學科遷移

摘 要：生物學中的細胞和化學中的分子、原子都屬于微觀世界的內容，在初中學習階段有許多內容上的相似點。作為生物細胞，學生更容易體驗和接受，而物質世界的分子和原子，由于很少能和學生自身體驗和已有知識聯系起來，所以不容易接受和理解，所以，根據學生的認知發展，找到生物細胞與分子、原子概念和模型上的相關性，幫助學生更快建構模型。

關鍵詞：分子 原子 細胞

分子、原子是九年級接觸物理和化學時才會建立的觀念和模型。尤其是化學學科需要重點研究，因為化學是在分子、原子的層次上研究物質的組成、結構、性質及其變化規律的科學，所以對分子、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，學生又是首次接觸，因此，教材設計了許多微觀的分子和原子模型。但是收效甚微，學生對于模型的認知建構不起來。在教學中能明顯的意識到第三單元物質的微觀世界就變成了許多學生學習化學的分水嶺，也變成了許多學生學習化學的攔路虎，而這一差距不及時彌補，就減少了許多學生學習化學興趣和信心。以至于對高中階段的許多涉及微觀化學的內容學得一塌糊涂。因此，如何讓學生通過已有知識來建構這種模型，是教師一直尋找的策略。

關于微觀世界的認識，學生在小學科學和七、八年級生物學中學習細胞的時候已經建立了。因此，用細胞的視角為分子原子的知識建構，尋找細胞知識與分子、原子相關知識的聯系，有利于學生的主動建構式學習的展開，同時又要足夠新穎。這樣就產生認知上的不協調和沖突，引起學生的興趣。

一、細胞與分子、原子

我們一般會出示許多圖片或者視頻來幫助學生建立分子原子真實存在的理念。其實我們在上這個單元的時候直接拿一臺顯微鏡來學習。學生已經在小學科學或者初中生物學中用過顯微鏡，觀察肉眼看不見的細胞。所以對顯微鏡比較熟悉。現在用顯微鏡來觀察周圍的物質，這樣，我們在顯微鏡觀察的物質世界就是物質的微觀世界。

在課題1中學習分子和原子時，可以利用細胞的模型為分子、原子建立模型的觀念。例如，人體是由無數個細胞構成的，在展臺上用顯微鏡展示人血涂片中紅細胞的圖像，讓學生親身重溫細胞的存在。從而將這種體驗遷移到分子、原子上來，強調物質是由分子、原子等這些我們肉眼看不見的類似于細胞的微觀粒子構成。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胞

學生已經對細胞有了熟悉的認識，再來觀察分子、原子的圖像就更容易接受。繼續通過觀察人血涂片中的紅細胞，細胞之間有間隔，而構成物質的微?！肿?、原子也細胞一樣是由間隔的。這樣在學生的意識中，對間隔有了具體的認識，對于后期的學習更加形象和直觀。

二、化學變化與細胞分化

學習了分子和原子，需要知道化學變化的微觀實質，即分子分裂成原子，原子重新組合，變成新的分子。學生對此又是一個新的理解障礙。而七八年級生物鐘就已經學習過細胞分化，即在多細胞生物體內形成各種不同的組織，組織包括肌肉組織、神經組織、上皮組織、結締組織，這些組織有序結合在一起就組成了皮膚、胃等等器官。細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）也具有不同的化學性質。

動物細胞分化過氧化氫分解微觀示意圖

三、原子結構與細胞結構

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

動物細胞結構模型原子結構模型

四、元素與生物種類

化學的統一在元素上，所以元素的理解對學生學習化學有深遠的影響。在初中化學中元素的知識既是重點又是難點，它的定義——具有相同質子數（即核電荷數）的一類原子的總稱，元素是宏觀概念，只講種類不講個數，元素的種類是由原子的質子數即核電荷數決定的。元素是連接宏觀與微觀之間的橋梁，但是學生總是不能理解。這又是學生的一大難點。而如果從細胞的角度出發，細胞類比原子，不同種類的細胞構成不同的生物，生物類比于元素也是宏觀概念，生物的統一在細胞的DNA上，生物的種類最終是由遺傳物質DNA決定的。這樣就把可以把元素的概念建構在已有的認知上，更加容易理解。

用細胞視角為分子、原子的學習建模，旨在為化學初學者在認知系統中更快更好的建立微觀模型觀念。通過細胞視角理解分子、原子的性質，化學變化的實質、原子的結構和對元素的認識，學生能夠打破思維的壁壘，對物質的微觀世界有了更好的認識。同時也為學生打開了綜合認識問題和解決問題的思路。其實，自然科學的內容總是有著千絲萬縷的聯系，所以能從學科知識之間去尋找切合點，從學生的認知結構出發，幫助學生突破重難點，也讓學生體會到知識與知識之間不是孤立存在的，知識之間、學科之間是有融合、交叉和連接的。這也是我們培養和發展學生關鍵能力的必備素質，學科遷移和學科融合是未來教育發展的共同走向。

參考文獻

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[2]查錫良，藥立波.生物化學與分子生物學（第6版）[M].人民衛生出版社，2011.

[3]陳志偉，陳秉初.科學教學論（第二版）[M].科學出版社，2011.

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