初中生物學跨學科實踐活動設計與探索

李 芳 (北京師范大學附屬實驗中學 100032)

新課標規(guī)定了“生物學與社會·跨學科實踐”主題占生物學課程學習時間和內容的10%,與其他學科的主題有明顯區(qū)別。這一主題強調了“做中學、用中學、創(chuàng)中學”的理念,體現(xiàn)了育人方式的轉變,跨學科實踐作為育人方式改革的先鋒,撬動生物學科其他專題的學習以及不同學科之間在實際情境問題解決過程中的深度知識融合。生物學課程要培養(yǎng)的核心素養(yǎng)中的探究實踐主要包括科學探究和跨學科實踐,其中科學探究是學習的重要方式,跨學科實踐是擴展視野、增強本領的主要途徑,探究實踐是創(chuàng)新型人才的重要標志。

一、初中生物學跨學科實踐的內涵及實施的必要性、可行性

1.生物學跨學科實踐的內涵

生物學跨學科實踐是通過整合不同學科的知識和方法,培養(yǎng)學生跨學科思維和實踐能力,提升生物學核心素養(yǎng)。通過運用生物知識解決實際問題,學生可以加深對生物學概念和原理的理解,并培養(yǎng)實踐技能、綜合思維能力、創(chuàng)新能力以及社會責任感。生物學跨學科實踐的內涵體現(xiàn)在知識整合與應用、實踐能力培養(yǎng)、綜合思維與創(chuàng)新能力以及社會意識與責任感等方面。知識整合與應用,如運用數(shù)學知識計算生物數(shù)據(jù),運用化學知識解釋生物現(xiàn)象,運用地理知識分析生態(tài)系統(tǒng)等;實踐能力培養(yǎng),通過實際操作、觀察和數(shù)據(jù)分析,學生可以加深對生物學概念和原理的理解,培養(yǎng)觀察、實驗設計、數(shù)據(jù)處理和科學推理等實踐技能;綜合思維與創(chuàng)新能力,生物學跨學科實踐要求學生進行綜合性思考、分析和創(chuàng)新。學生需要整合不同學科的知識和方法,探索新的解決方案和創(chuàng)新的思路,培養(yǎng)系統(tǒng)思維和創(chuàng)新思維能力;社會意識與責任感則是通過參與實踐活動,學生可以認識到生物學與社會和環(huán)境密切相關,培養(yǎng)保護生物多樣性、弘揚生物倫理觀念以及關心保護環(huán)境的社會意識和責任感。

2.初中生物學跨學科實踐的必要性及可行性

現(xiàn)實生活中復雜問題的解決很難依靠單一學科知識完成,需要借助多個學科的力量,打破學科之間的界限,將科學視為一個整體,多個學科的知識、技能以及思維方式等在具體情境下有機地結合起來,更有利于解決真實的問題。知識的運用過程實現(xiàn)“學以致用”,可以有效增強學生的興趣和學習動力,有助于培養(yǎng)學生解決實際問題的能力,提高分析、綜合和創(chuàng)新能力,培養(yǎng)學生的社會責任感和實踐能力。

生物學與實際生活聯(lián)系密切,與其他學科存在著相互關聯(lián)的知識體系,學?？梢酝ㄟ^組織課堂內外的實踐活動,搭建多學科合作的平臺,讓學生從實踐中學習,提高其應用知識解決問題的能力。學校可以整合不同學科的教師資源,共同設計和組織跨學科實踐活動,提高師生對不同學科的整體認識。

