初中生物學、化學跨學科教學初探

林亞

摘要 從生活實際情境出發(fā)，選擇生活中的真實問題“面粉發(fā)酵”作為跨學科學習主題，帶領(lǐng)學生探究面粉的發(fā)酵方式及發(fā)酵原理，讓學生親歷探究性學習構(gòu)建和整合的過程，并通過跨學科概念圖的構(gòu)建，幫助學生圍繞主題“面粉發(fā)酵”，進行生物學、化學學科知識的學習，幫助學生以跨學科的視角認識與理解問題。

關(guān)鍵詞 生物學 化學 跨學科概念圖

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

科學是一個整體，對自然界的了解和探索需要綜合運用多學科知識。生物學與化學在知識與方法上方面均有密切的關(guān)聯(lián)，化學對于解釋生命本質(zhì)起到重要作用，生物學的發(fā)展為化學研究開辟了新的領(lǐng)域。為了讓學生能夠從跨學科的視角去了解與探索生活中的現(xiàn)象與問題，教師需要適當?shù)厝コ龑W科間的壁壘，進行生物學與化學的跨學科教學?？鐚W科教學的一種比較有效的方式是主題式教學，即圍繞某一主題，引導學生從不同學科視角對主題相關(guān)知識進行建構(gòu)，將原本沒有直接聯(lián)系的學科有機地融合在一起，其互相補充與促進，從而提高學生能力、促進學生發(fā)展。下面以“探究面粉發(fā)酵的方式及原理”為例，從跨學科知識的整合、課堂教學的組織、雙師的配合三個方面對跨學科主題式教學的實踐活動進行初步探索。

1跨學科知識的整合

課例“探究面粉發(fā)酵的方式及原理”來源于生活中的實際問題——饅頭制作。饅頭在制作時需要經(jīng)過“醒面”這一步驟，而這個步驟其實就是發(fā)酵。面粉發(fā)酵方式有很多種，有先用酒曲發(fā)酵，然后加入蘇打或小蘇打進行酸度調(diào)節(jié)的；有直接使用泡打粉發(fā)酵的；也有用酵母粉進行發(fā)酵的……因此不同的人對“面粉發(fā)酵”這一概念的理解也不盡相同，有的認為僅是無機物之間的化學反應(yīng)，有的則是認為是利用了酵母菌呼吸的產(chǎn)物（生物化學反應(yīng)）。但無論用何種方法發(fā)酵，其本質(zhì)都是通過發(fā)生化學反應(yīng)產(chǎn)生氣體作用（二氧化碳）使面團內(nèi)部產(chǎn)生氣孔，蒸熟后才會蓬松。

筆者參考2010年陳英和等提出的“跨學科概念圖”的構(gòu)建方法，圍繞“面粉發(fā)酵”這一主題，從生活中的事實案例（實例）出發(fā)，抽象出一般概念，再進一步歸納、抽象出具有學科取向的核心概念，最后從跨學科的視角整合出跨學科核心概念，構(gòu)建了“面粉發(fā)酵”跨學科概念圖（圖1）?？鐚W科概念圖的使用，有助于學生對學科之間知識的聯(lián)系以及對問題本質(zhì)的認識。

2課堂教學的組織

本課以科學探究課的形式展開，在教師的指導下，學生進行“面粉發(fā)酵方式及原理”的探究，親歷“提出問題——作出假設(shè)——實驗設(shè)計——進行實驗——觀察結(jié)果——得出結(jié)論”的過程，在實踐中對科學知識進行建構(gòu)，從而將感性的生活經(jīng)驗上升為理性的科學認知。

（1）提出問題：教師提問：“由面粉變成饅頭需要發(fā)酵嗎？”同時PPT提出生活中常用的泡打粉、小蘇打、酵母粉等。教師追問：“不同的發(fā)酵方式蒸出來的饅頭有區(qū)別嗎？”

（2）作出假設(shè)：學生做出相應(yīng)假設(shè)：由面粉變成饅頭需要發(fā)酵，不同的發(fā)酵方式蒸出來的饅頭可能在外觀、蓬松度、味道、口感上有差別。

