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初中生物跨学科知识渗透教学的实践

2021-09-22陈正茂

理科爱好者(教育教学版) 2021年3期
关键词:光合作用化学物理

陈正茂

【摘 要】初中七年级生物“光合作用”这一节涉及学生八、九年级才会学习的部分化学、物理知识点,这些知识点对理解本节内容有一定帮助,所以必须提前向学生进行相关知识的普及。本文主要探讨如何通过跨学科教研明确各知识点的教法。

【关键词】光合作用;化学;物理;跨学科教研与教学

【中图分类号】G633.91;G633.7;G633.8  【文献标识码】A  【文章编号】1671-8437(2021)16-0022-03

生物学是一门综合性较强的学科,与化学、物理、地理等学科在思想方法、基本原理、研究内容上都有密切联系,尤其与化学、物理联系最为紧密。如在北师大版七年级上册第五章第一节“光合作用”一课中就掺杂许多物理、化学知识。目前初中的课程设置是七年级开设生物课程,八年级开设物理课程,九年级开设化学课程,因此生物教师需要进行跨学科教研,在教学中做好相关知识的渗透,让七年级学生能在生物学习中理解实验的原理、目的,进而理解光合作用这一重要生物学概念,同时也为今后物理和化学的学习奠定一定基础。

1   明确物理、化学的跨学科知识点

笔者将这节课所涉及的物理、化学知识点整理如下(如图1)。

2   查阅课标,开展跨学科教研

在教学中,为合理地渗透这些化学和物理学知识,笔者首先查阅了初中化学和物理课程标准。

《义务教育化学课程标准(2011年版)》明确了学生需要了解空气的主要成分;探究氧气和二氧化碳的性质;辩论空气中的二氧化碳会越来越多吗,氧气会耗尽吗[1]。这些内容都与本节的实验探究内容及光合作用的意义息息相关。同时要求学生掌握有机物和无机物的区别,也与本节中光合作用的实质紧密联系。

《义务教育物理课程标准(2011年版)》明确提出要求学生通过实验了解白光的组成和不同色光混合的现象[2],与实验“研究不同光谱成分与植物生活的影响”中制造不同光谱成分有关。

可见,学生还没有系统学习过“光合作用”这节课所涉及的化学、物理知识,需要教师在课堂上补充,为了减少知识性错误,也为了让学生更容易理解,笔者与所在学校的部分物理、化学教师共同教研,研究如何讲解这些知识点。

3   进行跨学科知识渗透教学

3.1  有关化学交叉知识点的跨学科教学

经过多次教研,笔者明确可以直接将一部分化学交叉知识点的相关概念告诉学生,但有些知识点则必须有更多的渗透。

3.1.1  空气成分的发现史

在讲解光合作用发现史时,普利斯特利的实验说明绿色植物能释放净化空气的气体,而这种气体是什么,当时并不知道,后来,化学家了解了空气的组成成分,才明确这种气体是氧气。在这里,笔者穿插了一段空气成分发现史的讲解(如表1)。

空气成分发现史 普利斯特利除了通过实验帮助生物学家进一步了解柳树的生长之谜,还和另一位化学家舍勒各自独立发现并制得了氧气,但是他们都受陈旧的燃素学说(物质之所以会燃烧,是因为物质中有燃素的存在)的影响,并没有意识到自己发现了氧气。1775年,法国科学家拉瓦锡用定量实验测定了空气的组成,将占空气五分之一的能助燃和维持生命的气体命名为氧气,另外五分之四的空气称为氮气,后来又有科学家陆续发现空气中含有其他的稀有气体和二氧化碳等。 听讲,思考 让学生明确,无论是空气成分的发现还是柳树生长之谜的解开,都是一代又一代科学家通过不断实验才得到的。

各学科的发展是相互交叉和影响的,每一次科学的飞跃都离不开各个学科的共同进步,因此要在学习中尽量不偏科,不能只把目光放在某一个关注点上,还要学会和同学团结合作。

3.1.2  相似相溶原理

在“验证绿叶在光下合成淀粉”的实验中,需要将绿叶中的叶绿素溶解在酒精,但学生对酒精脱色这一现象难以理解,为了让学生明白化学中“相似相溶”的原理,笔者设计了如下教学过程:

师:这有两个小烧杯,里面分别装有食用油和清水。如果我将食用油倒一部分在水中会发生什么现象?

