中學理科課程標準設計應該更加注重學科間的有效銜接

中學理科課程標準設計應該更加注重學科間的有效銜接在修辭學中有一種方法叫通感（移覺）——在描述客觀事物時，用形象的語言使感覺轉(zhuǎn)移，將人的聽覺、視覺、嗅覺、味覺、觸覺等不同感覺互相溝通、交錯，彼此挪移轉(zhuǎn)換，將本來表示甲感覺的詞語移用來表示乙感覺，使意象更為活潑、新奇、豐盈的一種修辭格.其實在自然科學課程學習中也應該具有這種能力，注重不同學科知識之間的聯(lián)系，教師在教學過程中應該注意引導學生聯(lián)系相關學科，從而降低學習的難度，提高學習的興趣。當代科學家們像打山洞的工程師一樣在各自的山洞里埋頭苦干，而對于其他山洞的情形卻知之甚少。時間到了近代，有些山洞偶然碰到了一起，那強烈的光線使科學家們感到了暈眩。作為一位師范院校的教授，長期以來致力于研究基礎教育理科教學大綱（或者課程標準）的研究，我國基礎教育理科課程標準的設計存在一些問題，其中問題之一是數(shù)學、物理學、化學、生物學、地理學、通用技術、信息技術等理科課程“自成體系”，學科之間知識點銜接存在問題，給教師的在實際教學中帶來了很大的挑戰(zhàn)，學生在學習過程中帶來巨大的困難，在課堂上“聽不懂”，導致學生學習壓力較大。一、存在問題1.初中理科課程標準的設計存在的問題1.1初中物理與化學有關知識的銜接問題初中生在初三上學期開始接觸化學這門課程時，接觸電荷的有關概念，諸如正電荷（質(zhì)子）、負電荷（電子）以及原子的基本結構等，但是這些知識點初三物理學習需要滯后三個月左右，造成部分學生一開始學習化學就極其不適應。1.2初中生物學與數(shù)學、物理、化學有關知識的銜接問題初一生物學需要一些化學知識，例如光合、呼吸作用的相關實驗中，氧氣助燃、二氧化碳使澄清的石灰水變渾濁、光合作用是化學反應等，可是這些知識點需要在初三化學中學習，因此初一生物學中綠色植物的三大生理作用學生接受起來難度較大。初一動物運動部分，講到運動本質(zhì)上是杠桿運動，骨是杠桿，關節(jié)是支點，物理中有關知識需要初二開始學習。初二生物學中人的消化與吸收部分，講到物理性消化與化學性消化，VC使高錳酸鉀褪色需要初三化學有關知識；講到人體運動中能量的獲得，講到食物的熱價，并通過食物燃燒加熱等質(zhì)量的水來間接測出不同食物的熱價，用到物理學上的初三熱學部分知識；人的呼吸部分用到大氣壓的相關知識及氣體擴散等，此時物理學中還沒有學習大氣壓的知識；顯微鏡的使用及眼球成像中都用到凸透鏡成像的相關知識，物理需要到初三學習有關知識。鑒于此，人體的新陳代謝、神經(jīng)調(diào)節(jié)等內(nèi)容學生理解難度很大。學生在初中數(shù)學學習的概率知識比較簡單，初中生物遺傳學部分需要利用概率知識，學生學習難度很大。初中生物學有一些函數(shù)圖像的題目，需要利用函數(shù)單調(diào)性問題，但是數(shù)學還沒有學習。2.我國高中理科課程標準的設計存在的問題2.1高中生物學與數(shù)學、物理、化學有關知識的銜接問題高一生物學必修1《分子與細胞》學習需要利用有機化學知識，例如氨基酸的結構、糖的分類、酶的功能、有氧呼吸的化學反應式等，可是此時高一化學沒有學習，大部分學生學習這一內(nèi)容時理解困難，根本聽不懂。教材中提到主動運輸需要能量，可是在高中物理學中根本沒有學習這個問題，需要到大學里學習。高一生物學必修2《遺傳與變異》需要利用數(shù)學中的概率知識解決遺傳計算問題，可是高中數(shù)學要推遲幾個月才學習有關知識，大部分學生聽不懂遺傳規(guī)律相關內(nèi)容。