韓紅芳

[摘 要]科學(xué)是一門融合物理、化學(xué)、生物、地理內(nèi)容的綜合性課程，整合是科學(xué)課程的一個(gè)主要特點(diǎn)。從教材內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)探究和科學(xué)方法的整合入手，加強(qiáng)科學(xué)課程內(nèi)不同學(xué)科內(nèi)容的整合，以培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]理化生地；初中科學(xué)；整合

[中圖分類號] G633.98 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674-6058（2018）29-0073-02

自1993年起浙江省實(shí)施初中科學(xué)課程改革以來，對課程結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整，將物理、化學(xué)、生物和大部分地理內(nèi)容（以下簡稱“理化生地”）歸屬為科學(xué)課程學(xué)習(xí)領(lǐng)域，旨在打破不同學(xué)科間的壁壘，強(qiáng)化學(xué)科間的聯(lián)系與整合，增強(qiáng)學(xué)生的綜合能力，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

整合是科學(xué)課程的主要特點(diǎn)，其力圖超越學(xué)科界限，保留帶有結(jié)構(gòu)性的基本內(nèi)容，注重不同學(xué)科領(lǐng)域知識、技能之間的融通與連接?？茖W(xué)是一門需要掌握各種思維，聯(lián)系各類知識進(jìn)行綜合運(yùn)用的學(xué)科。加強(qiáng)理化生地內(nèi)容的整合，不僅有助于學(xué)生更好地理解和掌握科學(xué)知識，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，還有利于激發(fā)學(xué)生探索科學(xué)的興趣，提高學(xué)生的思維能力。

一、整合理化生地內(nèi)容的途徑

物理、化學(xué)、生物、地理四門學(xué)科都是研究自然規(guī)律的科學(xué)，雖然它們研究的領(lǐng)域、角度、方法和手段不盡相同，但它們對和諧統(tǒng)一的自然現(xiàn)象的認(rèn)識規(guī)律卻是相同的。對此，教師要從教材內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)探究、科學(xué)方法等方面去加強(qiáng)理化生地內(nèi)容的整合，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。

1.教材內(nèi)容的整合

教材內(nèi)容的整合是指科學(xué)教材中的內(nèi)容并不是孤立的，將有機(jī)聯(lián)系的理化生地內(nèi)容整合成一個(gè)整體，使學(xué)生對所學(xué)科學(xué)知識有一個(gè)綜合的認(rèn)識?？茖W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)指出，應(yīng)逐步樹立學(xué)生關(guān)于自然界的物質(zhì)性、整體性、層次性和系統(tǒng)性的科學(xué)思想與觀念。在科學(xué)教材的單元結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上就較好地體現(xiàn)了整合特點(diǎn)，經(jīng)常以某一綜合性的主題為內(nèi)容，學(xué)生需基于不同學(xué)科視角對該主題開展討論。

例如，水的循環(huán)，若從地理的角度進(jìn)行分析可知，分布在地球各處的水處于不斷運(yùn)動和相互轉(zhuǎn)化之中，通過蒸發(fā)、水汽輸送、降水、下滲、沿地表或地下流動而緊密地聯(lián)系在一起，進(jìn)行著持續(xù)不斷的循環(huán)；若對各環(huán)節(jié)進(jìn)行具體分析可知，河流水、湖泊水和海洋水是通過直接蒸發(fā)的形式，轉(zhuǎn)化為大氣水，冰川直接升華為水蒸氣，而這些變化涉及物理中的物態(tài)變化知識；若聯(lián)系生物學(xué)知識可知，植物體通過根吸收的水以蒸騰形式釋放出來，蒸騰是植物的一項(xiàng)重要生理活動；若從對水的作用和水的構(gòu)成進(jìn)行分析，又需運(yùn)用相關(guān)的化學(xué)知識。

又如，理化生地的內(nèi)容有相似的結(jié)構(gòu)層次。如地理的“地球—地月系—太陽系—銀河系—河外星系—宇宙”結(jié)構(gòu)，生物的“細(xì)胞—組織—器官—系統(tǒng)—整體”結(jié)構(gòu)，物理的“夸克—質(zhì)子—原子核—原子—分子—物質(zhì)”結(jié)構(gòu)，等等。

