初中生物跨學(xué)科項目式學(xué)習(xí)的實踐教學(xué)模式

數(shù)字化轉(zhuǎn)型在初中生物教學(xué)中的應(yīng)用，為跨學(xué)科項目式學(xué)習(xí)帶來了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。通過引入虛擬實驗軟件、互動教學(xué)平臺和在線協(xié)作工具等數(shù)字化工具，教師能夠設(shè)計以問題為導(dǎo)向、跨學(xué)科融合的學(xué)習(xí)項目，幫助學(xué)生在解決實際問題時能綜合運用生物學(xué)與其他學(xué)科的知識。數(shù)字化工具的使用不但提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性，還加強(qiáng)了他們的科學(xué)探究能力、創(chuàng)新思維能力及團(tuán)隊合作能力。在具體實踐中，學(xué)生通過與化學(xué)、物理、地理等學(xué)科的知識融合，能夠在生態(tài)環(huán)境、氣候變化等跨學(xué)科項目中深入分析問題并提出解決方案。該學(xué)習(xí)模式促進(jìn)了學(xué)生綜合素質(zhì)的發(fā)展，尤其在解決復(fù)雜性、開放性問題時，展現(xiàn)出較強(qiáng)的適應(yīng)性和創(chuàng)新性。

在數(shù)字化轉(zhuǎn)型的背景下，信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用正在深刻改變初中生物教學(xué)模式。傳統(tǒng)的生物教學(xué)依賴于書本和教師講解，學(xué)生對知識的理解多停留在理論層面，缺乏實踐與跨學(xué)科的融合。數(shù)字化技術(shù)的引入，如虛擬實驗、互動平臺等，不但豐富了教學(xué)手段，還為跨學(xué)科項目式學(xué)習(xí)提供了技術(shù)支持?？鐚W(xué)科項目式學(xué)習(xí)通過以問題為導(dǎo)向，促使學(xué)生在實際項目中整合生物學(xué)與其他學(xué)科的知識，培養(yǎng)批判性思維、合作能力和創(chuàng)新能力。在這一模式下，學(xué)生能夠更好地理解知識、提升綜合素養(yǎng)。盡管跨學(xué)科項目式學(xué)習(xí)在某些學(xué)校已有實踐，但如何在數(shù)字化轉(zhuǎn)型中有效構(gòu)建和應(yīng)用這一模式，仍是當(dāng)前教育改革中的重要課題。

一、數(shù)字化轉(zhuǎn)型對初中生物教育的影響

（一）數(shù)字化轉(zhuǎn)型的概念與特征

數(shù)字化轉(zhuǎn)型是指通過信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，推動各行業(yè)在生產(chǎn)、管理、服務(wù)等各方面的深刻變革。在教育領(lǐng)域，數(shù)字化轉(zhuǎn)型強(qiáng)調(diào)通過互聯(lián)網(wǎng)、智能化工具和數(shù)字化資源的整合，提高教學(xué)質(zhì)量與效率，改變傳統(tǒng)教育模式。尤其在初中階段，數(shù)字化轉(zhuǎn)型不但體現(xiàn)在教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)形式和學(xué)習(xí)工具的使用上，而且在于教學(xué)理念與方法的根本性變化。

在初中生物教學(xué)中，數(shù)字化教學(xué)工具和資源的引入對傳統(tǒng)教學(xué)方式帶來了顯著影響。借助多媒體資源、虛擬實驗室和數(shù)字化平臺，生物學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容可以更加生動和直觀。例如，生物學(xué)中的一些抽象概念和復(fù)雜的生命過程，學(xué)生可以通過虛擬實驗、互動式教學(xué)軟件等工具來進(jìn)行模擬和演示，從而增強(qiáng)對知識的理解與掌握。

（二）數(shù)字化轉(zhuǎn)型下的生物教學(xué)變化

隨著數(shù)字化轉(zhuǎn)型的推進(jìn)，傳統(tǒng)的生物教學(xué)手段逐漸被更靈活的方式所替代。通過信息技術(shù)，教師能夠?qū)鹘y(tǒng)的講解式教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)榛有院蛥⑴c性更強(qiáng)的學(xué)習(xí)模式。借助在線課堂、互動白板和學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)等工具，學(xué)生能夠?qū)崟r參與課堂活動。教師也可以根據(jù)學(xué)生的反饋及時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和進(jìn)度，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和參與感。