高二生物選擇性必修1利用了電位的有關概念，物理學中沒有給出有關概念，物理學中給出的概念是電勢，其實電位就是電勢，電位差就是電勢差（電壓）。2.2高中化學與物理的銜接問題高一化學提出：在相同的溫度和壓強下，氣體分子之間的平均距離近似相等，所以1mol任何氣體的體積基本相同。這個結論是物理學中克拉伯龍方程的特例，可是物理學需要到高二學習這個內(nèi)容，學生在化學學習中感覺到這個結論來的突然，沒有根據(jù)。高中選修課《結構化學》中有大量量子力學知識，可是這些知識在高中物理中根本沒有學習，大部分學生理解這部分內(nèi)容非常困難，部分習題需要利用數(shù)學中的歐拉公式，歐拉公式在高中數(shù)學中沒有學習。2.3高中物理與數(shù)學的銜接問題高三電磁學習題包括高考試題中經(jīng)常出現(xiàn)圓周角、弦切角等知識，可是這些內(nèi)容在高初中數(shù)學中已經(jīng)刪除。高一上學期力學部分問題需要利用正弦定理與余弦定理、反三角函數(shù)，此時高中數(shù)學沒有學習。高一物理必修2萬有引力定律一章中介紹開普勒定律提出了橢圓、橢圓的焦點、長軸、短軸、焦距、偏心率的概念，但是高中數(shù)學中相關知識此時沒有學習。物理學中的矢量與數(shù)學中的向量其實是一回事，由于不是一個名稱，學生學習不容易產(chǎn)生知識遷移。數(shù)學中向量的平行四邊形法則學生不知道為什么根據(jù)？其實來自于牛頓當年實驗得到，學生在力學中也已經(jīng)做過驗證實驗。綜觀高中物理主要使用的數(shù)學工具：矢量（也叫向量）——矢量的概念、加法、減法、點乘、叉乘；微積分初步—求導、積分，可以毫不夸張地說，幾乎每一種數(shù)學工具都是由物理老師首先傳授的。舉幾個實際的例子，物理教材必修第一冊，第一章“運動的描述”，第二章“勻變速直線運動的研究”，就是高一剛開始學習的內(nèi)容，學生立刻就會接觸位移“矢量”的概念，在定義速度和加速度的時候，實質(zhì)上就需要理解極限、導數(shù)的方法，在推導勻變速運動位移與時間關系的時候，其實就采用了積分的思想，而這些數(shù)學知識，首次出現(xiàn)在數(shù)學教材上分別是必修第二冊（矢量），選擇性必修第三冊（求導），而積分，高中數(shù)學則完全沒有涉及到。如果我們能更好地安排物理和數(shù)學的教學進度、教學內(nèi)容，使二者更好地進行配合，對學生們理解物理概念、規(guī)律一定是非常有好處的，也可以減輕學生的負擔。2.4高中地理與數(shù)學、物理、化學、生物等的銜接問題高一地理就開始出現(xiàn)開普勒定律，可是在物理學中高一下學期才學習開普勒定律，數(shù)學中橢圓有關知識高二數(shù)學才開始學習。地理必修1提到了地轉(zhuǎn)偏向力其實就是一個慣性力，中學物理沒有學習慣性力，需要到大學物理學中學習。高中地理中利用球面距離，可是高中數(shù)學已經(jīng)刪去了這個內(nèi)容。以上僅僅是筆者在研究過程中發(fā)現(xiàn)的問題，其實這僅僅是冰山一角，還有大量問題，教育部基礎教育司可以進一步進行調(diào)研，對于發(fā)現(xiàn)問題做出科學的處理。二、調(diào)整建議1.調(diào)整原則筆者認為中學階段必須統(tǒng)籌考慮課程標準設置內(nèi)容與順序，降低教師教和學生學的難度，幫助學生進行知識遷移，培養(yǎng)跨學科的綜合人才。