在情感態(tài)度與價(jià)值觀教學(xué)目標(biāo)上，理化生地也高度一致，都注重通過科學(xué)史對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)精神教育，如通過托勒密、哥白尼、伽利略、開普勒、法拉第、錢學(xué)森、侯德榜、屠呦呦等科學(xué)家的有關(guān)事跡，滲透科學(xué)家追求科學(xué)真理而忘我奮斗的精神教育?？茖W(xué)是一門建立在證據(jù)和科學(xué)思維基礎(chǔ)上的學(xué)科，而理化生地各學(xué)科內(nèi)容也十分重視實(shí)證研究，如地殼變動、大陸漂移說就是建立在證據(jù)基礎(chǔ)之上的，理化生地往往通過探究尋找證據(jù)，并分析證據(jù)而得出結(jié)論。

2.實(shí)驗(yàn)探究的整合

科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)指出，科學(xué)探究活動是培養(yǎng)科學(xué)觀念與能力的重要途徑，也是培養(yǎng)創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力的有效手段。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理、化學(xué)、生物、地理等學(xué)科獲得新知的一種常見手段。為此，可以在開展理化生地實(shí)驗(yàn)時(shí)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)探究的整合。對于許多實(shí)驗(yàn)，教師都可引導(dǎo)學(xué)生按照“提出問題、建立假設(shè)、設(shè)計(jì)方案、獲取事實(shí)證據(jù)、解釋、檢驗(yàn)與評價(jià)、表達(dá)與交流”等步驟來進(jìn)行，尤其是對于一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，也應(yīng)盡量引導(dǎo)學(xué)生來開展科學(xué)探究。

探究性實(shí)驗(yàn)在理化生中較為常見，在地理學(xué)習(xí)中較少見，但這并不代表地理教學(xué)中就不用加強(qiáng)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)。例如，對于“土壤的成分”這部分內(nèi)容，教材安排驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)來得出土壤中含有大量的生物和空氣、水分、有機(jī)物、無機(jī)鹽等非生命物質(zhì)。其實(shí)教師可引導(dǎo)學(xué)生按探究性實(shí)驗(yàn)來實(shí)施，如在探究“土壤中是否存在有機(jī)物”時(shí)，可讓學(xué)生自己提出問題，建立假設(shè)，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，通過親自動手操作、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，尋找證據(jù)，從而得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。這樣，將有助于學(xué)生加深對科學(xué)知識的理解，切實(shí)提高學(xué)生的科學(xué)探究能力。

又如，在教學(xué)溫室效應(yīng)的相關(guān)內(nèi)容時(shí)，教師可引導(dǎo)學(xué)生利用生活中的常見物品，如透明塑料袋、塑料薄膜、玻璃瓶、溫度計(jì)等，做模擬大氣溫室效應(yīng)的小實(shí)驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)探究的整合，可較好地把理化生地內(nèi)容整合成一個(gè)整體。

3.科學(xué)方法的整合

“過程與方法”教學(xué)目標(biāo)重在引導(dǎo)學(xué)生在“過程”中理解、掌握科學(xué)方法，并進(jìn)一步加以運(yùn)用與內(nèi)化。在初中學(xué)習(xí)中，常見的科學(xué)方法有觀察法、實(shí)驗(yàn)法、調(diào)查法、比較法、分析與綜合法、歸納與演繹法、模型法等，教師應(yīng)在理化生地的教學(xué)中加強(qiáng)學(xué)生對這些科學(xué)方法的整合運(yùn)用。

例如，模型法是對于一些復(fù)雜的自然現(xiàn)象和過程，根據(jù)已掌握的事實(shí)材料，首先建立一個(gè)適當(dāng)?shù)哪Ｐ图右悦枋?，使研究對象形象化、具體化。也就是從模型出發(fā)，把某個(gè)問題與模型相對應(yīng)，進(jìn)而尋找解決問題思路的一種思維方法。

其中，圖甲是地球內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)模型；圖乙是原子結(jié)構(gòu)模型，從中可觀察到原子核在原子中所占體積很小、電子在核外空間高速運(yùn)動等；圖丙是條形磁鐵磁感線模型（以磁感線疏密來表示磁場強(qiáng)弱）。模型在理化生地學(xué)習(xí)中普遍存在，如水的電解模型、細(xì)胞結(jié)構(gòu)模型、DNA結(jié)構(gòu)模型、光學(xué)模型等。對此，教師可引導(dǎo)學(xué)生自己動手制作模型，如制作溫度計(jì)模型；用乒乓球等材料來制作地球儀，以演示地球的運(yùn)動；用泥土等材料來制作簡單地形模型，并繪制簡單的等高線地形圖；用氣球來模擬宇宙的膨脹；等等。這樣，在促進(jìn)學(xué)生理解和掌握科學(xué)方法的同時(shí)，也有助于提高學(xué)生的動手能力。

二、整合理化生地內(nèi)容的策略

理化生地內(nèi)容的整合，就是集整體的觀念、全程的思想和整合的知識于一體，既有助于學(xué)生更好地理解和掌握科學(xué)知識，又能有效培養(yǎng)學(xué)生思維的深刻性和發(fā)展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