數(shù)字化轉(zhuǎn)型不但能改進(jìn)生物學(xué)科，還能促進(jìn)生物學(xué)科與其他學(xué)科之間的融合。在數(shù)字平臺的支持下，生物學(xué)可以與化學(xué)、物理、地理等學(xué)科進(jìn)行跨學(xué)科的整合與協(xié)作。例如，在研究生態(tài)環(huán)境問題時，學(xué)生不但需要運用生物學(xué)知識，還可以結(jié)合地理學(xué)、化學(xué)等學(xué)科的內(nèi)容，進(jìn)行全面的分析與探討。通過跨學(xué)科的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠更好地理解知識的內(nèi)在聯(lián)系，提升綜合運用能力，培養(yǎng)解決復(fù)雜問題的能力。

二、跨學(xué)科項目式學(xué)習(xí)的理論基礎(chǔ)與應(yīng)用

（一）跨學(xué)科項目式學(xué)習(xí)的概念與特點

跨學(xué)科項目式學(xué)習(xí)（PBL）是一種以實際問題為導(dǎo)向的教學(xué)方法，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在解決真實問題的過程中，整合和應(yīng)用來自多個學(xué)科的知識和技能。這種學(xué)習(xí)方式不同于傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，它將教學(xué)內(nèi)容與現(xiàn)實情境緊密結(jié)合，鼓勵學(xué)生在探索問題的過程中主動獲取知識，發(fā)展解決問題的能力?？鐚W(xué)科項目式學(xué)習(xí)的核心理念是通過項目的實施促進(jìn)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)以及批判性思維的培養(yǎng)。

在生物教學(xué)中，跨學(xué)科項目式學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)以問題為核心，學(xué)生主導(dǎo)學(xué)習(xí)過程，通過自主探究、團(tuán)隊合作等方式，整合不同學(xué)科的知識，解決具體的實際問題。生物學(xué)科通常涉及大量的實驗、觀察和數(shù)據(jù)分析等，跨學(xué)科項目式學(xué)習(xí)能夠幫助學(xué)生將抽象的生物學(xué)概念與現(xiàn)實世界中的問題相結(jié)合，通過實踐活動加深理解。項目式學(xué)習(xí)的關(guān)鍵特征包括：以學(xué)生為中心、注重實踐和反思、跨學(xué)科的知識融合、培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力等，這些特點為生物教學(xué)提供了新的方法和視角。

（二）跨學(xué)科項目式學(xué)習(xí)的優(yōu)勢

跨學(xué)科項目式學(xué)習(xí)的最大優(yōu)勢在于它能有效促進(jìn)知識的融合，提升學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。在傳統(tǒng)的單一學(xué)科教學(xué)中，學(xué)生往往局限于某一學(xué)科的知識框架，而在跨學(xué)科項目式學(xué)習(xí)中，學(xué)生需要在解決問題的過程中，整合生物學(xué)、化學(xué)、物理、地理等不同學(xué)科的知識。例如，在進(jìn)行生態(tài)環(huán)境保護(hù)的項目時，學(xué)生不但需要運用生物學(xué)的生態(tài)原理，還需要結(jié)合化學(xué)的物質(zhì)循環(huán)原理、地理的地理環(huán)境知識等，從而實現(xiàn)多學(xué)科知識的交叉與應(yīng)用。

三、數(shù)字化轉(zhuǎn)型背景下初中生物跨學(xué)科項目式學(xué)習(xí)模式的構(gòu)建

（一）模式構(gòu)建的理論框架

在數(shù)字化轉(zhuǎn)型的背景下，構(gòu)建適合初中生物教學(xué)的跨學(xué)科項目式學(xué)習(xí)模式，需要結(jié)合數(shù)字化轉(zhuǎn)型的理念與項目式學(xué)習(xí)的核心理論。數(shù)字化轉(zhuǎn)型強(qiáng)調(diào)技術(shù)在教學(xué)中的賦能作用，而項目式學(xué)習(xí)則注重通過實踐任務(wù)來促進(jìn)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)和問題解決能力。在此框架下，初中生物跨學(xué)科項目式學(xué)習(xí)模式的構(gòu)建應(yīng)當(dāng)充分整合數(shù)字化工具與學(xué)科內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生跨學(xué)科知識的綜合應(yīng)用。

