淺談高中生物教學中如何進行跨學科綜合

淺談高中生物教學中如何進行跨學科綜合

淺談高中生物教學中如何進行跨學科綜合

湖州中學 全 剛

在新一輪的教學改革中，新課標明確指出：自然界是一個統一整

體，自然科學中的物理學、化學、生物學等各門學科，其思想方法、

基本原理、研究內容有密切的聯系。同時，生物科學和數學、技術科

學、信息科學相互作用，共同發展。此外生物科學與人文社會科學也

是相互影響。加強學科間的橫向聯系，有利于學生理解科學的本質、

科學的思想方法和統一的科學概念和過程，建立科學和自然觀，逐步

形成正確的世界觀。在科學技術迅猛發展，教育改革不斷深化的今天，

文理相通，學科相融已是大勢所趨。要解決人類面臨的各種問題需要

多學科知識和技能的綜合運用。新課程改革必定為中學理科教學提出

更高的要求：一是強化各學科之間的聯系與滲透；二是要更加注重知

識在自然、環境、生產、生活及高新科技中的運用。筆者在此談談在

現在的是教學中是如何來進行跨學科綜合，強化學生學科滲透意識的。

一．在日常教學中強化學科滲透意識

1．利用跨學科知識，理解生物學概念

在教學中有許多生物學的概念需要學生理解掌握，而對某些概念

的理解，可以借助于學生已有的其它學科概念的幫助，從而突破學生

A 0

B 0 A

2．利用跨學科知識，解釋生物學現象

在自然科學領域中，不同學科知識相互滲透的現象是極為普遍的，

在日常教學中從物理學、化學或數學的角度來解釋生物學現象或生命

的本質是常遇到的事情。例如，在講解“捕食”，“竟爭”生態系統

的“自動調節能力”等生物界存在的普遍現象時，我借助數學圖表中

的曲線的增減關系（如圖2），讓學生邊觀察圖象邊理解、記憶，使學

生更加深刻地理解這些生物現象的內涵。又如，利用數學集合知識，

通過重疊的圓圈來比較或對照信息，如講解生態系統、生物群落和種

群之間的關系時，可運用這種方法對知識進行總結比較（如圖3），加

深學生對三者關系的深層次理解和把握。 再如，物理學中熱的傳導、

對流和輻射來解釋皮膚調節體溫的散熱方式；用能量守恒定律解決生

物學中有關能量計算及新能源的開發和利用問

D E 圖1

題；用滲透和擴散的知識區分細胞對水、固醇、O 2 、CO 2、甘

油等的吸收。活細胞內每時每刻都高效有序的進行著一系列的生化反

應，這些反應都可借助化學知識來解釋，如用糖類、蛋白質和脂質化

學知識闡述 糖代謝、蛋白質代謝和脂肪代謝，用酶學知識闡述細胞代

謝的特征，用ATP 與ADP 相互轉化的反應機制解釋生命活動的能源供

應。

3．利用跨學科知識，突破生物學難點

教育的核心是“遷移”。教師不僅要培養學生本學科內的知識遷

移能力，還要促進其它學科知識在生物學習中的遷移和擴展。而其它

學科知識在生物學中的應用，對解決生物學教學中的某些難點，可起

到畫龍點睛的作用。例如學習滲透吸水原理時，學生都知道滲透裝置

中漏斗管內的液面不會一直上升，應如何解釋？課本上沒有答案，我

就引導學生聯系物理學中的壓強的平衡以及化學中的一些動態平衡

（如溶解平衡、化學平衡等）的知識來思考，問題便迎刃而解。

再如，蛋白質結構的復雜性和多樣性是教學難點。然而，這時學

生的有機化學知識

一方面取決于它的化學結構中氨基酸的種類、數目、比例、排列順序

及組合方式的不同，另一方面取決于多肽鏈折疊、盤曲和交聯成

（年）時間 4

—狼 圖2 地草生態系統中生物個體的曲線圖

圖3

的復雜的空間結構。這可以要求學生運用數學的排列組合來說明。

這樣的講述，學生就容易接受，就能抓住重點理解難點。

二．在生物練習中強化學科滲透意識

1．利用跨學科的方法，處理問題

很多生物的習題，特別是一些涉及到計算的生物題，學生在解答

時往往無從下手，甚至于有的教師不能將有關學科的知識遷移進來，

造成在講解時，講不清、說不透，從而此類習題成為學生學習的障礙、

懼怕點，并能可會影響整個生物學的學習。如果我們能換種思維，利

用物理的、化學的或者數學的思維來考慮問題，有效借鑒其他學科的

方法“為我所用”，使復雜問題簡單化，又可增強了學生的學科滲透

意識，可謂具事半功倍之效。

例：有四種氨基酸，假設每種氨基酸只有一個，最多能合成幾種

不同的三肽？假設每種氨基酸數量不限，又最多能合成幾種不同結構

的三肽？

此題與數學知識直接相關，是一道典型的數學排列組合與生物知

識相結合的題目，若只簡單的用生物學的知識去解答，計算時就會復

雜、易錯，且費時，無疑不是最好最快的解法。在解此題時，我引導

學生從數學的角度出發，應用數學排列組合的思維去處理這個問題，

就很快算出答案。假設每種氨基酸只有一個，而四肽由四個氨基酸構

成，于是構成肽的種類為

4?C 14?C 14?C 14＝４4種。在生物解題過程中，遇到這樣一些

難題，或許我們換一種思維來考慮，可以起到意想不到的效果。再如，

借助于數學中的排列組合、數列、二項式等知識，來解決一些遺傳難

題，既可使解題思路化深為淺，突破生物學中的難點，又能使學生容

易理解和掌握，同時又培養了學生知識的移遷能力。

2．利用跨學科的綜合能力，解決綜合試題

自然科學的知識具有普遍的適用性，很多概念和原理在學科間相

互應用的現象隨處可見，現在實行的高考理科綜合能力的測試，就融

合高中物理、化學、生物三科的內容，綜合試題是以學生所學的物理、

化學、生物學科內容為知識載體，以現實生活、生產和社會中的各種

問題為背景材料，強調學科間的滲透、交叉和綜合。現在學生用的復

習資料中體現跨學科知識的內容也越來越多。

3. 利用跨學科的研究手段和方法，有助于培養創造性人才。 C H

H H H C H COOH H H 2N C CH 3 COOH H H 2N C R COOH H H

2N 甲 烷 甘氨酸 丙氨酸 氨基酸通式

圖4

現在生物學要大量運用數學、物理、化學等學科的研究手段和方

法。費希爾的《自然選擇的遺傳學說》就是以數學為武器來解釋自然

選擇的。沃森和克里克建立的DNA分子雙螺旋結構模型，是以物理學

家威爾金斯等人的x光射衍射分析與生物化學家查戈夫的堿基等量關

系為基礎的。從1943年物理學家薛定諤提出“遺傳密碼”概念到

1969年64種遺傳密碼的含義全部譯出，就綜合了物理、化學、生物

各學科的研究方法和研究成果的精華。由此可見，在生物教學中加強

學科間的橫向聯系，適應了生物教學的新趨勢，符合素質教育的要求。

它有利于發展學生的高層次思維能力及傳意技巧，全面提高學生素質、

開發學生的心智潛能，培養學生獨立思考、推理、判斷和創造性思維

的能力、培養創造性人才。