“四则运算”：生物课堂的一种跨学科融合

徐婷

摘要：科学技术的飞速发展给我们的社会带来了日新月异的变化，也带来了一系列复杂的问题。而这些问题的解决，仅靠单一学科的知识积累或技能培养是远远不够的，更需要跨学科学习融通与应用的能力。教学苏教版初中生物七年级下册《眼和视觉》一课，尝试以生物学科知识为中心的跨学科融合“四则运算”：做好“减法”，寻找融合的交汇点;做好“加法”，基于交汇点，弥补缺失;做好“乘法”，有效利用现代化技术;做好“除法”，精心选取教学侧重点。

关键词：初中生物跨学科融合《眼和视觉》

科学技术的飞速发展给我们的社会带来了日新月异的变化，也带来了一系列复杂的问题。学生，作为未来社会的中坚力量，需要学会积极面对和解决这些真实存在的、复杂多变的前沿和社会问题。而这些问题的解决，仅靠单一学科的知识积累或技能培养是远远不够的，更需要跨学科融通与应用的能力。《中国学生发展核心素养》也指出，教育需要培养“全面发展的人”。因此，将学生发展核心素养作为宗旨，强调学科间联系，提高学生对跨学科知识、技能的融通和应用能力，成为我们积极思考与研究的方向。

据此，教学苏教版初中生物七年级下册《眼和视觉》一课，笔者尝试以生物学科知识为中心的跨学科融合，做好“减法”“加法”“乘法”和“除法”。

一、做好“减法”——寻找融合的交汇点

《眼和视觉》一课，包含眼球的结构、视觉的形成、近视的成因及对策、保护视力的方法等内容。其中，眼球结构中的晶状体在折射光线、形成视觉方面起到重要作用，而晶状体凸度的失调也是造成近视的原因之一。而苏科版初中物理教材中，相关内容包括凸透镜与凹透镜、焦点和焦距、凸透镜成像的规律、视力的缺陷与矫正、光线会聚和发散的奥秘等。显然，不是所有相关的物理知识在生物课中都要涉及，需要“减”去非生物核心知识内容——跨学科融合仍应以生物学科为核心。

据此，确定本节课的教学目标：概述视觉的形成过程;了解近视的成因与矫正方法;初步养成保护视力的意识，并形成良好的用眼卫生习惯。其中，将“凸透镜及其成像规律”（淡化“焦点”“焦距”等知识）与“视觉的形成过程”融合，将“视力的缺陷与矫正”与“近视的成因与矫正方法”融合。

二、做好“加法”——基于交汇点，弥补缺失

在确定了融合的交汇点之后，笔者继续思考：这些不同学科的知识点，如何才能有效地进行整合呢？通过与我校物理教师的研讨，笔者发现，虽然通过牛眼解剖实验，学生能知道晶状体是凸透镜，但是对于视觉的形成，学生还是无法直观体会;而“探究凸透镜成像的规律”这个物理实验，可以加入《眼和视觉》一课的教学内容中，从而弥补这一缺憾。据此，笔者设计并组织开展了以下两个实验活动：

