新课改下加强高中生物与化学交叉融合的必要性和方法

任君　刘子忠

【摘要】为了解决高中学生对高中生物与化学知识之间交叉部分内容的学习存在的困难，本文采用分析调查的方法，分析了高中生物与化学间交叉融合的问题，对高中生物与化学交叉部分内容进行了学情调查。得到目前学生在学习生物与化学交叉部分内容时存在缺乏化学基础知识、教师讲解不系统、课本衔接不紧密等问题，并认为计算机辅助教学可能是目前解决生物与化学间交叉融合问题方法之一。

【关键词】高中 生物与化学 交叉 计算机辅助教学

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）02-0183-03

当今社会，知识不断发展，科技不断进步，并逐步走向综合化和整体化。其主要体现在新时期的教育方面。2001年，教育部颁布《基础教育课程改革纲要（试行）》[1]中强调学科的综合性，克服学科门类过多、相互独立的倾向。新课改所倡导的新的教育理念使我国现代的教育更趋向于培养学生综合能力、培养综合性人才。目前，许多国家要求现代教育要从单一型的人才培养模式转变为综合型的通才方面发展，我国的许多高校也成立了交叉学科和院系来培养综合性人才。高中方面目前也有许多内容体现了现代教育综合化的特征。

1.加强高中生物与化学交叉融合在教学中的必要性

在新课改以前的高中，教师往往以自己的学科为中心，以自己的学科体系进行教学，忽视学科与学科之间的沟通与交流。使学生对许多知识的理解过于片面化、单一化，这十分不利于现代人才的培养。因此研究学科与学科之间的交叉内容，是十分必要地。尤其是生物与化学间的学科交叉问题。生物與化学是两门密不可分的学科，二者虽然有各自的体系及内容，但许多知识方面二者均有一定的关联。化学是研究物质的组成、结构、物理性质、化学性质、相互转化和应用的科学。而生物学是研究从细胞到生物圈的生命系统各个层次以及生物与周围环境的关系等的科学。化学对于解释生物本质起到重要作用；同时，生物为化学提供重要的研究课题，生物学的发展为化学研究开辟了新的领域。新课程改革后的生物（化学）课程标准要“教师在教学中要注意联系实际，帮助学生拓宽视野，开阔思路，综合运用生物（化学）及其他学科知识分析解决有关问题。”一个没有综合型人才的国家，一个没有创新的民族，难以屹立于世界民族之林。学科间的交叉渗透，有利于跨学科人才的培养[2，3]。因此，开展化学和生物学科间的交叉性教学研究，大势所趋，势在必行。

新课改前，高中生物是在高二年级才开始学学习，此时的学生已有一定程度上的化学基础知识，因此学起生物较为简单。但从2001年开始，我国开始进行高中新课程改革，其最大的改变就是在高一年级开设了生物课。其开设目的是为了推广生物的新课改理念：面向全体学生、提高生物科学素养生物科学素养、倡导探究性学习、注重与现实生活的联系[3]。课本的设置也在很大程度上实现了这一教育目的。但是，高一学生在接触生物方面也面临了许多困难，而其面临的最大问题就是学科之间知识的不同步问题。如高一生物第二章第二节中就会学习到蛋白质的有关内容，而此内容需要学生具有有机化学的基础知识。但是，目前的课程，有机化学在高二才开设，因此，这个问题在一定程度上限制了学生对生物的学习。但现在的教学每当涉及到与化学学科之间的联系时，生物教师往往抱着“事不关己，高高挂起”的态度，把内容推给化学老师，并且采用生搬硬套的方法来解决跨学科的问题，这使得学生往往难以理解所学到的知识，从而降低了学习生物的热请。当然，生物学科与化学不同步的问题不仅仅在这一方面。因此，有必要采取一种手段，可以使学生从更直观形象的角度来学习高中生物课本中有关生物与化学交叉部分。

在学科本身，生物与化学之间还有许许多多相交叉的部分如：化学与生物之间都涉及到了有关蛋白质和氨基酸[4]的内容，化学主要了解蛋白质的元素组成、基本组成单位 ——氨基酸以及氨基酸的基本结构组成以及相对分子质量、结构和功能等内容。生物详细讲解蛋白质的基本组成单位氨基酸的结构通式以及氨基酸与蛋白质之间的相互转化。另外，对于脂质[4]的研究，化学和生物也各有侧重。生物中主要学习脂质的元素组成、分类及各种脂质在不同生物体内的存在；化学中重点强调脂质中油脂的物理和化学性质。但在生物教学中，化学的这些知识往往是生物学习的基础。

为进一步证明加强高中生物与化学交叉融合的必要性，本研究进行了有关高中生物与化学交叉部分学情调查，本次调查面向呼市一中高一及高二全体学生，从中随机选取300名同学进行问卷填写，问卷采用无记名的方式，发放出的300份问卷全部收回。研究中对收回的有效问卷进行了逐项百分比统计，具体的统计结果如表1-3和图1-3所示。

