）》[1]中強調學科的綜合性，克服學科門類過多、相互獨立的傾向。新課改所倡導的新的教育理念使我國現(xiàn)代的教育更趨向于培養(yǎng)學生綜合能力、培養(yǎng)綜合性人才。目前，許多國家要求現(xiàn)代教育要從單一型的人才培養(yǎng)模式轉變?yōu)榫C合型的通才方面發(fā)展，我國的許多高校也成立了交叉學科和院系來培養(yǎng)綜合性人才。高中方面目前也有許多內容體現(xiàn)了現(xiàn)代教育綜合化的特征。

1.加強高中生物與化學交叉融合在教學中的必要性

在新課改以前的高中，教師往往以自己的學科為中心，以自己的學科體系進行教學，忽視學科與學科之間的溝通與交流。使學生對許多知識的理解過于片面化、單一化，這十分不利于現(xiàn)代人才的培養(yǎng)。因此研究學科與學科之間的交叉內容，是十分必要地。尤其是生物與化學間的學科交叉問題。生物與化學是兩門密不可分的學科，二者雖然有各自的體系及內容，但許多知識方面二者均有一定的關聯(lián)。化學是研究物質的組成、結構、物理性質、化學性質、相互轉化和應用的科學。而生物學是研究從細胞到生物圈的生命系統(tǒng)各個層次以及生物與周圍環(huán)境的關系等的科學。化學對于解釋生物本質起到重要作用；同時，生物為化學提供重要的研究課題，生物學的發(fā)展為化學研究開辟了新的領域。新課程改革后的生物（化學）課程標準要“教師在教學中要注意聯(lián)系實際，幫助學生拓寬視野，開闊思路，綜合運用生物（化學）及其他學科知識分析解決有關問題。”一個沒有綜合型人才的國家，一個沒有創(chuàng)新的民族，難以屹立于世界民族之林。學科間的交叉滲透，有利于跨學科人才的培養(yǎng)[2，3]。因此，開展化學和生物學科間的交叉性教學研究，大勢所趨，勢在必行。

新課改前，高中生物是在高二年級才開始學學習，此時的學生已有一定程度上的化學基礎知識，因此學起生物較為簡單。但從2001年開始，我國開始進行高中新課程改革，其最大的改變就是在高一年級開設了生物課。其開設目的是為了推廣生物的新課改理念：面向全體學生、提高生物科學素養(yǎng)生物科學素養(yǎng)、倡導探究性學習、注重與現(xiàn)實生活的聯(lián)系[3]。課本的設置也在很大程度上實現(xiàn)了這一教育目的。但是，高一學生在接觸生物方面也面臨了許多困難，而其面臨的最大問題就是學科之間知識的不同步問題。如高一生物第二章第二節(jié)中就會學習到蛋白質的有關內容，而此內容需要學生具有有機化學的基礎知識。但是，目前的課程，有機化學在高二才開設，因此，這個問題在一定程度上限制了學生對生物的學習。但現(xiàn)在的教學每當涉及到與化學學科之間的聯(lián)系時，生物教師往往抱著“事不關己，高高掛起”的態(tài)度，把內容推給化學老師，并且采用生搬硬套的方法來解決跨學科的問題，這使得學生往往難以理解所學到的知識，從而降低了學習生物的熱請。當然，生物學科與化學不同步的問題不僅僅在這一方面。因此，有必要采取一種手段，可以使學生從更直觀形象的角度來學習高中生物課本中有關生物與化學交叉部分。

在學科本身，生物與化學之間還有許許多多相交叉的部分如：化學與生物之間都涉及到了有關蛋白質和氨基酸[4]的內容，化學主要了解蛋白質的元素組成、基本組成單位 ——氨基酸以及氨基酸的基本結構組成以及相對分子質量、結構和功能等內容。生物詳細講解蛋白質的基本組成單位氨基酸的結構通式以及氨基酸與蛋白質之間的相互轉化。另外，對于脂質[4]的研究，化學和生物也各有側重。生物中主要學習脂質的元素組成、分類及各種脂質在不同生物體內的存在；化學中重點強調脂質中油脂的物理和化學性質。但在生物教學中，化學的這些知識往往是生物學習的基礎。

為進一步證明加強高中生物與化學交叉融合的必要性，本研究進行了有關高中生物與化學交叉部分學情調查，本次調查面向呼市一中高一及高二全體學生，從中隨機選取300名同學進行問卷填寫，問卷采用無記名的方式，發(fā)放出的300份問卷全部收回。研究中對收回的有效問卷進行了逐項百分比統(tǒng)計，具體的統(tǒng)計結果如表1-3和圖1-3所示。

