跨學(xué)科思維在初中教學(xué)中的應(yīng)用淺析
——以滬教版初中物理與生命科學(xué)為例

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傳統(tǒng)學(xué)習(xí)過程局限于特定學(xué)科的范圍內(nèi)，而實際問題往往需要對眾多知識進行綜合運用。我國教育部《關(guān)于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務(wù)的意見》明確指出，“要在發(fā)揮各學(xué)科獨特育人功能的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮學(xué)科間綜合育人功能，開展跨學(xué)科主題教育教學(xué)活動，將相關(guān)學(xué)科的教育內(nèi)容有機整合，提高學(xué)生綜合分析問題、解決問題的能力”。作為一線的初中教師，筆者在同時執(zhí)教初中物理和生命科學(xué)兩門學(xué)科時，深感跨學(xué)科思維培養(yǎng)的重要性與跨學(xué)科教學(xué)帶來的優(yōu)勢。初中學(xué)生活潑好動，好奇心強，對物理和生命科學(xué)等探究性、實驗性的課程有著與生俱來的求知欲，跨學(xué)科教學(xué)有助于提升學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，建立良好的學(xué)習(xí)氛圍。

一、滬教版初中物理、生命科學(xué)的知識結(jié)構(gòu)

初中物理課程分為四個主題：物質(zhì)、機械運動、電磁運動和能量。生命科學(xué)初中階段的教學(xué)內(nèi)容包括四個主題：人體、健康、生物的主要類群和生態(tài)系統(tǒng)。六、七年級學(xué)生學(xué)習(xí)《科學(xué)》課程，為初中高年級的進一步學(xué)習(xí)打下了堅實的基礎(chǔ)，而在八年級同時開設(shè)初中《物理》與《生命科學(xué)》課程，為這兩門學(xué)科間的融合提供了時間優(yōu)勢。

二、跨學(xué)科教學(xué)的內(nèi)容

1.跨學(xué)科實驗研究方法的類比教學(xué) 物理與生命科學(xué)都是以實驗為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，強調(diào)通過動手實驗獲得知識與規(guī)律。初中所涉及的很多物理知識只是對幾種相關(guān)變量之間關(guān)系的考察，掌握“控制變量法”對學(xué)好物理至關(guān)重要；生命科學(xué)實驗中，以“單因子變量”原則最為基礎(chǔ)和核心。這兩種實驗方法或原則，本質(zhì)上都是探究其他因素(變量)不變的情況下，某個因素(變量)單獨發(fā)生變化對研究對象的影響。通過這種方法，我們可以將部分復(fù)雜的問題分解成若干個小的問題進行探究，有利于問題的實際解決。

2.跨學(xué)科知識目標(biāo)培養(yǎng)的交叉教學(xué)

⑴長度測量的比較標(biāo)準(zhǔn)——從人體到測量工具。人體的很多結(jié)構(gòu)都曾作為長度測量的比較標(biāo)準(zhǔn)，如“腕尺”(從肘到中指端的距離)就作為長度的單位在埃及等國家廣泛流行。埃及還發(fā)明了金屬棒，用以表示皇家的腕尺(約等于20.59 英寸)和短腕尺(約等于17.72英寸)，這種棒就是現(xiàn)代尺子的前身。除此之外，成年人的一拳寬約相當(dāng)于10 厘米，拇指指甲蓋的寬度約為1 厘米等，都可以作為人體隨身攜帶的長度比較標(biāo)準(zhǔn)。

⑵聲波與聽覺。聲音是由物體振動產(chǎn)生的，空氣等介質(zhì)粒子作為傳播聲波的媒介，將發(fā)聲體的振動形式傳遞到人體聲波接收的器官——耳。人耳由外耳、中耳、內(nèi)耳三部分構(gòu)成，其中內(nèi)耳中有耳蝸，負(fù)責(zé)將收集到的聲音信號傳遞至大腦。大腦是人體神經(jīng)調(diào)節(jié)的最高級指揮官，人體到感覺是在大腦皮質(zhì)中產(chǎn)生的，當(dāng)聲音信號傳遞到大腦的聽覺區(qū)時，人就聽到了聲音。

⑶凸透鏡成像與視覺的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。根據(jù)光的折射原理，凸透鏡成像的規(guī)律有5 種性質(zhì)，分別對應(yīng)5 種不同的物距區(qū)間。人的眼睛是一架天然的照相機，角膜和晶狀體共同作用相當(dāng)于一個凸透鏡，晶狀體把來自于眼前物體的光會聚到視網(wǎng)膜上形成一個倒立的像，視網(wǎng)膜相當(dāng)于光屏。視網(wǎng)膜有130 多萬個感光細(xì)胞，能把感受的光信號通過視覺神經(jīng)傳遞給大腦，這些信息被大腦處理后，我們就看到了物體正立的像。

⑷人體中的杠桿。杠桿是能夠繞著固定點轉(zhuǎn)動的硬棒，它是初中物理的理想模型之一，生活中符合其定義的物體都可以當(dāng)作杠桿進行受力分析。人在運動時，身體的某些部位也可抽象為杠桿：用前臂托起物體時，人的前臂相當(dāng)于一個費力杠桿；人在做俯臥撐時，可以把腳當(dāng)作支點，而此時人的重力則充當(dāng)了阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力——阻力。

⑸壓強與人體。液體(或氣體)會對處于其中的物體產(chǎn)生壓力的作用，物體單位面積受到的壓力大小稱為壓強。人生存環(huán)境中的大氣壓值約為1.01×105Pa，人之所以沒有被壓扁，也沒有感受到大氣壓的存在，是由于人體內(nèi)部也存在著壓強(如肺氣壓和血壓等)。人的呼吸依賴于體內(nèi)外的壓強差，膈肌的上下運動導(dǎo)致胸腔中的壓強變化，肺中的氣體就被吸入和呼出。更有趣的是，人體還靠大氣壓來連接四肢并把腿和上身連接起來，人之所以沒有感覺到兩條腿的沉重，是因為股骨和髖骨中間有一個天然的“馬德堡半球”。所以，人體與大氣壓有著不可分割的密切關(guān)系。

⑹人體的密度。水是生命之源，生物體的平均含水量可達60-90%。我們常常取水的密度作為人體的密度值。例如，我們可以將人體抽象為一個正柱體(從上到下橫截面積均相等的立方體)，利用正柱體的壓強計算公式p=ρgh，只需測出人的身高，就可以方便地估算人體雙腳站立時對地面產(chǎn)生的壓強大小。

三、結(jié)語

對于自然學(xué)科來說，對同一知識點掌握的難度會隨年級的增長有所增加，從而在小學(xué)自然、初中科學(xué)的基礎(chǔ)上細(xì)分出具體的科目，但對某一現(xiàn)象的分析從來都不會限定在特定的學(xué)科范疇內(nèi)。教師在教學(xué)過程中，應(yīng)當(dāng)逐漸養(yǎng)成善于與其他學(xué)科相融合的思想，有利于培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題的能力。這就對教師的知識儲備有了更高的要求。