學(xué)科遷移

摘 要：生物學(xué)中的細(xì)胞和化學(xué)中的分子、原子都屬于微觀世界的內(nèi)容，在初中學(xué)習(xí)階段有許多內(nèi)容上的相似點(diǎn)。作為生物細(xì)胞，學(xué)生更容易體驗(yàn)和接受，而物質(zhì)世界的分子和原子，由于很少能和學(xué)生自身體驗(yàn)和已有知識(shí)聯(lián)系起來，所以不容易接受和理解，所以，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展，找到生物細(xì)胞與分子、原子概念和模型上的相關(guān)性，幫助學(xué)生更快建構(gòu)模型。

關(guān)鍵詞：分子 原子 細(xì)胞

分子、原子是九年級(jí)接觸物理和化學(xué)時(shí)才會(huì)建立的觀念和模型。尤其是化學(xué)學(xué)科需要重點(diǎn)研究，因?yàn)榛瘜W(xué)是在分子、原子的層次上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化規(guī)律的科學(xué)，所以對(duì)分子、原子的理解就顯得尤為重要。然而，由于是微觀世界的粒子，肉眼看不見，學(xué)生又是首次接觸，因此，教材設(shè)計(jì)了許多微觀的分子和原子模型。但是收效甚微，學(xué)生對(duì)于模型的認(rèn)知建構(gòu)不起來。在教學(xué)中能明顯的意識(shí)到第三單元物質(zhì)的微觀世界就變成了許多學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的分水嶺，也變成了許多學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的攔路虎，而這一差距不及時(shí)彌補(bǔ)，就減少了許多學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)興趣和信心。以至于對(duì)高中階段的許多涉及微觀化學(xué)的內(nèi)容學(xué)得一塌糊涂。因此，如何讓學(xué)生通過已有知識(shí)來建構(gòu)這種模型，是教師一直尋找的策略。

關(guān)于微觀世界的認(rèn)識(shí)，學(xué)生在小學(xué)科學(xué)和七、八年級(jí)生物學(xué)中學(xué)習(xí)細(xì)胞的時(shí)候已經(jīng)建立了。因此，用細(xì)胞的視角為分子原子的知識(shí)建構(gòu)，尋找細(xì)胞知識(shí)與分子、原子相關(guān)知識(shí)的聯(lián)系，有利于學(xué)生的主動(dòng)建構(gòu)式學(xué)習(xí)的展開，同時(shí)又要足夠新穎。這樣就產(chǎn)生認(rèn)知上的不協(xié)調(diào)和沖突，引起學(xué)生的興趣。

一、細(xì)胞與分子、原子

我們一般會(huì)出示許多圖片或者視頻來幫助學(xué)生建立分子原子真實(shí)存在的理念。其實(shí)我們?cè)谏线@個(gè)單元的時(shí)候直接拿一臺(tái)顯微鏡來學(xué)習(xí)。學(xué)生已經(jīng)在小學(xué)科學(xué)或者初中生物學(xué)中用過顯微鏡，觀察肉眼看不見的細(xì)胞。所以對(duì)顯微鏡比較熟悉。現(xiàn)在用顯微鏡來觀察周圍的物質(zhì)，這樣，我們?cè)陲@微鏡觀察的物質(zhì)世界就是物質(zhì)的微觀世界。

在課題1中學(xué)習(xí)分子和原子時(shí)，可以利用細(xì)胞的模型為分子、原子建立模型的觀念。例如，人體是由無數(shù)個(gè)細(xì)胞構(gòu)成的，在展臺(tái)上用顯微鏡展示人血涂片中紅細(xì)胞的圖像，讓學(xué)生親身重溫細(xì)胞的存在。從而將這種體驗(yàn)遷移到分子、原子上來，強(qiáng)調(diào)物質(zhì)是由分子、原子等這些我們?nèi)庋劭床灰姷念愃朴诩?xì)胞的微觀粒子構(gòu)成。再次展示顯微鏡下的硅原子、苯分子

硅（Si）原子苯（C6H6）分子

顯微鏡下的人體紅細(xì)胞

學(xué)生已經(jīng)對(duì)細(xì)胞有了熟悉的認(rèn)識(shí)，再來觀察分子、原子的圖像就更容易接受。繼續(xù)通過觀察人血涂片中的紅細(xì)胞，細(xì)胞之間有間隔，而構(gòu)成物質(zhì)的微粒——分子、原子也細(xì)胞一樣是由間隔的。這樣在學(xué)生的意識(shí)中，對(duì)間隔有了具體的認(rèn)識(shí)，對(duì)于后期的學(xué)習(xí)更加形象和直觀。