二、生物學跨學科實踐的實施策略

1.生物學跨學科實踐需要借助家庭、學校、社會等多方資源

由于跨學科實踐的“實踐性”,該部分教學內容的完成不應僅局限于校內課上開展,還需要多方資源形成合力,為教學提供更為廣闊的實施平臺。首先,家庭是孩子成長的重要環(huán)境之一,家庭在生物學跨學科實踐中扮演著重要角色。家庭可以為孩子提供豐富的學習資源和環(huán)境,如有機蔬菜種植、家庭菜園等,這些活動可以讓孩子親身體驗生物學知識,并培養(yǎng)他們的實踐能力。其次,學校是開展跨學科實踐的重要場所。學?？梢酝ㄟ^建立跨學科合作的教研組、制定跨學科課程、組織各類跨學科實踐活動等方式,給學生提供豐富的實踐機會。學校還可以整合不同學科的教師資源,共同設計和組織跨學科實踐活動,提高學生對不同學科的整體和全面的認識。再次,社會資源是實施初中生物跨學科實踐的重要保障。社會資源包括科研機構、博物館、科學園區(qū)等機構,不僅可以為學生提供學習環(huán)境和實踐機會,還可以提供專業(yè)知識和幫助。

2.初中生物學跨學科實踐實施內容方案

(1)“植物的生活”跨學科實踐

“植物的生活”為七年級上冊的主題內容,利用學校的植物園和家庭的陽臺,引導學生設計并實踐“愛心菜園”的活動,了解植物的生長過程和生態(tài)環(huán)境對植物生長的影響。

綠色植物在生物圈中充當著生產者的角色,其光合作用對于自身和其他生物的生存和生長至關重要。在這個活動中,學生可以結合家庭陽臺的空間,運用物理學原理,設計出適用于特定空間的栽培容器。在容器設計時,需綜合考慮透水性、透氣性以及光照接受程度等因素,還需要關注種植容器的設計、滴灌給水系統(tǒng)的優(yōu)化以及溫度的適宜控制。這不僅需要關注植物生長的需求,還需要運用“尺度、比例和數(shù)量”等跨學科概念,將工程學、科學、物理學等多個學科知識融合應用,從而提升學生的探究實踐能力。根據(jù)所選蔬菜的屬性,學生需要了解不同植物對氧氣的不同需求,通過調控營養(yǎng)土和蛭石的比例,控制土壤的透氣性。在播種初期,學生將進行種子結構的觀察,探究種子萌發(fā)的條件,記錄萌發(fā)后植物的營養(yǎng)生長過程以及生殖生長情況等一系列過程。對于那些帶有食用果實的蔬菜,學生可以辨識花的結構,嘗試人工傳粉,了解傳粉受精的過程,從而進一步理解雜交的概念。根據(jù)不同肥料的功能,學生可以選擇合適的肥料,促進植物的營養(yǎng)生長或生殖生長,以達到提高產量的目的。通過參與“愛心菜園”的種植活動,學生不僅能持續(xù)地親身參與勞動,實現(xiàn)學以致用,還能深刻理解植物的生長環(huán)境以及生命歷程。同時,學生將不同學科知識進行綜合運用,認識到通過所學知識可以應對現(xiàn)實生活中的挑戰(zhàn)。這樣的實踐能夠激發(fā)學生解決難題的興趣,培養(yǎng)他們的好奇心,愿意積極嘗試更多的挑戰(zhàn)。

(2)“生物與環(huán)境”跨學科實踐

七年級上冊的“生物與環(huán)境”主題深刻揭示了生物與環(huán)境之間相互依賴、相互影響的緊密聯(lián)系。為了讓學生切身體驗環(huán)境保護的重要性,并認識到中學生自身應當成為生態(tài)文明的實踐者,以環(huán)境調查和動物保護為切入點,組織學生了解學校周邊或居住區(qū)的環(huán)境狀況,收集數(shù)據(jù)并對其中的問題和原因進行分析。在這個過程中,學生將通過對不同區(qū)域進行水質檢測、空氣質量檢測等活動,學習如何使用不同類型的傳感器,并運用數(shù)學知識對不同水質數(shù)據(jù)進行比較分析,推測差異可能的原因,并提出有效的改進措施。在解決真實問題的過程中,學生將有意識地應用儀器設備和技術手段,并結合學科知識進行科學、合理且大膽的探索。