通过表1调查百分比可以看出：73%的学生认为，目前基础教育改革使各学科之间的关系趋于综合化，所以有必要加强学科间的交叉学习。而且，89%的学生认识到在高中各学科间，联系最紧密的是高中生物与化学。因此，加强高中生物与化学间的联系必须实施，迫在眉睫。

由表2可以得出：37%的学生认为未学习有机化学内容是其在学习生物与化学交叉部分内容时存在的最大问题；35%的学生认为生物老师讲解化学知识不够详细是其在学习生物与化学交叉部分内容时存在的最大问题；28%学生认为生物老师讲课时很少介绍化学内容成为他们学习生物与化学交叉部分内容时存在的最大问题 。另外，61%的学生认为教师在讲解生物中有关化学问题时不够细致，55%的学生同时认为，教师讲课过程太快。

由图1、图2可以看出：目前，在高中学生学习生物与化学交叉部分内容中52%的学生认为，蛋白质的基本组成单位和形成过程比较难学习；59%的认为在蛋白质的学习过程中，蛋白质的形成过程最难进行学习。

由表3，选项8、9、11可以得出：目前，有49%的学生认为自己在学习生物时遇到化学问题较难掌握；而且，只有23%的学生在学习生物中存在的化学问题的态度是因为喜欢，所以千方百计的想要学好，而57%的学生是因为老师要求严格，不得不学。

从图3、图4看出：目前，77%的学生认为目前学科不同步的问题需要解决，57%的学生认为，解决这一问题的方法是教师结合PPT及动画进行讲解。

通过以上调查及分析发现，目前学生在学习生物中涉及到的化学问题时存在巨大的问题急需改变。

2.加强高中生物与化学交叉融合研究的必要性

通过查阅从1990—2013年间在中国知网等各大论文网站及丛书中发表的论文发现，目前，关于高中生物课程中学科交叉教学研究的论文数量很少。主要由以下几个方面的阐述：

2004年郑洪发表的《从当今科技的发展浅谈生物与化学的联系》[5]；2007年山东师范大学李艳秀的硕士论文《高中生物教学中学科交叉渗透的内容和途径》[6]；2009年首都师范大学的张忠莹的硕士学位论文《高中生物与化学交叉性教学的研究》[7]；2011年陕西师范大学研究生牛文苗的硕士论文《高中生物学科交叉教学研究》[8]这几篇文章主要介绍了当前中学教学中存在的忽视学科之间的联系、闭关自守的状况进行了反思。希望教师们在进行教学时，不仅要让学生按照一门学科的逻辑来学习，让他们知道，他们的习得的知识是综合性的知识。并认为目前生物与化学学科之间自成体系，较少沟通和联系，忽略了科目之间的内在联系，忽略了学生横向思维和发散思维的培养。这种传统的教学模式己不适应目前教育与科技发展的需要，特别是学科之间相互交叉和相互渗透的需要。

浙江师范大学教师教育学院周东等于2011年在新课程研究上发表的《高中化学教学中加强与生物学科的交叉渗透之初探》[9]；孙建雄于2011年发表的论文《新课程标准下高中生物教学与其他学科交叉渗透的探讨》[10]；2012年杨燕平、赵晶华发表的论文《浅谈高中生物教学中学科交叉渗透的途径》[11]；2012年杨忠生发表的论文《高中生物教学中学科交叉渗透的途径》[12]认为随着化学学科与生物学科联系的日益紧密，在化学教学中寻找化学和生物学科的知识交叉点，以及研究如何进行化学和生物的交叉性教学就成为了新课程发展的必然趋势。所以他们建议加强生物与化学间的联系首先应该运用化学与生物交义知识点， 进行交叉知识点教学设汁。其次应重视化学与生物相关联的知识点的试题的解题思路训练。最后要开展学科交叉实践活动， 培养学生的创新意识。

这些文章虽然着力对于生物和化学间交叉性问题进行了研究，总结，并提出了简单的解决方法，但并未实质的提出如何解决生物与化学之间交叉融合存在的问题。目前，生物与化学学科之间脱节的问题十分严重，因此，研究此问题除了加强课外活动外，还应采取一种有效手段，如计算机辅助教学应用于课堂。

3.加强高中生物与化学交叉融合的方法

目前，解决生物教学与化学教学内容不同步的方法可以采用计算机辅助教学，用计算机形象直观地特点来展示生物教学中所涉及到的化学知识，这样不仅可以帮助学生理解一些没有学过的化学知识，还能帮助学生理解生物方面的内容。

