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高中生物论文：浅谈高中生物教学中如何进行跨学科综合,
高中生物论文：浅谈高中生物教学中如何进行跨学科综合
湖州中学全刚
在新一轮的教学改革中，新课标明确指出：自然界是一个统一整体，自然科学中的物理学、化学、生物学等各门学科，其思想方法、基本原理、研究内容有密切的联系。同时，生物科学和数学、技术科学、信息科学相互作用，共同发展。此外生物科学与人文社会科学也是相互影响。加强学科间的横向联系，有利于学生理解科学的本质、科学的思想方法和统一的科学概念和过程，建立科学和自然观，逐步形成正确的世界观。在科学技术迅猛发展，教育改革不断深化的今天，文理相通，学科相融已是大势所趋。要解决人类面临的各种问题需要多学科知识和技能的综合运用。新课程改革必定为中学理科教学提出更高的要求：一是强化各学科之间的联系与渗透；二是要更加注重知识在自然、环境、生产、生活及高新科技中的运用。笔者在此谈谈在现在的是教学中是如何来进行跨学科综合，强化学生学科渗透意识的。
一．在日常教学中强化学科渗透意识
1．利用跨学科知识，理解生物学概念
在教学中有许多生物学的概念需要学生理解掌握，而对某些概念的理解，可以借助于学生已有的其它学科概念的帮助，从而突破学生在生物学思维上的障碍。例如，在讲授细胞周期的概念时，我利用学生在高一所学的物理学中的振动周期概念与细胞周期进行类比，振动周期是指做简谐振动的物体完成一次全振动所需的时间，可以将其演化为一个连续做简谐振动的物体，从一次全振动完成时开始到下一次全振动完成时为止（如图1）。而细胞周期是指进行连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始到下一次分裂结束时为止。在学生对细胞分裂还未了解之前来理解细胞周期的概念是比较困难的，但学生对振动周期的概念早已熟悉，这样细胞周期的概念也就迎刃而解了。引导学生利用已有知识去构建新知识，符合建构主义学习理论，使学生具有更好的学习效果。
2．利用跨学科知识，解释生物学现象
在自然科学领域中，不同学科知识相互渗透的现象是极为普遍的，在日常教学中从物理学、化学或数学的角度来解释生物学现象或生命的本质是常遇到的事情。例如，在讲解“捕食”，“竟争”生态系统的“自动调节能力”等生物界存在的普遍现象时，我借助数学图表中的曲线的增减关系（如图2），让学生边观察图象边理解、记忆，使学生更加深刻地理解这些生物现象的内涵。又如，利用数学集合知识，通过重叠的圆圈来比较或对照信息，如讲解生态系统、生物群落和种群之间的关系时，可运用这种方法对知识进行总结比较（如图3），加深学生对三者关系的深层次理解和把握。再如，物理学中热的传导、对流和辐射来解释皮肤调节体温的散热方式；用能量守恒定律解决生物学中有关能量计算及新能源的开发和利用问题；用渗透和扩散的知识区分细胞对水、固醇、O2、CO2、甘油等的吸收。活细胞内每时每刻都高效有序的进行着一系列的生化反应，这些反应都可借助化学知识来解释，如用糖类、蛋白质和脂质化学知识阐述糖代谢、蛋白质代谢和脂肪代谢，用酶学知识阐述细胞代谢的特征，用ATP与ADP相互转化的反应机制解释生命活动的能源供应。
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3．利用跨学科知识，突破生物学难点
教育的核心是“迁移”。教师不仅要培养学生本学科内的知识迁移能力，还要促进其它学科知识在生物学习中的迁移和扩展。而其它学科知识在生物学中的应用，对解决生物学教学中的某些难点，可起到画龙点睛的作用。例如学习渗透吸水原理时，学生都知道渗透装置中漏斗管内的液面不会一直上升，应如何解释？课本上没有答案，我就引导学生联系物理学中的压强的平衡以及化学中的一些动态平衡（如溶解平衡、化学平衡等）的知识来思考，问题便迎刃而解。