二、化學(xué)變化與細(xì)胞分化

學(xué)習(xí)了分子和原子，需要知道化學(xué)變化的微觀實(shí)質(zhì)，即分子分裂成原子，原子重新組合，變成新的分子。學(xué)生對(duì)此又是一個(gè)新的理解障礙。而七八年級(jí)生物鐘就已經(jīng)學(xué)習(xí)過細(xì)胞分化，即在多細(xì)胞生物體內(nèi)形成各種不同的組織，組織包括肌肉組織、神經(jīng)組織、上皮組織、結(jié)締組織，這些組織有序結(jié)合在一起就組成了皮膚、胃等等器官。細(xì)胞重組變成新的組織，與原子重組變成新的分子有相似性。不同的組織（如肌肉組織和神經(jīng)組織）有不同的功能，而不同的分子（如水分子和過氧化氫分子）也具有不同的化學(xué)性質(zhì)。

動(dòng)物細(xì)胞分化過氧化氫分解微觀示意圖

三、原子結(jié)構(gòu)與細(xì)胞結(jié)構(gòu)

原子結(jié)構(gòu)與細(xì)胞結(jié)構(gòu)也有相似的地方。首先，它們都非常小，需要借助顯微鏡來觀察。其次，細(xì)胞雖然很小，但是它小小的空間里也有許多細(xì)胞器，還可以繼續(xù)往下分。原子也是一樣，小小的空間里有電子、質(zhì)子、中子等等粒子。再次，決定生物細(xì)胞種類的是細(xì)胞核中的DNA，而決定原子種類的是原子核中的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)。

動(dòng)物細(xì)胞結(jié)構(gòu)模型原子結(jié)構(gòu)模型

四、元素與生物種類

化學(xué)的統(tǒng)一在元素上，所以元素的理解對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)有深遠(yuǎn)的影響。在初中化學(xué)中元素的知識(shí)既是重點(diǎn)又是難點(diǎn)，它的定義——具有相同質(zhì)子數(shù)（即核電荷數(shù)）的一類原子的總稱，元素是宏觀概念，只講種類不講個(gè)數(shù)，元素的種類是由原子的質(zhì)子數(shù)即核電荷數(shù)決定的。元素是連接宏觀與微觀之間的橋梁，但是學(xué)生總是不能理解。這又是學(xué)生的一大難點(diǎn)。而如果從細(xì)胞的角度出發(fā)，細(xì)胞類比原子，不同種類的細(xì)胞構(gòu)成不同的生物，生物類比于元素也是宏觀概念，生物的統(tǒng)一在細(xì)胞的DNA上，生物的種類最終是由遺傳物質(zhì)DNA決定的。這樣就把可以把元素的概念建構(gòu)在已有的認(rèn)知上，更加容易理解。

用細(xì)胞視角為分子、原子的學(xué)習(xí)建模，旨在為化學(xué)初學(xué)者在認(rèn)知系統(tǒng)中更快更好的建立微觀模型觀念。通過細(xì)胞視角理解分子、原子的性質(zhì)，化學(xué)變化的實(shí)質(zhì)、原子的結(jié)構(gòu)和對(duì)元素的認(rèn)識(shí)，學(xué)生能夠打破思維的壁壘，對(duì)物質(zhì)的微觀世界有了更好的認(rèn)識(shí)。同時(shí)也為學(xué)生打開了綜合認(rèn)識(shí)問題和解決問題的思路。其實(shí)，自然科學(xué)的內(nèi)容總是有著千絲萬縷的聯(lián)系，所以能從學(xué)科知識(shí)之間去尋找切合點(diǎn)，從學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)出發(fā)，幫助學(xué)生突破重難點(diǎn)，也讓學(xué)生體會(huì)到知識(shí)與知識(shí)之間不是孤立存在的，知識(shí)之間、學(xué)科之間是有融合、交叉和連接的。這也是我們培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生關(guān)鍵能力的必備素質(zhì)，學(xué)科遷移和學(xué)科融合是未來教育發(fā)展的共同走向。

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作者簡介：靳四紅（1987.04-），女，大學(xué)本科，二級(jí)教師，研究方向：初中化學(xué)教育教學(xué)研究。