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摘要：介绍美国Prentice Hall利用生物知识导出化学知识，生物知识作为化学知识的拓展，化学知识作为生物知识的背景以三种方式将化学知识与生物知识合理、自然地融合。
关键词：生物；化学；学科交叉；综合
文章编号：1005－6629(2007)12－0051－04中图分类号：G633.8 文献标识码：B
生物学与化学是最为相近的学科，生物与化学都属于自然学科范畴，二者有各自的学科发展空间，但更多的发展还是两者间的交叉与融合。生物学是研究生物各个层次的种类、结构、功能、行为、发育和起源进化以及生物与周围环境的关系等的科学。化学是研究物质的性质、组成、结构、变化和应用的科学[4]。化学指导生物的研究，解释机理，同时，生物为化学提供研究的课题，生物学的发展给化学研究开辟了新的领域。现代科学已经淡化了学科间的界线，那么中学课程也应顺应时代发展，体现学科的交叉与融合。
1 Prentice Hall《Chemistry》教材中生物与化学知识
1.1 融合的生物与化学知识
2005年版由世界著名的教育书籍出版公司Pearson Prentice Hall出版的高中化学教材Prentice Hall《Chemistry》（化学）是将生物与化学知识教学内容很好整合的一个范例。教材有6章内容涉及了生物与化学知识的融合点（见表1）：前言、15章（水和溶液体系）、16章（溶液）、 18章（反应速率和平衡）、 19章（酸、碱、盐）、 22章（碳氢化合物）和第24章（生命化学）。
（1）生物知识
教材中涉及到的生物知识有（详见表1）：生理。例如，细胞内部和人体血液的pH、人体器官、人体中的微量元素、血液等；植物，例如，土壤的pH影响植物生长状况、植物生长时发生的化学反应、叶绿体、β-胡萝卜素等；动物，例如：蜘蛛等；细胞学，例如细胞膜的重要组成部分及功能、植物表层的蜡膜等；遗传学，例如DNA和RNA在遗传学上的作用、DNA的鉴定及其重组等。
（2）化学知识
与生物知识相融合的化学知识有：物质的形态、气体压力、水及其性质、溶解、化学反应中的自发反应与非自发反应、熵和自由能、pH、酸碱指示剂、缓冲溶液、碳氢化合物、空气的组成、碳水化合物、氨基酸、聚合物、磷脂的结构、核酸：化学能量、 氮的循环、人工固氮等。详见表1：
2 生物知识与化学知识整合的三种形式
2.1 利用生物知识导出化学知识
教材“前言”中在介绍化学学科以及现代化学的发展时，就利用生物知识导出化学知识，介绍了化学学科的的五个分支：物理化学、无机化学、有机化学、分析化学和生命化学。教材首先展示了一名正在踢球的足球运动员的图片，取其身体的五个部分。
案例1：肺—“物理化学”研究影响人在运动时呼吸速率的因素；膝关节—无机化学可以解释缺乏Ca会影响骨骼的生长和修复；呼吸道—“有机化学”来诠释运动员吸入药物以控制哮喘过程；腿部肌肉—生命化学研究能量如何产生和储备以用于肌肉的收缩；血液—分析化学检测体内血液判断器官是否正常工作。
又如在第19章，“酸、碱、盐”中pH的介绍。
案例2：如果改变土壤的pH就会影响植物的生长状况，绣球花在酸性土壤中呈蓝色，而在碱性土壤中开粉色的花。土壤的pH过与偏向碱性，常青类的植物会得缺绿病使其叶子褪去绿色而变黄。
同样在介绍本章的缓冲溶液时，也将生物知识作为化学知识的背景：
案例3：生物体细胞内部液体的pH接近7，因为细胞内部的化学反应对液体pH的变化非常敏感，甚至一个轻微的改变都会伤害到它，人体血液正常时的pH一般维持在7.4，如果在几分钟内pH降到6.8或升到7.8，这时没有人能够存活下来。
