初中生物學和物理跨學科融合教學實踐

北京市第九十四中學朝陽新城分校 黃 薇

一、融合教學的現狀、問題及重要性分析

（一）融合教學的現狀

廖婷婷以跨學科概念融入初中科學教育（涉及生物學、物理、化學三個學科）為主要內容，對跨學科概念與初中科學教育相關性進行了實證研究與分析。李小麗對初中生物學與物理融合教學進行了調查，結果顯示在教學中將生物學與物理的交叉知識合理應用，能促進學生綜合分析問題、解決問題的能力。李玨欣從知識點、能力培養、實驗方法三個層面出發，梳理出初中生物學與其他學科交叉點，并選擇典型案例深入分析研究，結果發現學科交叉教學能加深學生對學科交叉知識的認識，有利于學生更好地掌握知識，并能運用所學知識去解釋生活中的現象。

（二）融合教學出現的問題

初中生物學跨學科教學和物理學科融合教學面臨著同樣的基礎性教學難題。比如，物理和生物學這兩門課程，因為概念定理非常多，而且各個章節之間的關聯性又比較強，一個章節沒學好，后面的新課也會受到影響。另外，很多初中生剛開始感覺初中生物學和物理簡單，因此持有輕視態度，沒有夯實基礎，導致必要的生物學及物理概念存在認知偏差的問題，為后續的生物學及物理融合教學造成了難度。但是初中生物學和物理這類理科學習本質上是一個“知識體系建立”與“方法技巧提升”的過程。很多學生由于基礎的知識體系構建不牢固、方法技巧練習的不到位，雖然各個知識概念都學過，卻在大腦里還一直處于混沌的狀態，沒有形成有效的網絡。

（三）融合教學的重要性

由于初中生物學和物理在學科知識、學習方式、實驗表現、生活聯系等層面上具有互通性、銜接性、共進性，因此，開展初中生物學跨學科教學和物理學科融合教學，可以幫助學生構建更加完整和完善的生物學及物理知識體系，也可以幫助學生提升自身的生物學及物理學習方法技巧。另外，生物學和物理的育人目標都是在科學探究的過程中，培養學生的科學思維，使其形成相應的科學觀念或思想，并產生一定的社會責任意識。因此，采取融合教學可以同步為學生講述必要的生物學實驗操作和物理實驗知識，幫助學生短時間內實現多項技能的掌握和學習，培養科學思維和科學探究能力。

二、探索初中生物學和物理學科融合實踐

（一）信息化教學和多媒體展示打破學科的壁壘

初中生物學教師可以在信息化技術的幫助下，在教學中為學生展示生物學多媒體動畫及物理三維模型，將二者結合，打破學科的壁壘，讓初中生物學和物理實現有效融合，提升學生的學習探究熱情。例如，在講授“人的呼吸運動”的知識時，為了幫助學生理解肺是呼吸系統最重要的部分，也為了深化學生的印象，教師可以基于信息技術中的三維模型和三維動畫來豐富生物學資源，引入相關的物理模型和物理實驗，為學生展示人體的呼吸系統物理三維模型，生動形象地模擬呼吸道（鼻、咽、喉、氣管和支氣管）和肺的運動過程，以及肺和胸廓、膈的位置關系。在此過程中通過信息化的方式呈現多樣化、動態化的物理模型，從而形象直觀地呈現出人在呼吸運動時肺部和胸腔氣壓的變化，將物理知識和生物學知識相互融合聯系，深化學生的理解。

（二）生活化教學和小組探究學習模式

初中生物學、物理與學生的生活息息相關。比如，突發性流行疾病、生物學研究成果，均會對生物學教學產生一定影響。以最近兩年的實際情況來看，由于新型冠狀肺炎疫情的影響，學校生物學及物理實驗室封閉了一段時間，教師不能組織學生做生物學實驗。但是，中考會出實驗題，如植物的光合作用、唾液的消化作用等，學生做過相關實驗后會更加深印象，比單純背實驗現象要更有效果。因此，如何有效利用短暫的實驗探究計劃提升學生的生物學、物理實驗水平，是中學教師應慎重思考的問題。生物學、物理教師可以同步運用中考新的實驗操作考試內容與準則對學生進行培訓，注重提升學生的專業知識程度、考試操作技巧、問題解決能力、實驗分析水平，實現跨學科融合式的生物學及物理教學，短時間內提升學生的整體科學探究水平。例如，在講授“發生在肺內的氣體交換”內容時，生物學教師可以構建物理實驗探究場景，以小組探究學習模式，讓學生體會生物學與物理學科的融合元素。其中，很多學生對物理壓強的知識及實驗感興趣，此部分知識和肺與外界的氣體交換的生物學知識也有所聯系。因而，筆者便利用去掉針頭的注射器進行實物模擬肺內氣壓變化的物理實驗，讓學生體驗氣體壓力與體積的關系，同時引入“胸廓擴大導致吸氣”的理論，幫助學生形成正確概念。之后，筆者帶領學生一起利用注射器、膠帶、橡膠用品等物品制作了簡單的膈肌運動物理模型，將物理氣壓檢測實驗和人體生物呼吸實驗相結合，幫助學生探究肺擴張和收縮時肺內壓力的變化，培養學生物理及生物學實驗的綜合探究能力。

（三）家校合作和視頻學習與課堂提問相結合

教師應當引導學生把物理、生物學知識和學習探究延伸至課下和家庭環境中，基于家校合作的前提模式，優化問題引導及教學設計，提升學生自主學習及探究能力。例如，筆者引導學生用深呼吸的方式來體驗自己身體肺擴張和收縮時的物理表現，如收縮、氣體流動，胸腔壓力變化等。基于此，概述肺與外界氣體交換的原理，告知學生肺泡壁非常薄，只由一層上皮細胞構成，引導學生樹立保護肺的健康生活意識。另外，教師還可以基于多種層面的問題引導學生實現物理、生物學的跨學科思考和學習。例如，在講授“人的呼吸運動”的知識時，可以預設一些基礎性和提升性的問題，例如：“此部分知識和物理知識的重合點是什么？”“你可以用哪種物理實驗形式探究人體肺部呼吸的奧秘？”“你認為生物呼吸的知識和物理模型的結合有哪些優點及缺點？”“你今后會用哪種物理實驗探究方式提升自己的生物學習能力？”還可以引導學生制作物理模型、生物繪圖等進行評比展示、交流討論，讓學生學會“自我鞭策”，不斷激發學生參與并踐行初中生物學及物理跨學科融合學習的內驅動力。教師可以通過微信群、常規管理信息化日報表來分析各個學生的整體教學狀態，并將相關數據分享給家長，基于家校合作和大數據調查來總結分析各班的初中生物學及物理跨學科融合學習課堂狀態、學生實驗操作狀態、教師授課狀態等，優化整體教學情況。

三、結語

綜上所述，現如今對初中生的綜合能力與素質要求越來越高，在初中生物學教學過程中，教師除了要為學生講授必要的生物學知識外，還應當關注學生其他學科知識的學習情況，以促進學生綜合性和整體性的提升為教學培育目標，探索物理學科與初中生物學的有效融合之處，實施跨學科教學，提高學生的生物學及物理綜合素養。