（二）模式構(gòu)建的基本原則

1.教學(xué)內(nèi)容的整合性。

生物學(xué)科與其他學(xué)科的知識應(yīng)當(dāng)有機(jī)融合，確?？鐚W(xué)科項目的完整性和一致性。項目設(shè)計時，應(yīng)結(jié)合生物學(xué)的核心概念，如生態(tài)學(xué)、遺傳學(xué)等，融入化學(xué)、物理、地理等學(xué)科的知識，形成跨學(xué)科的知識體系。這樣不但能幫助學(xué)生建立更加全面的知識框架，還能促使他們從多維度思考問題，增強(qiáng)解決問題的能力。

2.學(xué)生主體性與合作性。

跨學(xué)科項目式學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)生在項目中的主導(dǎo)地位。學(xué)生不再是被動接受知識的對象，而是通過主動參與、探究問題、設(shè)計實驗和分析數(shù)據(jù)等方式，積極構(gòu)建自己的知識體系。在這個過程中，合作學(xué)習(xí)成為項目成功的關(guān)鍵。學(xué)生通過團(tuán)隊合作，互相分享知識、討論問題和整合資源，共同完成項目任務(wù)，從而提升團(tuán)隊協(xié)作能力和社交技能。

3.技術(shù)支持與資源共享。

數(shù)字化工具和平臺的應(yīng)用為跨學(xué)科項目式學(xué)習(xí)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。通過在線學(xué)習(xí)平臺、虛擬實驗室、互動教學(xué)工具等，教師和學(xué)生可以隨時獲取學(xué)習(xí)資源、進(jìn)行實驗操作和開展合作研究。數(shù)字化平臺還可以促進(jìn)資源的共享，使得學(xué)生在項目式學(xué)習(xí)過程中能夠訪問到最新的研究成果、數(shù)據(jù)和信息，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的廣度和深度。

（三）具體實施步驟與策略

1.項目主題的選擇。

在跨學(xué)科項目式學(xué)習(xí)中，項目主題的選擇至關(guān)重要。一個好的項目主題應(yīng)當(dāng)緊密結(jié)合課程內(nèi)容，同時充分考慮學(xué)生的興趣和實際生活中的問題。這種主題既要符合生物學(xué)科的核心內(nèi)容，又要與其他學(xué)科的知識相連接，具有跨學(xué)科整合的潛力。以北師大版初中生物教材為例，在“生態(tài)學(xué)”單元中，教師可以選擇“氣候變化對生態(tài)系統(tǒng)的影響”作為項目主題。主題不但涉及生物學(xué)中的生態(tài)系統(tǒng)、物種多樣性等內(nèi)容，還能與物理學(xué)中的能量傳遞原理、化學(xué)中的溫室效應(yīng)和碳循環(huán)、地理學(xué)中的氣候帶分布等學(xué)科知識相結(jié)合。

例如，學(xué)生可以從生態(tài)學(xué)的角度探討氣候變化對不同生態(tài)系統(tǒng)（如森林、濕地、海洋等）的影響，進(jìn)一步分析人類活動如何加劇溫室效應(yīng)。通過這個項目，學(xué)生不但能夠理解生物學(xué)中的生物鏈和物種互作，而且能運用物理和化學(xué)知識進(jìn)行溫室氣體排放的分析與數(shù)據(jù)建模，探索不同氣候變化情景下生態(tài)系統(tǒng)的變化趨勢。教師還可以結(jié)合學(xué)生的興趣，選擇本地生態(tài)環(huán)境中的實際案例，增強(qiáng)學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容的關(guān)注感和參與感。

2.項目任務(wù)的設(shè)計。

項目任務(wù)的設(shè)計要確保既具有挑戰(zhàn)性，又要具有實際操作性。在設(shè)計任務(wù)時，教師需要設(shè)定清晰的目標(biāo)和步驟，確保任務(wù)能夠在有限的時間內(nèi)完成，同時任務(wù)的內(nèi)容應(yīng)兼顧知識的廣度與深度。例如，在“氣候變化對生態(tài)系統(tǒng)的影響”項目中，可以設(shè)計以下幾個任務(wù)環(huán)節(jié)：