以上几个例子都是利用生物知识来导出化学基本概念。以自然界中各种生物形态作为例子，使学生带着对生物知识的疑问来学习化学知识，很容易激起学生学习化学的兴趣与热情。同时导出化学基本概念的相关生物知识都简单易懂，有利于提高学生学习的积极性，使学生间接巩固和掌握了许多生物知识，也为生物课程的学习奠定了基础。
2.2 生物知识作为化学知识的拓展
“生物知识作为化学知识的拓展”主要分布在各个章节的“社会与科技”板块中，结合了大量的图片来做说明。例如在第16章“溶液”一章中的“社会与科技”板块，介绍了如何治疗肾衰。
案例4：血液在体内运输氧气和其他营养物质的同时，也从细胞中带走废弃物并将它们运输到肾脏，而肾脏的作用就是将血液中的有毒物质过滤掉并通过尿液将这些废弃物排泄掉。如果肾脏失去功能，那些威胁生命的毒素就会不断在体内积累。治疗这种疾病就需要利用血液循环，在体外利用药物清理血液，这种治疗方法叫做血液透析。
为了使学生对血液透析有更清晰、更直观的认识，在文字一旁还有相应的整个血液透析过程的模型图，并绘出了血管中红细胞、白细胞和废弃物在此过程中的变化。将化学知识溶解拓展到生物医学上。
又如在“气体”一章中的“社会与科技”板块，解释了潜水员为什么容易患上“减压病”。这主要与体内的氮气有关。
案例5：第一，氮气的分解。潜水员在潜入深水时为了使体内外各部分的压强处于平衡，必须吸入压强跟周围水压相等的压缩空气（组成与普通空气相同），这就使得潜水员呼吸时吸入的氮气增多，引起更多的氮气溶解在血液中。第二，氮气的麻醉。过量的氮气造成神经细胞膜的兴奋障碍，对潜水人员会引起一种麻醉作用。第三，“减压病”。当潜水员从水中快速上浮时，压强从几个大气压突然下降，这时氮气从组织中释放出来形成不溶解的气泡。这种气泡在小血管中形成栓塞，阻止血液流过。这会引起肌肉和关节疼痛，如果中枢神经系统发生栓塞，甚至会出现麻痹，厉害时甚至会导致瘫痪或死亡，这就是减压病。潜水员就是利用反复性潜水时间表来决定再次潜入水中的最佳潜水时间以确保自身的安全。书中将化学中的气体压力知识点作为铺垫引出生物学上的相关知识，开拓了学生的视野。
这种形式是以化学知识作为基础，利用化学知识拓展出与之相关的生物知识，有利于对所学的化学知识的巩固。所选取的生物知识相对来说都有一定的难度，使学生在掌握化学知识点后，增加课外知识来拓宽他们的视野，给学有余力的学生留下更大的思维和学习空间，便于继续探索和钻研。同时这种形式克服了学科本位的思想，用化学知识来解释不同领域中遇到的问题，使学生认识到化学学科的实用性及普遍性，体现了自然学科的整体性和相融性。
2.3 化学知识作为生物知识的背景
“化学知识作为生物知识的背景”主要体现在有机化学这一章中。由于有机化学与生物联系很紧密，而学生对这部分知识较为陌生，教材利用了大量的生物图片及表格呈现知识。比如在第24章“生命化学”脂类化合物一节中，先介绍了磷脂的构成元素和结构，接着以此作为背景引出细胞膜的基本骨架—磷脂双分子层，并进一步利用图片详细地介绍了细胞膜的构造及其功能。同样在介绍DNA和RNA时，教材首先简述了它们的结构和组成，然后从生物的角度讲述了DNA和RNA的作用。，还引出了一系列与遗传相关的内容：核苷酸、DNA分子的双螺旋结构、DNA鉴定、DNA重组、克隆等。
这一形式基本是以生物知识为主，通过简单介绍有机物的化学结构， 着重讲解相关的生物热点问题。这样编排使学生认识到化学与生物这两个学科是共同发展、相互依赖的，同时也了解到有机化学是发展空间巨大、与生物联系最为密切的化学分支。教材通过当今发生的生物重大事件，让学生以化学为桥梁，吸收更多生物科学前沿知识，认识到科学发展对人类的重要性。
3 结论
3.1 有利于学生的全面发展
实现化学与生物学科之间的交叉与融合，将枯燥的化学元素符号和理论与自然界中的植物、动物和医药等相关知识联系在一起，可以使学生从多方面认识和了解化学，从不同的角度观察问题、解决问题，有利于学生的全面发展。在化学教材中增添生物知识使原本的知识体系扩大，学生的视野也从深度和广度上有了很大的延伸,增加了学生的未知知识领域，给予他们想象的空间，激发他们的创新能力和求知欲望。