计算机辅助教学（Computer Aided Instruction ，简称CAI）。是在计算机辅助下进行的各种教学活动，以对话方式与学生讨论教学内容、安排教学内容、进行教学训练的方法与技术。CAI为学生提供一个良好的个人化学习环境[13]。

计算机辅助教学所具有直观性、趣味性、高效性等特点，不仅能吸引学生的注意力，更能激发学生的求知欲，极大地调动他们的学习热情，并且十分有效的帮助大量一线教师解决课堂中出现的诸多问题。例如，生物中的化学方程式往往需要学生记忆，但记忆过程枯燥、学生兴趣不高。现在利用动画来演示化学方程式，明显提高了学生的兴趣。并且CAI利用其图文并茂 ，声像攒动的特色刺激学生的多感官 ，让学生能从最直观的出发，充分调动其发散思维，开拓思路[8]。在学习蛋白质基本单位氨基酸分子通式时，学生由于没有学习过有机化合物的结构式、电子式等内容，故学习起来十分困难，尤其对氨基酸分子通式中的“-”更是无法理解。但现在利用课件的动画演示功能，从学生学习过的知识入手就能很好的解决这一问题。通过这一方法，可以使原本是制约生物教学的瓶颈的内容成为提高学生学习生物热情的法宝。

例如，生物必修一第二章第二节蛋白质的相关涉及化学的问题就可以用此方法进行研究。本节课主要内容为氨基酸结构通式的理解和掌握，但氨基酸分子通式的学习要建立在化学电子式和有机物结构式的基础上。因此，应该用CAI课件将此抽象的化学问题具体化。制作课件时首先运用课件演示学生们在初中时学过的C元素和H元素的电子排布、八电子稳定的原理讲解有机物甲烷（CH4）的电子式并有电子式得到结构式，然后再利用课件的动画功能，将甲烷中的2个H分别用-NH2、-COOH取代，得到最简单氨基酸甘氨酸，这样就可以解释清楚氨基酸中的“-”等问题。并令学生对氨基酸通式等问题有初步的理解（图1-2、1-3）

在生物必修一第四章第三节物质跨膜运输的方式这一内容中，课本在介绍脂溶性的物质的运输方式时指出，脂溶性物质可以通过自由扩散优先通过细胞膜，并且细胞膜会被溶解脂类物质的溶剂溶解。可是教材并没有详细解释原因。本内容的原理是相似相容原理，但学生都不能理解这是为什么，所以可以利用计算机制作出生物膜的基本骨架，并以动画的形式介绍细胞膜两端是磷脂双分子层，其表面是磷脂分子的亲水端，内部是磷脂分子疏水的脂肪酸链。膜两侧的水溶性物质不能自由通过，脂溶性物质易通过。再以动画的形式演示各种物质进出细胞膜的方式。

由于我国现行的高中课程体系，强调学科的分门别类和知识的系统性，极大地促进了人们对已有知识的学习。但是随着科技的进步，社会的发展，分科课程弊端也逐渐显示。它忽视了不同学科间的相互联系、相互交叉的事实，彼此孤立隔离，从而在学科设置上出现了知识的重复、脱节等问题，在一定程度上加重了学生的学业负担，严重影响了学生身心的健康发展，因此利用计算机辅助教学解决学科之间的交叉渗问题透势在必行！

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通教育课程改革纲要[S].北京：人民教育出版社，2001.

[2]中华人民共和国教育部.普通高中化学新课程标准（实验）[S].北京：人民教育出版社，2003.

[3]中华人民共和国教育部.普通高中生物新课程标准（实验）[S].北京：人民教育出版社，2003.

[4]课程教材研究所.普通高中课程标准实验教科书[M].北京：人民教育出版社，2007.

[5]郑洪.从当今科技的发展浅谈生物与化学的联系[J].零陵学院学报：教育科学版，2004，01：158-159.

[6]李艳秀. 高中生物教学中学科交叉渗透的内容和途径[D]. 山东：山东师范大学，2007.

[7]张忠莹. 高中生物与化学交叉性教学的研究 [D]. 北京：首都师范大学，2009.

[8]牛文苗. 高中生物学科交叉教学研究 [D]. 陕西：陕西师范大学，2011.

[9]周东，卢伟 ，沈益. 高中化学教学中加强与生物学科的交叉渗透之初探[J].新课程研究：基礎教育（上旬），2011， 2： 98-99.

[10]孙建雄. 新课程标准下高中生物教学与其他学科交叉渗透的探讨[J].科教文汇，2011，12： 109-110.

[11]杨燕平，赵晶华. 浅谈高中生物教学中学科交叉渗透的途径[J].现代交际，2012， 05： 205-205.

[12]杨忠生. 高中生物教学中学科交叉渗透的途径[J]. 现代交际：下半月， 2012， 5： 205-205.

[13]李丹丹.数字新媒体与高职高专美术教学完善结合探究[D].吉林：东北师范大学，2010.