（一）牛眼的解剖与观察

实验器材：剪刀、镊子、解剖刀、培养皿、解剖盘、清水、新鲜牛眼等。

实验步骤：

（1）将新鲜牛眼放在解剖盘上，用剪刀将牛眼周围的白色脂肪组织剪去。

（2）用解剖刀在角膜上轻轻划一下，用剪刀将角膜剪开，掀开角膜。注意：操作时不能过分挤压，否则眼球中会渗出大量水，不易于解剖。

（3）用勺子取出晶状体及其后面啫喱状的玻璃体，放置在培养皿中。

（4）用剪刀和镊子等小心地将晶状体周围的玻璃体去掉，得到牛眼晶状体。

（二）探究视觉的形成、近视的成因及矫正

1.探究视觉的形成及调节作用。

实验器材：光具、凸度不同的凸透鏡。

实验过程：

（1）保证凸透镜和光屏的位置不变，调节物体的距离，直到光屏上呈现清晰的物像（如图1）。

（2）观察清晰物像的特点，并记录下此时物体与“晶状体”之间的距离。

思考问题：

（1）光具中的凸透镜和光屏相当于眼球中的什么结构？（晶状体和视网膜。）

（2）每组的距离是否相同？为什么？（凸透镜的凸度不同，得到清晰物像的距离也不同;正常人眼的晶状体在睫状肌的调节下，能改变凸度大小，使人看清楚不同远近的物体。）

2.利用凸、凹透镜探究近视的成因及矫正。

实验器材：光具、凸透镜、凹透镜。

提出问题：近视是什么原因造成的？

做出假设：近视是晶状体凸度变大造成的。

设计并实施实验：

（1）选用某一凸度的凸透镜，调节光屏，得到清晰的物像，固定光屏。

（2）更换凸度更大的凸透镜，观察物像变化。

（3）移动光屏，重新找到清晰的物像。

（4）尝试不移动光屏使物像变清晰的方法。

通过以上实验，学生首先了解到晶状体凸度变大，会影响人的视觉，并且使得成像在视网膜前方，然后近一步探究发现在凸透镜前加一个凹透镜或自己的近视眼镜，都可在光屏上重新得到清晰的物像。

3.利用牛眼晶状体探究近视的成因及矫正。

实验材料：牛眼晶状体、光具、毛玻璃、夹子。

实验过程：

（1）用钳子夹住牛眼晶状体，放在光具座上，通过调节其与光屏的距离，在光屏上得到倒立缩小的物像（如下页图2）。

（2）稍稍用劲按压钳子，使得晶状体凸度变大，可以观察到光屏上物像模糊;移动光屏，重新找到清晰的物像。

三、做好“乘法”——有效利用现代化技术

将传统教学手段与现代技术手段“相乘”，用信息技术助力教学，对教师的教学活动以及学生的学习活动都大有裨益。本节课，笔者首先引入了3Dbody软件，让学生通过智能终端打开软件，就能观察眼球的3D结构（如图3）。然后，使用科大讯飞的“智慧平板”教学系统展开教学：利用“实物展台”功能，实时地将不同小组的实验过程和结果呈现在大屏幕上（如图4）;在分组探究晶状体凸度对视觉调节作用的影响时，利用“白板”功能同时导入不同小组的实验结果，在同一屏幕中进行比较分析;在讨论保护视力的方法时，利用“讨论区”功能，使每个学生都能呈现自己的所思所想，都能真正参与到课堂中;另外，该系统中的“抢答”“随机答题”“PK台”“点赞”等功能模块，可以有效激发和保持学生的学习兴趣与积极性。

四、做好“除法”——精心选取教学侧重点

跨学科融通，并不是对学科知识的简单堆砌与灌输，而是通过研读课本、集体备课等方式，找到不同学科最核心的知识。同时，在教学过程中，教师也要充分考虑到跨学科融合内容的难易程度，“除去”不必要的难度，让学生在其现有认知水平下，进行有效的自主学习和自主构建。

学生原本是在初二物理才会学习透镜的相关知识，因此在利用光具教学时，笔者考虑到学生的学习现状，将一些难度“除去”：在凸透镜和光屏下方标记好“晶状体”“视网膜”，作为实验提示;进行预实验，避免学生在课堂实验时，出现等大、正立的物像;在凸透镜的把手上贴一圈胶带，防止学生因为高度调节不到位而观察不到现象;等等。

“眼和视觉”能够与其他学科融合的交汇点还有很多，如利用网络搜集相关视觉疾病的资料（信息技术），认识并制作眼球的结构模型（工程等），了解不同地区人眼球的区别（地理），制作保护视力的小报（语文、美术等），设计用于预防近视的产品或改进眼镜（信息技术、数学、工程等），等等。

参考文献：

[1] 陶忠华.跨学科融合视阈下的高中生物学课例探析[J].生物学教学，2018（6）.

[2] 戴文斌，夏志芳，朱志刚.基于大概念的高中地理跨学科教学资源的整合——以“河流地貌”为例[J].地理教学，2018（24）.

[3] 刘冬梅.物理光具座在“眼与视觉”一节课中的应用[J].生物学通报，1998（3）.