3.2有利于跨学科人才的培养
综合学科是科学发展的必然趋势，也是社会发展的必然要求。生物学科与化学学科的交叉与渗透越来越紧密，化学不仅仅是生物学的基础学科，未来的学科发展需要从事化学和生物学专业的学生都具备化学和生物学的基本知识体系。在教材中重视培养学生科学知识的形成过程，使学的知识更接近现代生活实际。美国化学教材Prentice Hall《Chemistry》（化学）通过：1.利用生物知识导出化学知识；2.生物知识作为化学知识的拓展；3.化学知识作为生物知识的背景，将生物知识与化学学科知识有机融合在一起，有利于学生将来的跨学科培养。在新的形势下，培养跨学科的人才，建立交叉学科的研究领域，是生物学和化学学科发展的必由之路。
参考文献：
[1]周立威，赵铁桥. 两种日本高中生物学教材的比较[J]. 生物学教学，2005，（11）：P32.
[2]张梅. 化学教学加强学科间渗透例谈[J]. 教育实践与研究, 2002, （8）P58.
[3]占小红. 美国高中化学教材《化学：与变化着的世界相联系》特色分析及启示[J]. 化学教学，2005，（3）：P28-29.
[4]Susan Carey. Science Education as Conceptual Change. Journal of Applied Developmental Psychology[J], 2000, (2): 13-19.
[5]Peter Goodhew . Education moves to a new scale[J] . Nano Today , 2006, (5): 40-43.
[6]Antony C Wilbraham , Dennis D Staley , Michael SMatta , etc. Chemist ry [M] . NJ : Pearson PrenticeHall , US. 2005.
关键词：生物；化学；学科交叉；综合
文章编号：1005－6629(2007)12－0051－04中图分类号：G633.8 文献标识码：B
生物学与化学是最为相近的学科，生物与化学都属于自然学科范畴，二者有各自的学科发展空间，但更多的发展还是两者间的交叉与融合。生物学是研究生物各个层次的种类、结构、功能、行为、发育和起源进化以及生物与周围环境的关系等的科学。化学是研究物质的性质、组成、结构、变化和应用的科学[4]。化学指导生物的研究，解释机理，同时，生物为化学提供研究的课题，生物学的发展给化学研究开辟了新的领域。现代科学已经淡化了学科间的界线，那么中学课程也应顺应时代发展，体现学科的交叉与融合。
1 Prentice Hall《Chemistry》教材中生物与化学知识
1.1 融合的生物与化学知识
2005年版由世界著名的教育书籍出版公司Pearson Prentice Hall出版的高中化学教材Prentice Hall《Chemistry》（化学）是将生物与化学知识教学内容很好整合的一个范例。教材有6章内容涉及了生物与化学知识的融合点（见表1）：前言、15章（水和溶液体系）、16章（溶液）、 18章（反应速率和平衡）、 19章（酸、碱、盐）、 22章（碳氢化合物）和第24章（生命化学）。
（1）生物知识
教材中涉及到的生物知识有（详见表1）：生理。例如，细胞内部和人体血液的pH、人体器官、人体中的微量元素、血液等；植物，例如，土壤的pH影响植物生长状况、植物生长时发生的化学反应、叶绿体、β-胡萝卜素等；动物，例如：蜘蛛等；细胞学，例如细胞膜的重要组成部分及功能、植物表层的蜡膜等；遗传学，例如DNA和RNA在遗传学上的作用、DNA的鉴定及其重组等。