任務(wù)一：氣候變化的科學(xué)原理

學(xué)生需要了解溫室氣體如何影響全球氣候，并結(jié)合物理學(xué)中的能量傳遞原理，研究太陽輻射與地球表面溫度的關(guān)系。學(xué)生可以通過查閱相關(guān)資料，進(jìn)行模擬實驗，探討不同濃度的溫室氣體對溫度變化的影響。

任務(wù)二：碳循環(huán)與溫室效應(yīng)

結(jié)合化學(xué)課程內(nèi)容，學(xué)生需要研究碳的自然循環(huán)過程及其在人類活動中的干擾。學(xué)生可以設(shè)計實驗，分析植物在不同條件下的二氧化碳吸收能力，探討溫室氣體如何加劇碳濃度變化。學(xué)生還可以通過虛擬實驗?zāi)M碳循環(huán)，深入理解溫室氣體的積累對生態(tài)系統(tǒng)的長遠(yuǎn)影響。

任務(wù)三：生態(tài)系統(tǒng)的變化分析

學(xué)生需運用生物學(xué)的知識，探討氣候變化對生態(tài)系統(tǒng)的Z/jHA1rllzOFXzetnfUaLcmv87PY4QSZu7xGeqzW1ak=影響。例如，學(xué)生可以選擇本地某一生態(tài)環(huán)境（如森林或濕地）進(jìn)行研究，分析不同氣候條件下物種的生長和分布變化。學(xué)生通過野外考察或數(shù)據(jù)收集，研究某種植物或動物在特定環(huán)境變化中的適應(yīng)性，并預(yù)測氣候變化可能帶來的生態(tài)風(fēng)險。

任務(wù)四：跨學(xué)科數(shù)據(jù)分析與解決方案設(shè)計

在項目的最后階段，學(xué)生需要綜合運用生物學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)等學(xué)科的知識，分析溫室氣體的排放數(shù)據(jù)，并提出減緩氣候變化的可行方案。例如，學(xué)生可以根據(jù)不同地區(qū)的氣候數(shù)據(jù)分析溫室氣體的排放趨勢，并提出減少碳排放的具體措施。任務(wù)設(shè)計能夠?qū)⒍鄠€學(xué)科的知識融入一個實際的項目中，既能幫助學(xué)生理解各學(xué)科知識的內(nèi)在聯(lián)系，又能鍛煉他們在跨學(xué)科合作中的實際操作能力。

3.教學(xué)活動的組織與實施。

在跨學(xué)科項目式學(xué)習(xí)中，教學(xué)活動的組織和實施應(yīng)緊密圍繞項目任務(wù)展開。教師不但是知識的傳授者，更是學(xué)習(xí)過程的引導(dǎo)者和支持者。在實施過程中，教師應(yīng)設(shè)計一系列有序的活動，包括課堂講解、在線學(xué)習(xí)、實驗實踐、團(tuán)隊合作等環(huán)節(jié)。具體的實施步驟可以作如下安排：

階段一：項目啟動與主題引入

在項目的初始階段，教師介紹項目的背景、目標(biāo)和任務(wù)。教師可以通過展示相關(guān)的新聞報道、科研文章或?qū)嶋H案例，幫助學(xué)生了解氣候變化和生態(tài)系統(tǒng)之間的關(guān)系，引起學(xué)生的興趣和思考。通過這種方式，學(xué)生能夠理解項目的重要性，并明確他們的學(xué)習(xí)任務(wù)。

階段二：學(xué)科內(nèi)容的學(xué)習(xí)與實驗操作

教師根據(jù)項目任務(wù)設(shè)計相應(yīng)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，并通過課堂講解和實驗操作，幫助學(xué)生掌握必要的學(xué)科知識。在生物學(xué)部分，教師可以講解生態(tài)系統(tǒng)和物種的適應(yīng)性；在物理學(xué)部分，教師可以講解能量轉(zhuǎn)化與溫室效應(yīng)；在化學(xué)部分，教師則可以講解碳循環(huán)與溫室氣體的化學(xué)性質(zhì)。通過實驗和數(shù)據(jù)分析，學(xué)生不但能夠理解每個學(xué)科的基本概念，還能學(xué)會如何將這些知識應(yīng)用到具體的項目任務(wù)中。