（3）設(shè)計實驗：學生分組討論，進行實驗方案的設(shè)計，并在全班進行交流分享，最終得到如表1所示的實驗方案。教師需要強調(diào)控制變量思想在實驗設(shè)計中的應(yīng)用。

（4）進行實驗：全班分為四組，每組6名學生（本校實施選課走班制，通常一個班不超過24名學生），每一個組分別承擔實驗設(shè)計中的一組實驗。實驗過程包括和面、醒面、切面、蒸饅頭。在等待醒面的15 min內(nèi)，首先安排學生花5～6 min閱讀材料，了解酵母菌、碳酸氫鈉、泡打粉的相關(guān)知識。再讓學生結(jié)合所學知識，觀看演示實驗：化學教師演示碳酸氫鈉的兩種化學反應(yīng)——加熱分解以及與酸（白醋）的反應(yīng)，并分別使用澄清石灰水驗證所產(chǎn)生的氣體是二氧化碳；生物教師演示酵母菌產(chǎn)生氣體，并使用澄清石灰水驗證所產(chǎn)生的氣體是二氧化碳。演示實驗直觀地向?qū)W生揭示了面粉發(fā)酵的不同原理。

（5）觀察結(jié)果：每組蒸好四個饅頭，裝在事先貼好標簽的碟子里，并分別給其他組各一個。這樣，每組都有經(jīng)4種不同發(fā)酵方式（D組為未發(fā)酵的空白對照）蒸出來的饅頭。以小組為單位，學生對饅頭的外觀、蓬松度、味道、口感進行觀察與體驗。

（6）得出結(jié)論：學生總結(jié)得出，由面粉變成饅頭需要發(fā)酵，不同的發(fā)酵方式蒸出來的饅頭有顯著區(qū)別，主要區(qū)別如表2所示。

（7）交流反思：探究結(jié)束后，學生自然生出許多問題：如經(jīng)酵母粉發(fā)酵出的饅頭為什么味道發(fā)酸、色澤發(fā)黃？是否可以結(jié)合每種發(fā)酵粉的優(yōu)點，進行多種發(fā)酵粉的混合發(fā)酵呢？不同的發(fā)酵方式蒸出來的饅頭在營養(yǎng)成分上是否有區(qū)別？由于課堂時間有限，這些問題將由學生在課后通過查閱資料、線上交流探討等形式解決。

（8）總結(jié)提升：學生在教師的引導與幫助下，完成跨學科概念圖的補充與完善，對面粉發(fā)酵的原理進行總結(jié)，同時對“面粉發(fā)酵”這個現(xiàn)象有了更為本質(zhì)的認識——無論用何種方法發(fā)酵，其本質(zhì)都是通過發(fā)生化學反應(yīng)產(chǎn)生氣體（二氧化碳）使面團內(nèi)部產(chǎn)生氣孔，蒸熟后才會蓬松。

3雙師的課堂配合

為創(chuàng)設(shè)真實的教育情境，凸顯課程的專業(yè)性，本課在廚藝教室進行，并采取生物學、化學（兼職廚藝教師）雙師共同授課的模式：全程由兩位教師分工配合進行教學活動，同時又各自偏重本學科知識的講解與實驗演示。教師的分工與配合如表3所示。

4教學反思

本課例從生活實際情境出發(fā)，選擇生活中的真實問題作為學習主題，大大激發(fā)了學生的熱情與興趣。在教學設(shè)計上，本課例遵循科學探究的基本流程，強調(diào)科學方法（如控制變量法、觀察法）的掌握，同時能科學地統(tǒng)籌規(guī)劃課堂時間，學生們在各個環(huán)節(jié)活動中松弛有度，效率較高。最后，通過跨學科知識整合媒介“跨學科概念圖”，幫助學生對圍繞該主題的生物學、化學知識進行科學地建構(gòu)，有助于學生形成良好的知識結(jié)構(gòu)，加深對問題本質(zhì)的認識。該課例為初中生物學、化學跨學科教學的內(nèi)容與形式提供了重要參考。