（2）化学知识
与生物知识相融合的化学知识有：物质的形态、气体压力、水及其性质、溶解、化学反应中的自发反应与非自发反应、熵和自由能、pH、酸碱指示剂、缓冲溶液、碳氢化合物、空气的组成、碳水化合物、氨基酸、聚合物、磷脂的结构、核酸：化学能量、 氮的循环、人工固氮等。详见表1：
2 生物知识与化学知识整合的三种形式
2.1 利用生物知识导出化学知识
教材“前言”中在介绍化学学科以及现代化学的发展时，就利用生物知识导出化学知识，介绍了化学学科的的五个分支：物理化学、无机化学、有机化学、分析化学和生命化学。教材首先展示了一名正在踢球的足球运动员的图片，取其身体的五个部分。
案例1：肺—“物理化学”研究影响人在运动时呼吸速率的因素；膝关节—无机化学可以解释缺乏Ca会影响骨骼的生长和修复；呼吸道—“有机化学”来诠释运动员吸入药物以控制哮喘过程；腿部肌肉—生命化学研究能量如何产生和储备以用于肌肉的收缩；血液—分析化学检测体内血液判断器官是否正常工作。
又如在第19章，“酸、碱、盐”中pH的介绍。
案例2：如果改变土壤的pH就会影响植物的生长状况，绣球花在酸性土壤中呈蓝色，而在碱性土壤中开粉色的花。土壤的pH过与偏向碱性，常青类的植物会得缺绿病使其叶子褪去绿色而变黄。
同样在介绍本章的缓冲溶液时，也将生物知识作为化学知识的背景：
案例3：生物体细胞内部液体的pH接近7，因为细胞内部的化学反应对液体pH的变化非常敏感，甚至一个轻微的改变都会伤害到它，人体血液正常时的pH一般维持在7.4，如果在几分钟内pH降到6.8或升到7.8，这时没有人能够存活下来。
以上几个例子都是利用生物知识来导出化学基本概念。以自然界中各种生物形态作为例子，使学生带着对生物知识的疑问来学习化学知识，很容易激起学生学习化学的兴趣与热情。同时导出化学基本概念的相关生物知识都简单易懂，有利于提高学生学习的积极性，使学生间接巩固和掌握了许多生物知识，也为生物课程的学习奠定了基础。
2.2 生物知识作为化学知识的拓展
“生物知识作为化学知识的拓展”主要分布在各个章节的“社会与科技”板块中，结合了大量的图片来做说明。例如在第16章“溶液”一章中的“社会与科技”板块，介绍了如何治疗肾衰。
案例4：血液在体内运输氧气和其他营养物质的同时，也从细胞中带走废弃物并将它们运输到肾脏，而肾脏的作用就是将血液中的有毒物质过滤掉并通过尿液将这些废弃物排泄掉。如果肾脏失去功能，那些威胁生命的毒素就会不断在体内积累。治疗这种疾病就需要利用血液循环，在体外利用药物清理血液，这种治疗方法叫做血液透析。
为了使学生对血液透析有更清晰、更直观的认识，在文字一旁还有相应的整个血液透析过程的模型图，并绘出了血管中红细胞、白细胞和废弃物在此过程中的变化。将化学知识溶解拓展到生物医学上。
又如在“气体”一章中的“社会与科技”板块，解释了潜水员为什么容易患上“减压病”。这主要与体内的氮气有关。
案例5：第一，氮气的分解。潜水员在潜入深水时为了使体内外各部分的压强处于平衡，必须吸入压强跟周围水压相等的压缩空气（组成与普通空气相同），这就使得潜水员呼吸时吸入的氮气增多，引起更多的氮气溶解在血液中。第二，氮气的麻醉。过量的氮气造成神经细胞膜的兴奋障碍，对潜水人员会引起一种麻醉作用。第三，“减压病”。当潜水员从水中快速上浮时，压强从几个大气压突然下降，这时氮气从组织中释放出来形成不溶解的气泡。这种气泡在小血管中形成栓塞，阻止血液流过。这会引起肌肉和关节疼痛，如果中枢神经系统发生栓塞，甚至会出现麻痹，厉害时甚至会导致瘫痪或死亡，这就是减压病。潜水员就是利用反复性潜水时间表来决定再次潜入水中的最佳潜水时间以确保自身的安全。书中将化学中的气体压力知识点作为铺垫引出生物学上的相关知识，开拓了学生的视野。