階段三：小組合作與任務(wù)分配

在項目的實施過程中，學(xué)生需要組成小組進(jìn)行合作。教師可以根據(jù)任務(wù)的不同環(huán)節(jié)，合理分配小組成員的工作，使每個學(xué)生都能在不同的任務(wù)中發(fā)揮作用。例如，有的學(xué)生負(fù)責(zé)收集氣候變化數(shù)據(jù)，有的學(xué)生負(fù)責(zé)實驗設(shè)計，有的學(xué)生則負(fù)責(zé)最終報告的撰寫。通過小組合作，學(xué)生不但能夠更好地完成任務(wù)，還能在團(tuán)隊中學(xué)習(xí)如何溝通、協(xié)調(diào)和解決問題。

階段四：項目展示與反思總結(jié)

在項目完成后，教師可以組織學(xué)生進(jìn)行項目展示。學(xué)生可以通過PPT、海報或視頻等形式，展示他們的研究成果和解決方案。在展示過程中，學(xué)生需要闡明他們?nèi)绾芜\用跨學(xué)科的知識解決實際問題，并提出他們的見解和建議。教師應(yīng)鼓勵學(xué)生進(jìn)行自我反思，評估項目實施中的優(yōu)點和不足，以便為下次項目實施提供改進(jìn)的方向。

（四）數(shù)字化工具的應(yīng)用

互動教學(xué)平臺是數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中最常用的一類工具，它可以為教師提供豐富的教學(xué)資源，并為學(xué)生提供實時反饋。例如，在北師大版初中生物教材中的“生物圈與環(huán)境”單元，教師可以通過互動教學(xué)平臺上傳課件、視頻資料、習(xí)題和實驗任務(wù)，學(xué)生通過平臺學(xué)習(xí)和完成任務(wù)后，教師可以即時查看學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和任務(wù)完成進(jìn)度。互動平臺不但能為學(xué)生提供靈活的學(xué)習(xí)方式，還能通過數(shù)據(jù)分析功能幫助教師了解學(xué)生的掌握情況，便于根據(jù)實際需要調(diào)整教學(xué)策略。平臺上還可以設(shè)置討論區(qū)，促進(jìn)學(xué)生之間的互動與知識共享，進(jìn)一步提升學(xué)生的合作學(xué)習(xí)能力。

數(shù)字化評估與反饋機(jī)制也是數(shù)字化工具應(yīng)用中的重要組成部分。教師可以利用在線平臺或?qū)W習(xí)管理系統(tǒng)（LMS）對學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和成果進(jìn)行實時監(jiān)測，通過自動評分系統(tǒng)、在線測驗和作業(yè)提交等方式，及時反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)。通過這些工具，教師可以輕松跟蹤學(xué)生的知識掌握情況，識別出學(xué)生學(xué)習(xí)中存在的薄弱環(huán)節(jié)，并為學(xué)生提供個性化的學(xué)習(xí)建議和輔導(dǎo)。學(xué)生也可以在平臺上查看自己的成績和學(xué)習(xí)進(jìn)展，及時調(diào)整學(xué)習(xí)策略，提高學(xué)習(xí)效率。

四、結(jié)語

綜上所述，數(shù)字化轉(zhuǎn)型背景下初中生物跨學(xué)科項目式學(xué)習(xí)模式，通過有效整合數(shù)字化工具與學(xué)科知識，推動學(xué)生綜合能力的提升。這一模式可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度，還可以培養(yǎng)他們解決實際問題的能力。雖然面臨技術(shù)和資源方面的挑戰(zhàn)，但數(shù)字化工具的廣泛應(yīng)用為教學(xué)創(chuàng)新提供堅實的基礎(chǔ)。未來，隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展與教師教學(xué)能力的提升，跨學(xué)科項目式學(xué)習(xí)將在初中生物教育中發(fā)揮更大作用，為學(xué)生的全面發(fā)展提供更多支持。

注：本文系福建省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2023年度常規(guī)課題立項“數(shù)字化轉(zhuǎn)型背景下初中‘生物學(xué)+’實踐教學(xué)研究”（立項批準(zhǔn)號：FJJKZX23-167）研究成果。