通過表1調查百分比可以看出：73%的學生認為，目前基礎教育改革使各學科之間的關系趨于綜合化，所以有必要加強學科間的交叉學習。而且，89%的學生認識到在高中各學科間，聯(lián)系最緊密的是高中生物與化學。因此，加強高中生物與化學間的聯(lián)系必須實施，迫在眉睫。

由表2可以得出：37%的學生認為未學習有機化學內容是其在學習生物與化學交叉部分內容時存在的最大問題；35%的學生認為生物老師講解化學知識不夠詳細是其在學習生物與化學交叉部分內容時存在的最大問題；28%學生認為生物老師講課時很少介紹化學內容成為他們學習生物與化學交叉部分內容時存在的最大問題 。另外，61%的學生認為教師在講解生物中有關化學問題時不夠細致，55%的學生同時認為，教師講課過程太快。

由圖1、圖2可以看出：目前，在高中學生學習生物與化學交叉部分內容中52%的學生認為，蛋白質的基本組成單位和形成過程比較難學習；59%的認為在蛋白質的學習過程中，蛋白質的形成過程最難進行學習。

由表3，選項8、9、11可以得出：目前，有49%的學生認為自己在學習生物時遇到化學問題較難掌握；而且，只有23%的學生在學習生物中存在的化學問題的態(tài)度是因為喜歡，所以千方百計的想要學好，而57%的學生是因為老師要求嚴格，不得不學。

從圖3、圖4看出：目前，77%的學生認為目前學科不同步的問題需要解決，57%的學生認為，解決這一問題的方法是教師結合PPT及動畫進行講解。

通過以上調查及分析發(fā)現(xiàn)，目前學生在學習生物中涉及到的化學問題時存在巨大的問題急需改變。

2.加強高中生物與化學交叉融合研究的必要性

通過查閱從1990—2013年間在中國知網(wǎng)等各大論文網(wǎng)站及叢書中發(fā)表的論文發(fā)現(xiàn)，目前，關于高中生物課程中學科交叉教學研究的論文數(shù)量很少。主要由以下幾個方面的闡述：

2004年鄭洪發(fā)表的《從當今科技的發(fā)展淺談生物與化學的聯(lián)系》[5]；2007年山東師范大學李艷秀的碩士論文《高中生物教學中學科交叉滲透的內容和途徑》[6]；2009年首都師范大學的張忠瑩的碩士學位論文《高中生物與化學交叉性教學的研究》[7]；2011年陜西師范大學研究生牛文苗的碩士論文《高中生物學科交叉教學研究》[8]這幾篇文章主要介紹了當前中學教學中存在的忽視學科之間的聯(lián)系、閉關自守的狀況進行了反思。希望教師們在進行教學時，不僅要讓學生按照一門學科的邏輯來學習，讓他們知道，他們的習得的知識是綜合性的知識。并認為目前生物與化學學科之間自成體系，較少溝通和聯(lián)系，忽略了科目之間的內在聯(lián)系，忽略了學生橫向思維和發(fā)散思維的培養(yǎng)。這種傳統(tǒng)的教學模式己不適應目前教育與科技發(fā)展的需要，特別是學科之間相互交叉和相互滲透的需要。

浙江師范大學教師教育學院周東等于2011年在新課程研究上發(fā)表的《高中化學教學中加強與生物學科的交叉滲透之初探》[9]；孫建雄于2011年發(fā)表的論文《新課程標準下高中生物教學與其他學科交叉滲透的探討》[10]；2012年楊燕平、趙晶華發(fā)表的論文《淺談高中生物教學中學科交叉滲透的途徑》[11]；2012年楊忠生發(fā)表的論文《高中生物教學中學科交叉滲透的途徑》[12]認為隨著化學學科與生物學科聯(lián)系的日益緊密，在化學教學中尋找化學和生物學科的知識交叉點，以及研究如何進行化學和生物的交叉性教學就成為了新課程發(fā)展的必然趨勢。所以他們建議加強生物與化學間的聯(lián)系首先應該運用化學與生物交義知識點， 進行交叉知識點教學設汁。其次應重視化學與生物相關聯(lián)的知識點的試題的解題思路訓練。最后要開展學科交叉實踐活動， 培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。

這些文章雖然著力對于生物和化學間交叉性問題進行了研究，總結，并提出了簡單的解決方法，但并未實質的提出如何解決生物與化學之間交叉融合存在的問題。目前，生物與化學學科之間脫節(jié)的問題十分嚴重，因此，研究此問題除了加強課外活動外，還應采取一種有效手段，如計算機輔助教學應用于課堂。