按照“數(shù)學是物理學的基礎，數(shù)學、物理學是化學的基礎，數(shù)學、物理學、化學是生物學的基礎，數(shù)學、物理學、化學、生物是地理學、通用技術的基礎”，本著“基礎性知識先學習，應用型知識后學習”的原則設置教學內(nèi)容與安排教學順序，這樣可以使學生知識遷移更自然，容易構造自己的知識網(wǎng)絡，從而大幅度降低學習的難度。對于同一個問題，理科各學科同一概念使用統(tǒng)一名稱。我國著名的科學家錢學森指出：“現(xiàn)代自然科學，不是單單研究一個個事物，一個個現(xiàn)象，而是研究事物、現(xiàn)象的變化發(fā)展過程，研究事物相互之間的關系.這就使自然科學發(fā)展成為嚴密的綜合起來的體系。這是現(xiàn)代自然科學的重要特點?！?（現(xiàn)代自然科學）根本的基礎學科，就是研究物質(zhì)運動基本規(guī)律的物理，加上作科學技術工具的數(shù)學。數(shù)學不只是演算，也包括邏輯的推理?！惫P者認為中學理科教學必須貫穿這一思想，注意各門學科之間的聯(lián)系，充分發(fā)揮數(shù)學和物理作為基礎學科的功能，數(shù)學和物理學教學知識點可以適度增加，但是難度必須大幅度降低，注重其應用，尤其是在化學、生物學和地理學中的應用。2.具體建議2.1針對初中物理學、化學銜接問題，建議初三物理開始先學習電學中靜電學知識，再學習光學、熱學等其他內(nèi)容。2.2針對初中生物學與數(shù)學、物理、化學的銜接問題以及難度問題，生物學最好改為初二、初三學習，遺傳學有關計算問題調(diào)整到高中階段學習。初中生物學比較抽象，需要利用數(shù)學、物理、化學有關知識，初一開始學習有一定難度。這樣可以減少平行科目的數(shù)量，坡緩小學進入初中的難度，減輕學生學習壓力。積極研究歷史可以壓縮到初一和初二學習，每周三課時，外語每周減少1課時。其實20世紀我國初中歷史就是初一、初二學習，建議恢復，這樣也可以做好與語文、政治相關知識的銜接。2.3針對高中生物學需要利用高中數(shù)學、物理、化學的有關知識，建議適度壓縮高中生物學教學內(nèi)容，高中生物學改到高二和高三上學期學習，每周3課時。高二下學期進行學業(yè)水平考試，考察必修內(nèi)容，高三學習選修以及高考復習備考。其實20世紀我國生物學也是從高二開始學習，建議恢復。教材中提到主動運輸需要能量，增加注解，大學里學習。高中物理靜電學作為注解給出電位的有關概念。2.4針對高中物理學與化學銜接問題高中化學學習阿佛加德羅定律時增加注解：這個結論需要到高二物理學學習。針對高中化學中結構化學涉及量子力學的內(nèi)容從高中課程中刪除，積極研究增加部分無機化學知識。結構化學中利用歐拉公式的內(nèi)容刪去。化學中的焰色反應其實就是物理學中的原子能級躍遷，教材最好指明，有助于學生知識遷移。2.5針對數(shù)學和物理銜接問題建議初中數(shù)學增加圓冪定理。正余弦定理難度較大，在初中學習有一定難度，建議高中數(shù)學在正余弦定理等三角學中增加部分在物理學中的應用，原來的課程標準雖然有這部分內(nèi)容，但是太少，數(shù)學應用作為數(shù)學教學的主旋律。把反三角函數(shù)作為高中數(shù)學必修內(nèi)容。高一數(shù)學學習橢圓系統(tǒng)知識不現(xiàn)實，建議在高一物理必修2萬有引力定律一章中增加一個附錄，介紹有關橢圓的有關概念。物理學和數(shù)學統(tǒng)一名稱，都稱向量，數(shù)學中注明平行四邊形法則來自于力學中的實驗。2.6針對高中地理與數(shù)學、物理、化學、生物等的銜接問題高一地理開普勒定律有關知識，有關內(nèi)容可以安排在后面的選修課程學習。高中地理中刪去慣性力的概念