潘亞杰　趙慧

摘 要 義務(wù)教育階段的科學(xué)教育由物理、化學(xué)、生物和地理等分支學(xué)科組成，各學(xué)科知識相互交叉融合，形成一個有機的整體。文章以“壓強”這一概念為例，試具體說明“科學(xué)”是各學(xué)科知識有機組成的。

關(guān)鍵詞 整體性 科學(xué)知識 壓強

把握事物的整體性有助于人們掌握系統(tǒng)的特性，全面、深入認識事物，掌握規(guī)律，提高分析解決問題的能力和工作效率。

1在科學(xué)教育中應(yīng)該注重科學(xué)知識的整體性

跨學(xué)科研究是近年來科學(xué)方法討論的熱點之一。在科學(xué)教育領(lǐng)域，跨學(xué)科研究旨在運用跨學(xué)科交融，推進學(xué)生對科學(xué)課程的“整體性學(xué)習(xí)”，以期幫助學(xué)生探尋到科學(xué)知識的完整結(jié)構(gòu)和面貌，解決現(xiàn)實復(fù)雜問題，并幫助學(xué)生形成創(chuàng)新思維。

《科學(xué)教育的原則和大概念》一書指出，在小學(xué)科學(xué)教育中，教師應(yīng)該把學(xué)習(xí)組織為趨向于大概念的、連續(xù)的、有聯(lián)系的學(xué)習(xí)進程?？茖W(xué)教育不是給學(xué)生講授一些零碎的、不連貫的知識片段和堆積在一起的科學(xué)定律，而是需要圍繞涉及重要科學(xué)領(lǐng)域的有結(jié)構(gòu)、有聯(lián)系的科學(xué)核心概念和模型來進行講授，即要求要對科學(xué)有一個整體性把握。

從課程的類別上講，義務(wù)教育階段的科學(xué)課程是一門廣域課程（broad field curriculum），它強調(diào)各學(xué)科領(lǐng)域知識的相互滲透和聯(lián)系整合?！犊茖W(xué)》課程的知識目標包括物理、化學(xué)、生物和地理等學(xué)科的知識，各學(xué)科知識間之間不是孤立的或機械的相加，而是相互聯(lián)系、相互作用，共同組成了一個有機的“科學(xué)”系統(tǒng)。

因此，科學(xué)教師應(yīng)該注重《科學(xué)》課程的整體性，無論是課程結(jié)構(gòu)的整體性還是科學(xué)知識的整體性。科學(xué)教師應(yīng)當(dāng)對“科學(xué)”內(nèi)容有一個整體性的理解與把握，以幫助學(xué)生對科學(xué)概念和過程有一個基本的理解與認識，形成有組織、有結(jié)構(gòu)的科學(xué)知識和模型，并且有能力解釋較大范圍內(nèi)的一系列相關(guān)現(xiàn)象。

2以“壓強”為例，試具體說明“科學(xué)知識”是由各學(xué)科知識有機組成的一個整體

在當(dāng)前多數(shù)人的理解中，物理、化學(xué)、生物及地理都是一個獨立的學(xué)科。當(dāng)談到某一概念的時，人們比較容易聯(lián)想到它所對應(yīng)的某一學(xué)科。例如，當(dāng)談及“地球自轉(zhuǎn)”時，多數(shù)人會較易聯(lián)想到地理科學(xué)中“晝夜的形成”的相關(guān)內(nèi)容，很少會聯(lián)想到物理科學(xué)中“同步衛(wèi)星”的相關(guān)內(nèi)容，這也正是長期分科教學(xué)所帶來的弊端。因此，新時代的科學(xué)教師應(yīng)該具有整體性意識，這樣才能引導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)的學(xué)習(xí)并掌握《科學(xué)》課程的內(nèi)容。下面以“壓強”為例，試具體說明“科學(xué)”是由各學(xué)科知識有機組成的一個整體。

2.1“壓強”在物理學(xué)中的體現(xiàn)：如流體力學(xué)

飛機為什么能夠飛上天？因為機翼受到向上的升力；升力是如何產(chǎn)生的？由于伯努利效應(yīng)；何謂伯努利效應(yīng)？在流體中，流速越大的位置，壓強越??；流速越小的位置，壓強越大。