3.加強高中生物與化學交叉融合的方法

目前，解決生物教學與化學教學內容不同步的方法可以采用計算機輔助教學，用計算機形象直觀地特點來展示生物教學中所涉及到的化學知識，這樣不僅可以幫助學生理解一些沒有學過的化學知識，還能幫助學生理解生物方面的內容。

計算機輔助教學（Computer Aided Instruction ，簡稱CAI）。是在計算機輔助下進行的各種教學活動，以對話方式與學生討論教學內容、安排教學內容、進行教學訓練的方法與技術。CAI為學生提供一個良好的個人化學習環(huán)境[13]。

計算機輔助教學所具有直觀性、趣味性、高效性等特點，不僅能吸引學生的注意力，更能激發(fā)學生的求知欲，極大地調動他們的學習熱情，并且十分有效的幫助大量一線教師解決課堂中出現(xiàn)的諸多問題。例如，生物中的化學方程式往往需要學生記憶，但記憶過程枯燥、學生興趣不高。現(xiàn)在利用動畫來演示化學方程式，明顯提高了學生的興趣。并且CAI利用其圖文并茂 ，聲像攢動的特色刺激學生的多感官 ，讓學生能從最直觀的出發(fā)，充分調動其發(fā)散思維，開拓思路[8]。在學習蛋白質基本單位氨基酸分子通式時，學生由于沒有學習過有機化合物的結構式、電子式等內容，故學習起來十分困難，尤其對氨基酸分子通式中的“-”更是無法理解。但現(xiàn)在利用課件的動畫演示功能，從學生學習過的知識入手就能很好的解決這一問題。通過這一方法，可以使原本是制約生物教學的瓶頸的內容成為提高學生學習生物熱情的法寶。

例如，生物必修一第二章第二節(jié)蛋白質的相關涉及化學的問題就可以用此方法進行研究。本節(jié)課主要內容為氨基酸結構通式的理解和掌握，但氨基酸分子通式的學習要建立在化學電子式和有機物結構式的基礎上。因此，應該用CAI課件將此抽象的化學問題具體化。制作課件時首先運用課件演示學生們在初中時學過的C元素和H元素的電子排布、八電子穩(wěn)定的原理講解有機物甲烷（CH4）的電子式并有電子式得到結構式，然后再利用課件的動畫功能，將甲烷中的2個H分別用-NH2、-COOH取代，得到最簡單氨基酸甘氨酸，這樣就可以解釋清楚氨基酸中的“-”等問題。并令學生對氨基酸通式等問題有初步的理解（圖1-2、1-3）

在生物必修一第四章第三節(jié)物質跨膜運輸?shù)姆绞竭@一內容中，課本在介紹脂溶性的物質的運輸方式時指出，脂溶性物質可以通過自由擴散優(yōu)先通過細胞膜，并且細胞膜會被溶解脂類物質的溶劑溶解。可是教材并沒有詳細解釋原因。本內容的原理是相似相容原理，但學生都不能理解這是為什么，所以可以利用計算機制作出生物膜的基本骨架，并以動畫的形式介紹細胞膜兩端是磷脂雙分子層，其表面是磷脂分子的親水端，內部是磷脂分子疏水的脂肪酸鏈。膜兩側的水溶性物質不能自由通過，脂溶性物質易通過。再以動畫的形式演示各種物質進出細胞膜的方式。

由于我國現(xiàn)行的高中課程體系，強調學科的分門別類和知識的系統(tǒng)性，極大地促進了人們對已有知識的學習。但是隨著科技的進步，社會的發(fā)展，分科課程弊端也逐漸顯示。它忽視了不同學科間的相互聯(lián)系、相互交叉的事實，彼此孤立隔離，從而在學科設置上出現(xiàn)了知識的重復、脫節(jié)等問題，在一定程度上加重了學生的學業(yè)負擔，嚴重影響了學生身心的健康發(fā)展，因此利用計算機輔助教學解決學科之間的交叉滲問題透勢在必行！

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通教育課程改革綱要[S].北京：人民教育出版社，2001.

[2]中華人民共和國教育部.普通高中化學新課程標準（實驗）[S].北京：人民教育出版社，2003.

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[6]李艷秀. 高中生物教學中學科交叉滲透的內容和途徑[D]. 山東：山東師范大學，2007.

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[10]孫建雄. 新課程標準下高中生物教學與其他學科交叉滲透的探討[J].科教文匯，2011，12： 109-110.

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[12]楊忠生. 高中生物教學中學科交叉滲透的途徑[J]. 現(xiàn)代交際：下半月， 2012， 5： 205-205.

[13]李丹丹.數(shù)字新媒體與高職高專美術教學完善結合探究[D].吉林：東北師范大學，2010.