1.整合理化生地知識，突破科學(xué)教學(xué)難點(diǎn)

不論科學(xué)中哪一方面內(nèi)容，其相關(guān)現(xiàn)象和規(guī)律的解釋都離不開其他學(xué)科知識的輔助，若缺乏相關(guān)學(xué)科的知識儲備，學(xué)生將會遇到學(xué)習(xí)障礙，難以理解學(xué)習(xí)內(nèi)容，從而導(dǎo)致對所學(xué)內(nèi)容疑惑不解，進(jìn)而形成認(rèn)知矛盾，從而阻礙進(jìn)一步獲取新知。

例如，季風(fēng)的形成，教材中僅這樣表述：冬季，歐亞大陸氣溫低，太平洋氣溫高，風(fēng)從中國大陸吹向太平洋；夏季，歐亞大陸氣溫高，太平洋氣溫低，風(fēng)從太平洋吹向中國大陸。許多學(xué)生很難理解，只能死記硬背。為此，若能運(yùn)用“比熱容”這一物理知識進(jìn)行解釋，問題即可迎刃而解。如，冬季大陸為什么氣溫低？因?yàn)榇箨懮呈谋葻崛荼群Ｑ笏?，根?jù)公式[Q=cmΔt]，推得[Δt=Q/cm]，在Q、m相同的情況下，c越大，[Δt]反而小，從而可得出冬季大陸氣溫低的原因。冬季大陸氣溫低致使近地面的空氣密度大，導(dǎo)致氣壓變大，而空氣流動規(guī)律是從高壓區(qū)流向低壓區(qū)。又如，日食、月食等問題亦可用物理的光學(xué)知識輕松解決。

結(jié)合學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”，根據(jù)教學(xué)難點(diǎn)內(nèi)容，整合理化生地的相關(guān)內(nèi)容，不僅有助于降低學(xué)習(xí)難度，還能有效激發(fā)學(xué)生的求知欲。

2.運(yùn)用理化生地知識，解決科學(xué)實(shí)際問題

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，許多科學(xué)問題并不是純粹的單學(xué)科問題，也不是靠單一學(xué)科知識就能解決的，需要發(fā)揮各學(xué)科的綜合優(yōu)勢。認(rèn)知心理學(xué)告訴我們，解決問題不僅要關(guān)心結(jié)果，關(guān)心問題解決的過程，還要關(guān)注解決問題的策略。聯(lián)系理化生地知識，就是解決實(shí)際問題的一項(xiàng)優(yōu)勢策略。

例如，宋朝文學(xué)家范成大到海拔3700米的峨眉山旅游，他發(fā)現(xiàn)在山上“煮米不成飯”，于是認(rèn)為是山上的泉水太寒冷所致，故有“萬古冰雪之汁”之說。其實(shí)，究其原因是高原上氣壓低，水的沸點(diǎn)低，因此不容易煮熟食物。據(jù)此，也可解釋為什么生活在高原上的人往往采用燒烤的方式來把食物烤熟，而不用水煮的方式。

又如，用“CaCO3+CO2+H2O=Ca（HCO3） 2”來解釋石芽、石林、溶洞等喀斯特地貌的形成，用“Ca（HCO3） 2=CaCO3↓+H2O+CO2↑”來解釋鐘乳石、石筍、石柱等喀斯特地貌的形成。而全球氣候變暖的原因則可用物質(zhì)守恒定律（碳元素守恒）來解釋。

在科學(xué)教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生綜合運(yùn)用理化生地知識解決問題，既可打破學(xué)生的思維定式，開拓學(xué)生的思路，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，也有助于培養(yǎng)學(xué)生思維的深刻性。

總之，科學(xué)作為一門綜合性課程，要加強(qiáng)理化生地內(nèi)容的整合，充分利用理化生地學(xué)科的優(yōu)勢和特點(diǎn)來幫助學(xué)生深入理解科學(xué)知識，同時(shí)有效促進(jìn)學(xué)生對理化生地知識的鞏固和應(yīng)用，進(jìn)而促使學(xué)科融合發(fā)展，煥發(fā)新的生機(jī)和活力，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 中華人民共和國教育部.義務(wù)教育初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2011.

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[3] 閻金鐸.物理思維論[M].南寧：廣西教育出版社，1996.

[4] 朱秀華.物理與相關(guān)學(xué)科的聯(lián)系與有效整合策略[J].物理教學(xué)，2014（11）：38-39+30.

（責(zé)任編輯 黃春香）