飛機機翼下平上凸，當(dāng)空氣流到機翼前緣時，會分成上、下兩股，分別沿機翼上、下表面流過，并同時到達機翼后緣，重新匯合向后流去。這樣機翼上部的氣流走過的路程就長于下部，因此上部氣流的速度就快于下部氣流。根據(jù)伯努利原理可以得出，機翼上部壓強小，下部壓強大，機翼的上下面產(chǎn)生了壓強差，這就使得飛機獲得了升力，從而飛上天。

2.2“壓強”在化學(xué)中的體現(xiàn)：如化學(xué)分反應(yīng)原理

在化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物能不能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)以及反應(yīng)的快慢，首先取決于反應(yīng)物的性質(zhì)。此外，化學(xué)反應(yīng)速率還受反應(yīng)進行時所處條件的影響，其中重要的是溫度、濃度、壓強和催化劑的影響。

根據(jù)勒夏特列原理，當(dāng)改變體系反應(yīng)時的壓強時：增大壓強，平衡向氣態(tài)物質(zhì)體積減小的方向移動；減小壓強，平衡向氣態(tài)物質(zhì)體積增大的方向移動。

2.3“壓強”在生命科學(xué)中的體現(xiàn)：如高山反應(yīng)

大氣壓強不僅與天氣變化有關(guān)還與海拔高度有關(guān)，高度愈高，空氣愈稀薄，空氣的密度越小，大氣壓強就愈低。

在高山地帶，氣壓低，空氣稀薄，人體所賴以呼吸的氧氣壓力也會隨之降低。然而人體進行呼吸作用所需要的氧氣含量是保持不變的，為使血液中的含氧量達到人體所需的含氧量，就必須增加紅細胞（運載氧氣）的含量。研究表明，人體靠新陳代謝自動增加紅細胞的含量需要幾天的時間，所以在剛剛進入山區(qū)時，會因為海拔的突然增高，而人體卻來不及適應(yīng)，產(chǎn)生體內(nèi)供氧不足的情形，高度愈高，過渡時間愈短，產(chǎn)生的反應(yīng)就愈劇烈。這種生理反應(yīng)一般被稱為高山反應(yīng)。

2.4“壓強 ”在地理科學(xué)中的體現(xiàn)：如大氣運動

大氣的受熱過程影響著大氣的熱狀況、溫度分布和變化，制約著大氣的運動狀態(tài)。實際上，由于海陸分布、地形起伏等因素的影響，大氣環(huán)流特別復(fù)雜。北半球的陸地面積比南半球的陸地面積大而且海陸相間分布，由于海陸熱力性質(zhì)的差異，大陸增溫和冷卻的速度快于海洋。海陸冬夏季增溫和冷卻速度明顯不同，使呈帶狀分布的氣壓被分裂出一個個高、底氣壓中心。

隨著季節(jié)的變化，高低氣壓中心對世界各地的天氣和氣候有很大的影響。例如，冬季蒙古-西伯利亞高壓是冷空氣的源地之一，對我國冬季天氣影響顯著；夏季西太平洋副熱帶高氣壓是暖空氣的源地之一，對我國夏季天氣影響很大。

從以上“壓強”在不同學(xué)科中的存在形式，很容易說明“科學(xué)”是由各學(xué)科知識有機組成的一個整體?！犊茖W(xué)》課程的設(shè)置也正是基于這樣的目的：整合物理、化學(xué)、生物及地理等學(xué)科內(nèi)容，以打破長期分科帶來的弊端，幫助學(xué)生對“科學(xué)”有一個整體性認識。當(dāng)然，這里并沒有否認各學(xué)科所具有的獨特性。

3小結(jié)

科學(xué)家彭加萊曾經(jīng)說過：科學(xué)是基于事實之上的，就好像房子是用磚石堆砌而成的一樣，但是，一些事實的堆積并不是科學(xué)，就像堆在一起的一堆磚石并不是房子一樣。教師需要對“科學(xué)”學(xué)科有一個整體性認識，這樣有助于對學(xué)生的整體性學(xué)習(xí)進行針對性指導(dǎo)，從而幫助學(xué)生搭建跨學(xué)科知識網(wǎng)絡(luò)。

參考文獻

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