通過實地進入市內各大公園,學生將對動物的棲息情況進行考察,觀察并記錄不同動物的行為和生活習性。學生可以觀察鳥類、昆蟲等野生動物的棲息環(huán)境,了解它們的食性、繁殖模式等特點。同時,學生還將了解公園的運作模式,如開放時間、時長以及客流量等情況。他們將分析不同動物所面臨的威脅,并根據(jù)所收集到的數(shù)據(jù)進行綜合分析。學生將提出游客應避免的人類活動,以及公園管理應加強的保護措施。通過這些實踐活動,學生不僅將提升社會責任感和環(huán)境保護意識,認識到環(huán)境保護的重要性,還將培養(yǎng)解決環(huán)境問題的意識和能力。

(3)“人體生理與健康”跨學科實踐

結合七年級下冊“人體生理與健康”專題內容,旨在提高學生對人體生理和健康的基本認識和理解,培養(yǎng)學生的實踐操作和科學思維能力。根據(jù)中國居民健康飲食金字塔按照季節(jié)選擇時令蔬菜,尤其是可以使用“愛心菜園”自己種植的蔬菜,設計出合理的菜譜,努力每周為家人準備一次“愛心餐”,并至少每周兩次為家人做午飯或晚飯。在制作食物的過程中,不僅會涉及到位于營養(yǎng)金字塔最底端的食物,如面包、饅頭、米飯、米糕、面條、蛋糕等的制作,還會在后期的烹飪加工中創(chuàng)作出富有特色和創(chuàng)新的美食。學生將根據(jù)人體所需的營養(yǎng)成分以及不同食材所含的能量,進行對營養(yǎng)成分的分析和計算,從而科學而合理地為家人搭配健康的飲食。通過對研究期間膳食方案的探究,學生將評估這些方案對家人體重和BMI指數(shù)的影響,并深入研究飲食對身體健康的影響。這一過程不僅將提升學生的生活自理能力,還將傳遞健康生活理念給家人。

以上設計的活動旨在促進初中生對生物學及相關學科知識的理解和應用。通過實踐活動,學生將培養(yǎng)實踐能力、綜合思考能力和創(chuàng)新能力,進而提升跨學科能力和綜合素養(yǎng)。

3.生物學跨學科實踐的多元化評價方式

與傳統(tǒng)的評價方式不同,跨學科實踐的評價應該兼顧過程性表現(xiàn)評價和作品成果評價。實踐活動的過程性記錄是過程性評價的重要依據(jù),同時討論活動、議題、改進方案等過程性成果均應作為評價的重要組成部分。作品成果主要通過結果展示和分享在班級進行展示,可以通過海報、報告、演示等形式讓學生互相學習和交流。此外,學生還需要對整個實踐活動進行總結和反思,回顧自己學到的知識和技能,思考實踐活動的意義和應用,提出改進和進一步研究的建議等。

鼓勵學生評價自己和其他隊員的表現(xiàn),以提高他們的自我意識和評價能力。評價表、互評等方式可以讓學生思考和評價自己在實踐活動中的表現(xiàn),也可以相互評價對方的表現(xiàn)。通過學生的實踐活動的一系列量表,可以反饋記錄學生的參與度、實驗操作技巧等方面的情況,以評估他們的實踐能力和團隊合作能力。根據(jù)最終成果,可以評價學生完成實踐任務的能力,包括實驗報告、研究成果、設計方案等,并能創(chuàng)意性地提出結論和建議。此外,還可以通過筆試或面試評價,測試學生對實踐活動所涉及的理論知識的理解和運用能力。將不同的評價方式結合使用,能更準確地反映學生在跨學科實踐活動中的綜合能力和發(fā)展情況。

綜上所述,生物學跨學科實踐以不同年級的生物學知識為背景,在真實的實踐情境中,通過整合不同學科的知識和方法,培養(yǎng)學生綜合運用知識解決實際生活問題的能力。通過多元化的評價方式對學生進行全面評價,促進跨學科思維和跨學科實踐能力的培養(yǎng)。通過親身實踐獲得對概念和技能的理解,提高解決問題的能力,增加對現(xiàn)實世界需求的關注和興趣,以更好地適應未來對人才的需要。