初中生物学和物理跨学科融合教学实践

北京市第九十四中学朝阳新城分校 黄 薇

一、融合教学的现状、问题及重要性分析

（一）融合教学的现状

廖婷婷以跨学科概念融入初中科学教育（涉及生物学、物理、化学三个学科）为主要内容，对跨学科概念与初中科学教育相关性进行了实证研究与分析。李小丽对初中生物学与物理融合教学进行了调查，结果显示在教学中将生物学与物理的交叉知识合理应用，能促进学生综合分析问题、解决问题的能力。李珏欣从知识点、能力培养、实验方法三个层面出发，梳理出初中生物学与其他学科交叉点，并选择典型案例深入分析研究，结果发现学科交叉教学能加深学生对学科交叉知识的认识，有利于学生更好地掌握知识，并能运用所学知识去解释生活中的现象。

（二）融合教学出现的问题

初中生物学跨学科教学和物理学科融合教学面临着同样的基础性教学难题。比如，物理和生物学这两门课程，因为概念定理非常多，而且各个章节之间的关联性又比较强，一个章节没学好，后面的新课也会受到影响。另外，很多初中生刚开始感觉初中生物学和物理简单，因此持有轻视态度，没有夯实基础，导致必要的生物学及物理概念存在认知偏差的问题，为后续的生物学及物理融合教学造成了难度。但是初中生物学和物理这类理科学习本质上是一个“知识体系建立”与“方法技巧提升”的过程。很多学生由于基础的知识体系构建不牢固、方法技巧练习的不到位，虽然各个知识概念都学过，却在大脑里还一直处于混沌的状态，没有形成有效的网络。

（三）融合教学的重要性

由于初中生物学和物理在学科知识、学习方式、实验表现、生活联系等层面上具有互通性、衔接性、共进性，因此，开展初中生物学跨学科教学和物理学科融合教学，可以帮助学生构建更加完整和完善的生物学及物理知识体系，也可以帮助学生提升自身的生物学及物理学习方法技巧。另外，生物学和物理的育人目标都是在科学探究的过程中，培养学生的科学思维，使其形成相应的科学观念或思想，并产生一定的社会责任意识。因此，采取融合教学可以同步为学生讲述必要的生物学实验操作和物理实验知识，帮助学生短时间内实现多项技能的掌握和学习，培养科学思维和科学探究能力。

二、探索初中生物学和物理学科融合实践

（一）信息化教学和多媒体展示打破学科的壁垒

初中生物学教师可以在信息化技术的帮助下，在教学中为学生展示生物学多媒体动画及物理三维模型，将二者结合，打破学科的壁垒，让初中生物学和物理实现有效融合，提升学生的学习探究热情。例如，在讲授“人的呼吸运动”的知识时，为了帮助学生理解肺是呼吸系统最重要的部分，也为了深化学生的印象，教师可以基于信息技术中的三维模型和三维动画来丰富生物学资源，引入相关的物理模型和物理实验，为学生展示人体的呼吸系统物理三维模型，生动形象地模拟呼吸道（鼻、咽、喉、气管和支气管）和肺的运动过程，以及肺和胸廓、膈的位置关系。在此过程中通过信息化的方式呈现多样化、动态化的物理模型，从而形象直观地呈现出人在呼吸运动时肺部和胸腔气压的变化，将物理知识和生物学知识相互融合联系，深化学生的理解。

（二）生活化教学和小组探究学习模式

初中生物学、物理与学生的生活息息相关。比如，突发性流行疾病、生物学研究成果，均会对生物学教学产生一定影响。以最近两年的实际情况来看，由于新型冠状肺炎疫情的影响，学校生物学及物理实验室封闭了一段时间，教师不能组织学生做生物学实验。但是，中考会出实验题，如植物的光合作用、唾液的消化作用等，学生做过相关实验后会更加深印象，比单纯背实验现象要更有效果。因此，如何有效利用短暂的实验探究计划提升学生的生物学、物理实验水平，是中学教师应慎重思考的问题。生物学、物理教师可以同步运用中考新的实验操作考试内容与准则对学生进行培训，注重提升学生的专业知识程度、考试操作技巧、问题解决能力、实验分析水平，实现跨学科融合式的生物学及物理教学，短时间内提升学生的整体科学探究水平。例如，在讲授“发生在肺内的气体交换”内容时，生物学教师可以构建物理实验探究场景，以小组探究学习模式，让学生体会生物学与物理学科的融合元素。其中，很多学生对物理压强的知识及实验感兴趣，此部分知识和肺与外界的气体交换的生物学知识也有所联系。因而，笔者便利用去掉针头的注射器进行实物模拟肺内气压变化的物理实验，让学生体验气体压力与体积的关系，同时引入“胸廓扩大导致吸气”的理论，帮助学生形成正确概念。之后，笔者带领学生一起利用注射器、胶带、橡胶用品等物品制作了简单的膈肌运动物理模型，将物理气压检测实验和人体生物呼吸实验相结合，帮助学生探究肺扩张和收缩时肺内压力的变化，培养学生物理及生物学实验的综合探究能力。

（三）家校合作和视频学习与课堂提问相结合

教师应当引导学生把物理、生物学知识和学习探究延伸至课下和家庭环境中，基于家校合作的前提模式，优化问题引导及教学设计，提升学生自主学习及探究能力。例如，笔者引导学生用深呼吸的方式来体验自己身体肺扩张和收缩时的物理表现，如收缩、气体流动，胸腔压力变化等。基于此，概述肺与外界气体交换的原理，告知学生肺泡壁非常薄，只由一层上皮细胞构成，引导学生树立保护肺的健康生活意识。另外，教师还可以基于多种层面的问题引导学生实现物理、生物学的跨学科思考和学习。例如，在讲授“人的呼吸运动”的知识时，可以预设一些基础性和提升性的问题，例如：“此部分知识和物理知识的重合点是什么？”“你可以用哪种物理实验形式探究人体肺部呼吸的奥秘？”“你认为生物呼吸的知识和物理模型的结合有哪些优点及缺点？”“你今后会用哪种物理实验探究方式提升自己的生物学习能力？”还可以引导学生制作物理模型、生物绘图等进行评比展示、交流讨论，让学生学会“自我鞭策”，不断激发学生参与并践行初中生物学及物理跨学科融合学习的内驱动力。教师可以通过微信群、常规管理信息化日报表来分析各个学生的整体教学状态，并将相关数据分享给家长，基于家校合作和大数据调查来总结分析各班的初中生物学及物理跨学科融合学习课堂状态、学生实验操作状态、教师授课状态等，优化整体教学情况。

三、结语

综上所述，现如今对初中生的综合能力与素质要求越来越高，在初中生物学教学过程中，教师除了要为学生讲授必要的生物学知识外，还应当关注学生其他学科知识的学习情况，以促进学生综合性和整体性的提升为教学培育目标，探索物理学科与初中生物学的有效融合之处，实施跨学科教学，提高学生的生物学及物理综合素养。