生:分层现象,不相溶现象。

教师做实验,验证学生的猜测。

教师进一步提问:中午学校食堂煮的素菜汤,汤是什么颜色?菜是什么颜色?

生:汤有一点绿色,菜是绿色。

师:菜叶中的叶绿素加热后能不能完全溶解在水中?如果要检测菜叶中的淀粉,能不能直接观察菜叶的颜色变化?

生:不能。

师:现在将酒精加热后,酒精是什么颜色?绿叶的颜色呢?

生:绿色,黄白色。

师:这就是化学中要学习的“相似相溶”原理:无机物易溶解在无机溶液中,不易溶于有机溶剂;有机物易溶解在有机溶液中,不易溶于无机溶剂。叶绿素是一种有机物,不易溶于水,但可以溶解在酒精中,加热过程中叶绿素完全溶解在酒精中,叶片由绿色变为黄白色,从而更有利于加碘后进一步观察叶片颜色的变化。

3.1.3  有机物和无机物的区别

在整个初中生物学的课程中,学生都会遇到无机物和有机物的区别这一问题,因此学生初次接触时教师就要向其讲解。本节课可以帮助学生理解光合作用的能量转换和物质转化(如表2)。

第一次给学生呈现时,学生可能无法理解,但在课堂中结合不同的内容多次讲解,学生一定能理解有机物和无机物的内涵和区别。

3.1.4  其他交叉知识点

实验过程中需要用到的淀粉遇碘变蓝、碳酸氢钠搅拌在水中有利于增加水中CO2的含量、氢氧化钾溶液可以吸收空气中的二氧化碳等知识点,只需给学生讲明这是一种化学反应,帮助学生理解这样设置实验步骤的目的即可,不需进一步讲解其原理,以免加重学生理解的负担,偏离了教学目标。

3.2  有关物理学交叉知识点的跨学科教学

在活动“研究不同光谱成分对植物生活的影响”中,学生在以往的生活经验和课外阅读中知道利用三棱镜能够将太阳光分成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种色谱,但是不能理解为什么可以用通透性好的彩色纸来制作不同的光谱,于是笔者设计了“物体的颜色由什么决定”的教学活动(如表3)。

学生通过实物对照观察后,对物质的颜色有了更深入的理解,在理解光谱成分之后也更有兴趣去设计并实施实验。

总之,“光合作用”这一节需要通过光合作用发展史的讲解和大量的探究实验,帮助学生形成“绿色植物能利用太阳能,把二氧化碳和水合成贮存了能量的有机物,同时释放氧气”这一重要概念,所以在教学中遇到交叉学科知识点时不能一笔带过,也不能过多地为学生拓展,而是需要根据教学实际加以补充。如空气成分发现史与光合作用发现史有一定重合,所以笔者进行了拓展;无机物和有机物的转化是本节课的一个难点,也是初中生物的一个难点,因此也应在教学中加以补充;而相似相溶及光谱成分的原理是学生学习时必须要明确的,所以笔者利用生活中的例子和教室中的道具给学生讲解。对其他不影响学生理解的知识点,则只需点到为止。

在教学中总会遇到一些与其他学科交叉的知识点,很多教师都没有进一步挖掘其中的教学意义。在不断尝试中,笔者发现,在生物课堂引入其他学科的知识,会提高学生的学习兴趣,让学生更好地理解本课内容,理解各学科之间相互关联,帮助学生将所学的知识、方法融会贯通,有利于培养学生的综合探究能力。要成为一名优秀的生物教师,除了需要具备扎实的生物学知识,还需要具备跨学科知识以及将知识交叉渗透的教学能力[3]。

【参考文献】

[1]中华人民共和国教育部.義务教育化学课程标准(2011年版)[M].北京:北京师范大学出版社,2012.

[2]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准(2011年版)[M].北京:北京师范大学出版社,2012.

[3]陈超琪.高中生物与化学的交叉渗透教学研究[D].长沙:湖南师范大学,2016.

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