这种形式是以化学知识作为基础，利用化学知识拓展出与之相关的生物知识，有利于对所学的化学知识的巩固。所选取的生物知识相对来说都有一定的难度，使学生在掌握化学知识点后，增加课外知识来拓宽他们的视野，给学有余力的学生留下更大的思维和学习空间，便于继续探索和钻研。同时这种形式克服了学科本位的思想，用化学知识来解释不同领域中遇到的问题，使学生认识到化学学科的实用性及普遍性，体现了自然学科的整体性和相融性。
2.3 化学知识作为生物知识的背景
“化学知识作为生物知识的背景”主要体现在有机化学这一章中。由于有机化学与生物联系很紧密，而学生对这部分知识较为陌生，教材利用了大量的生物图片及表格呈现知识。比如在第24章“生命化学”脂类化合物一节中，先介绍了磷脂的构成元素和结构，接着以此作为背景引出细胞膜的基本骨架—磷脂双分子层，并进一步利用图片详细地介绍了细胞膜的构造及其功能。同样在介绍DNA和RNA时，教材首先简述了它们的结构和组成，然后从生物的角度讲述了DNA和RNA的作用。，还引出了一系列与遗传相关的内容：核苷酸、DNA分子的双螺旋结构、DNA鉴定、DNA重组、克隆等。
这一形式基本是以生物知识为主，通过简单介绍有机物的化学结构， 着重讲解相关的生物热点问题。这样编排使学生认识到化学与生物这两个学科是共同发展、相互依赖的，同时也了解到有机化学是发展空间巨大、与生物联系最为密切的化学分支。教材通过当今发生的生物重大事件，让学生以化学为桥梁，吸收更多生物科学前沿知识，认识到科学发展对人类的重要性。
3 结论
3.1 有利于学生的全面发展
实现化学与生物学科之间的交叉与融合，将枯燥的化学元素符号和理论与自然界中的植物、动物和医药等相关知识联系在一起，可以使学生从多方面认识和了解化学，从不同的角度观察问题、解决问题，有利于学生的全面发展。在化学教材中增添生物知识使原本的知识体系扩大，学生的视野也从深度和广度上有了很大的延伸,增加了学生的未知知识领域，给予他们想象的空间，激发他们的创新能力和求知欲望。
3.2有利于跨学科人才的培养
综合学科是科学发展的必然趋势，也是社会发展的必然要求。生物学科与化学学科的交叉与渗透越来越紧密，化学不仅仅是生物学的基础学科，未来的学科发展需要从事化学和生物学专业的学生都具备化学和生物学的基本知识体系。在教材中重视培养学生科学知识的形成过程，使学的知识更接近现代生活实际。美国化学教材Prentice Hall《Chemistry》（化学）通过：1.利用生物知识导出化学知识；2.生物知识作为化学知识的拓展；3.化学知识作为生物知识的背景，将生物知识与化学学科知识有机融合在一起，有利于学生将来的跨学科培养。在新的形势下，培养跨学科的人才，建立交叉学科的研究领域，是生物学和化学学科发展的必由之路。
参考文献：
[1]周立威，赵铁桥. 两种日本高中生物学教材的比较[J]. 生物学教学，2005，（11）：P32.
[2]张梅. 化学教学加强学科间渗透例谈[J]. 教育实践与研究, 2002, （8）P58.
[3]占小红. 美国高中化学教材《化学：与变化着的世界相联系》特色分析及启示[J]. 化学教学，2005，（3）：P28-29.
[4]Susan Carey. Science Education as Conceptual Change. Journal of Applied Developmental Psychology[J], 2000, (2): 13-19.
[5]Peter Goodhew . Education moves to a new scale[J] . Nano Today , 2006, (5): 40-43.
[6]Antony C Wilbraham , Dennis D Staley , Michael SMatta , etc. Chemist ry [M] . NJ : Pearson PrenticeHall , US. 2005.