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中学理科课程标准设计应该更加注重学科间的有效衔接

在修辞学中有一种方法叫通感（移觉）——在描述客观事物时，用形象的语言使感觉转移，将人的听觉、视觉、嗅觉、味觉、触觉等不同感觉互相沟通、交错，彼此挪移转换，将本来表示甲感觉的词语移用来表示乙感觉，使意象更为活泼、新奇、丰盈的一种修辞格.其实在自然科学课程学习中也应该具有这种能力，注重不同学科知识之间的联系，教师在教学过程中应该注意引导学生联系相关学科，从而降低学习的难度，提高学习的兴趣。当代科学家们像打山洞的工程师一样在各自的山洞里埋头苦干，而对于其他山洞的情形却知之甚少。时间到了近代，有些山洞偶然碰到了一起，那强烈的光线使科学家们感到了晕眩。

作为一位师范院校的教授，长期以来致力于研究基础教育理科教学大纲（或者课程标准）的研究，我国基础教育理科课程标准的设计存在一些问题，其中问题之一是数学、物理学、化学、生物学、地理学、通用技术、信息技术等理科课程“自成体系”，学科之间知识点衔接存在问题，给教师的在实际教学中带来了很大的挑战，学生在学习过程中带来巨大的困难，在课堂上“听不懂”，导致学生学习压力较大。

一、存在问题

1.初中理科课程标准的设计存在的问题

1.1初中物理与化学有关知识的衔接问题

初中生在初三上学期开始接触化学这门课程时，接触电荷的有关概念，诸如正电荷（质子）、负电荷（电子）以及原子的基本结构等，但是这些知识点初三物理学习需要滞后三个月左右，造成部分学生一开始学习化学就极其不适应。

1.2初中生物学与数学、物理、化学有关知识的衔接问题

初一生物学需要一些化学知识，例如光合、呼吸作用的相关实验中，氧气助燃、二氧化碳使澄清的石灰水变浑浊、光合作用是化学反应等，可是这些知识点需要在初三化学中学习，因此初一生物学中绿色植物的三大生理作用学生接受起来难度较大。

初一动物运动部分，讲到运动本质上是杠杆运动，骨是杠杆，关节是支点，物理中有关知识需要初二开始学习。

初二生物学中人的消化与吸收部分，讲到物理性消化与化学性消化，VC使高锰酸钾褪色需要初三化学有关知识；讲到人体运动中能量的获得，讲到食物的热价，并通过食物燃烧加热等质量的水来间接测出不同食物的热价，用到物理学上的初三热学部分知识；人的呼吸部分用到大气压的相关知识及气体扩散等，此时物理学中还没有学习大气压的知识；显微镜的使用及眼球成像中都用到凸透镜成像的相关知识，物理需要到初三学习有关知识。鉴于此，人体的新陈代谢、神经调节等内容学生理解难度很大。

学生在初中数学学习的概率知识比较简单，初中生物遗传学部分需要利用概率知识，学生学习难度很大。

初中生物学有一些函数图像的题目，需要利用函数单调性问题，但是数学还没有学习。

2.我国高中理科课程标准的设计存在的问题

2.1高中生物学与数学、物理、化学有关知识的衔接问题

高一生物学必修1《分子与细胞》学习需要利用有机化学知识，例如氨基酸的结构、糖的分类、酶的功能、有氧呼吸的化学反应式等，可是此时高一化学没有学习，大部分学生学习这一内容时理解困难，根本听不懂。

教材中提到主动运输需要能量，可是在高中物理学中根本没有学习这个问题，需要到大学里学习。

高一生物学必修2《遗传与变异》需要利用数学中的概率知识解决遗传计算问题，可是高中数学要推迟几个月才学习有关知识，大部分学生听不懂遗传规律相关内容。

高二生物选择性必修1利用了电位的有关概念，物理学中没有给出有关概念，物理学中给出的概念是电势，其实电位就是电势，电位差就是电势差（电压）。

2.2高中化学与物理的衔接问题

高一化学提出：在相同的温度和压强下，气体分子之间的平均距离近似相等，所以1mol任何气体的体积基本相同。这个结论是物理学中克拉伯龙方程的特例，可是物理学需要到高二学习这个内容，学生在化学学习中感觉到这个结论来的突然，没有根据。

高中选修课《结构化学》中有大量量子力学知识，可是这些知识在高中物理中根本没有学习，大部分学生理解这部分内容非常困难，部分习题需要利用数学中的欧拉公式，欧拉公式在高中数学中没有学习。

2.3高中物理与数学的衔接问题

高三电磁学习题包括高考试题中经常出现圆周角、弦切角等知识，可是这些内容在高初中数学中已经删除。

高一上学期力学部分问题需要利用正弦定理与余弦定理、反三角函数，此时高中数学没有学习。

高一物理必修2万有引力定律一章中介绍开普勒定律提出了椭圆、椭圆的焦点、长轴、短轴、焦距、偏心率的概念，但是高中数学中相关知识此时没有学习。

物理学中的矢量与数学中的向量其实是一回事，由于不是一个名称，学生学习不容易产生知识迁移。数学中向量的平行四边形法则学生不知道为什么根据？其实来自于牛顿当年实验得到，学生在力学中也已经做过验证实验。