再如，蛋白质结构的复杂性和多样性是教学难点。然而，这时学生的有机化学知识是一片空白，学生对教材中有关蛋白质化学的基础知识难于理解、记忆和掌握。在教学中我就紧扣蛋白质是生物大分子这一中心内容，注意从学生的化学和数学基础知识出发，先引导学生写出甲烷的结构式，进而以化学用的球棒模型表示出甲烷的四面体结构，使学生建立起碳化合物的空间结构的概念。并进一步阐明：甲烷的某两个氢原子可以被叫做羧基和氨基的两个化学基团取代，生成的化合物叫甘氨酸。甘氨酸是最简单的一种氨基酸，如果甘氨酸上的一个氢被其它基团（如-CH3）取代，就形成了丙氨酸，并以挂图形式向学生介绍另外几种氨基酸的结构式，引导学生分析出各种氨基酸在结构上的共同特点和差异表现。学生了解了各种氨基酸结构上的异同点，就容易记忆和理解氨基酸的结构通式和特性（如图4）。然后进一步向学生指出，氨基酸的缩合是理解蛋白质结构复杂性的核心。蛋白质结构的多样性，一方面取决于它的化学结构中氨基酸的种类、数目、比例、排列顺序及组合方式的不同，另一方面取决于多肽链折叠、盘曲和交联成的复杂的空间结构。这可以要求学生运用数学的排列组合来说明。这样的讲述，学生就容易接受，就能抓住重点理解难点。
二．在生物练习中强化学科渗透意识
1．利用跨学科的方法，处理问题
很多生物的习题，特别是一些涉及到计算的生物题，学生在解答时往往无从下手，甚至于有的教师不能将有关学科的知识迁移进来，造成在讲解时，讲不清、说不透，从而此类习题成为学生学习的障碍、惧怕点，并能可会影响整个生物学的学习。如果我们能换种思维，利用物理的、化学的或者数学的思维来考虑问题，有效借鉴其他学科的方法“为我所用”，使复杂问题简单化，又可增强了学生的学科渗透意识，可谓具事半功倍之效。
例：有四种氨基酸，假设每种氨基酸只有一个，最多能合成几种不同的三肽？假设每种氨基酸数量不限，又最多能合成几种不同结构的三肽？
此题与数学知识直接相关，是一道典型的数学排列组合与生物知识相结合的题目，若只简单的用生物学的知识去解答，计算时就会复杂、易错，且费时，无疑不是最好最快的解法。在解此题时，我引导学生从数学的角度出发，应用数学排列组合的思维去处理这个问题，就很快算出答案。假设每种氨基酸只有一个，而四肽由四个氨基酸构成，于是构成肽的种类为A＝24。假设每种氨基酸数量不限，合成四肽时，四肽的第一个位置上的氨基酸是C种，第二、第三和第四个位置的氨基酸也是C种，于是三肽的种类为CCCC＝４种。在生物解题过程中，遇到这样一些难题，或许我们换一种思维来考虑，可以起到意想不到的效果。再如，借助于数学中的排列组合、数列、二项式等知识，来解决一些遗传难题，既可使解题思路化深为浅，突破生物学中的难点，又能使学生容易理解和掌握，同时又培养了学生知识的移迁能力。
2．利用跨学科的综合能力，解决综合试题
自然科学的知识具有普遍的适用性，很多概念和原理在学科间相互应用的现象随处可见，现在实行的高考理科综合能力的测试，就融合高中物理、化学、生物三科的内容，综合试题是以学生所学的物理、化学、生物学科内容为知识载体，以现实生活、生产和社会中的各种问题为背景材料，强调学科间的渗透、交叉和综合。现在学生用的复习资料中体现跨学科知识的内容也越来越多。
3. 利用跨学科的研究手段和方法，有助于培养创造性人才。
现在生物学要大量运用数学、物理、化学等学科的研究手段和方法。费希尔的《自然选
择的遗传学说》就是以数学为武器来解释自然选择的。沃森和克里克建立的DNA分子双螺旋结构模型，是以物理学家威尔金斯等人的x光射衍射分析与生物化学家查戈夫的碱基等量关系为基础的。从1943年物理学家薛定谔提出“遗传密码”概念到1969年64种遗传密码的含义全部译出，就综合了物理、化学、生物各学科的研究方法和研究成果的精华。由此可见，在生物教学中加强学科间的横向联系，适应了生物教学的新趋势，符合素质教育的要求。它有利于发展学生的高层次思维能力及传意技巧，全面提高学生素质、开发学生的心智潜能，培养学生独立思考、推理、判断和创造性思维的能力、培养创造性人才。