综观高中物理主要使用的数学工具：矢量（也叫向量）——矢量的概念、加法、减法、点乘、叉乘；微积分初步—求导、积分，可以毫不夸张地说，几乎每一种数学工具都是由物理老师首先传授的。举几个实际的例子，物理教材必修第一册，第一章“运动的描述”，第二章“匀变速直线运动的研究”，就是高一刚开始学习的内容，学生立刻就会接触位移“矢量”的概念，在定义速度和加速度的时候，实质上就需要理解极限、导数的方法，在推导匀变速运动位移与时间关系的时候，其实就采用了积分的思想，而这些数学知识，首次出现在数学教材上分别是必修第二册（矢量），选择性必修第三册（求导），而积分，高中数学则完全没有涉及到。如果我们能更好地安排物理和数学的教学进度、教学内容，使二者更好地进行配合，对学生们理解物理概念、规律一定是非常有好处的，也可以减轻学生的负担。

2.4高中地理与数学、物理、化学、生物等的衔接问题

高一地理就开始出现开普勒定律，可是在物理学中高一下学期才学习开普勒定律，数学中椭圆有关知识高二数学才开始学习。

地理必修1提到了地转偏向力其实就是一个惯性力，中学物理没有学习惯性力，需要到大学物理学中学习。

高中地理中利用球面距离，可是高中数学已经删去了这个内容。

以上仅仅是笔者在研究过程中发现的问题，其实这仅仅是冰山一角，还有大量问题，教育部基础教育司可以进一步进行调研，对于发现问题做出科学的处理。

二、调整建议

1.调整原则

笔者认为中学阶段必须统筹考虑课程标准设置内容与顺序，降低教师教和学生学的难度，帮助学生进行知识迁移，培养跨学科的综合人才。按照“数学是物理学的基础，数学、物理学是化学的基础，数学、物理学、化学是生物学的基础，数学、物理学、化学、生物是地理学、通用技术的基础”，本着“基础性知识先学习，应用型知识后学习”的原则设置教学内容与安排教学顺序，这样可以使学生知识迁移更自然，容易构造自己的知识网络，从而大幅度降低学习的难度。对于同一个问题，理科各学科同一概念使用统一名称。

我国著名的科学家钱学森指出：“现代自然科学，不是单单研究一个个事物，一个个现象，而是研究事物、现象的变化发展过程，研究事物相互之间的关系.这就使自然科学发展成为严密的综合起来的体系。这是现代自然科学的重要特点。…….（现代自然科学）根本的基础学科，就是研究物质运动基本规律的物理，加上作科学技术工具的数学。数学不只是演算，也包括逻辑的推理。”笔者认为中学理科教学必须贯穿这一思想，注意各门学科之间的联系，充分发挥数学和物理作为基础学科的功能，数学和物理学教学知识点可以适度增加，但是难度必须大幅度降低，注重其应用，尤其是在化学、生物学和地理学中的应用。

  2.具体建议

2.1针对初中物理学、化学衔接问题，建议初三物理开始先学习电学中静电学知识，再学习光学、热学等其他内容。

2.2针对初中生物学与数学、物理、化学的衔接问题以及难度问题，生物学最好改为初二、初三学习，遗传学有关计算问题调整到高中阶段学习。初中生物学比较抽象，需要利用数学、物理、化学有关知识，初一开始学习有一定难度。这样可以减少平行科目的数量，坡缓小学进入初中的难度，减轻学生学习压力。

积极研究历史可以压缩到初一和初二学习，每周三课时，外语每周减少1课时。其实20世纪我国初中历史就是初一、初二学习，建议恢复，这样也可以做好与语文、政治相关知识的衔接。

2.3针对高中生物学需要利用高中数学、物理、化学的有关知识，建议适度压缩高中生物学教学内容，高中生物学改到高二和高三上学期学习，每周3课时。高二下学期进行学业水平考试，考察必修内容，高三学习选修以及高考复习备考。其实20世纪我国生物学也是从高二开始学习，建议恢复。

教材中提到主动运输需要能量，增加注解，大学里学习。

高中物理静电学作为注解给出电位的有关概念。

2.4针对高中物理学与化学衔接问题

高中化学学习阿佛加德罗定律时增加注解：这个结论需要到高二物理学学习。

针对高中化学中结构化学涉及量子力学的内容从高中课程中删除，积极研究增加部分无机化学知识。结构化学中利用欧拉公式的内容删去。

化学中的焰色反应其实就是物理学中的原子能级跃迁，教材最好指明，有助于学生知识迁移。

2.5针对数学和物理衔接问题

建议初中数学增加圆幂定理。正余弦定理难度较大，在初中学习有一定难度，建议高中数学在正余弦定理等三角学中增加部分在物理学中的应用，原来的课程标准虽然有这部分内容，但是太少，数学应用作为数学教学的主旋律。

把反三角函数作为高中数学必修内容。

高一数学学习椭圆系统知识不现实，建议在高一物理必修2万有引力定律一章中增加一个附录，介绍有关椭圆的有关概念。

物理学和数学统一名称，都称向量，数学中注明平行四边形法则来自于力学中的实验。

2.6针对高中地理与数学、物理、化学、生物等的衔接问题

高一地理开普勒定律有关知识，有关内容可以安排在后面的选修课程学习。

高中地理中删去惯性力的概念，有关知识点可以增加注解，在大学物理中学习。

高中数学增加球面距离的概念。地理学的纬度本质上线面角（该点与地球球心的连线与赤道平面所成的角），范围为[0⁰,90⁰]；经度本质上是二面角（经线所在的半平面与0度经线所在的半平面所成的二面角），范围为[0⁰,180⁰]；黄赤交角本质上两个平面所成的角，两个平面所成角的范围[0⁰,90⁰]。这些知识点在高中数学中应该增加注解介绍，学生对于地理学中的有关知识认识更加深刻。