化學(xué)與生物學(xué)在初中課程中的融合路徑

摘 要 在學(xué)科交叉融合的教育發(fā)展趨勢下，研究初中化學(xué)與生物學(xué)的融合具有重要意義。文章闡述了化學(xué)與生物學(xué)課程內(nèi)容在物質(zhì)構(gòu)成、物質(zhì)循環(huán)、能量轉(zhuǎn)化等角度的關(guān)聯(lián)性，分析了學(xué)科融合對學(xué)生跨學(xué)科思維、整體認(rèn)知、實際應(yīng)用等能力發(fā)展的積極影響，并提出學(xué)科本質(zhì)理念、項目式學(xué)習(xí)、生活案例及小組合作等融合路徑，以期為初中化學(xué)與生物學(xué)教學(xué)融合提供理論與實踐參考，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)提升。

關(guān)鍵詞 初中課程；化學(xué)；生物學(xué)；課程融合

中圖分類號：G424 " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A " " DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2025.09.020

The Integration Path of Chemistry and Biology in Junior High School Courses

ZHANG Zhizhen

（Huxi Middle School， Dongying， Shandong 257200）

Abstract Under the educational development trend of interdisciplinary integration， it is of great significance to study the integration of chemistry and biology in junior high school. This article expounds the relevance of the course contents of chemistry and biology from the perspectives of material composition， material cycle， energy conversion， etc.， analyzes the positive influence of interdisciplinary integration on the development of students' interdisciplinary thinking， overall cognition， practical application and other abilities， and proposes integration paths based on the concept of disciplinary essence， project - based learning， life cases and group cooperation， etc.， in order to provide theoretical and practical references for the integration of chemistry and biology teaching in junior high school and promote the improvement of students' scientific literacy.

Keywords junior high school courses; chemistry; biology; curriculum integration

隨著現(xiàn)代科學(xué)的迅猛發(fā)展，學(xué)科之間的界限逐漸模糊，交叉融合成為科學(xué)研究與教育發(fā)展的重要趨勢。在初中教育階段，化學(xué)與生物學(xué)作為自然科學(xué)領(lǐng)域的重要學(xué)科，對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)起著關(guān)鍵作用。然而，傳統(tǒng)教學(xué)中化學(xué)與生物學(xué)往往獨立授課，學(xué)生難以察覺兩門學(xué)科間的內(nèi)在聯(lián)系，不利于構(gòu)建系統(tǒng)的科學(xué)知識體系。因此，探尋化學(xué)與生物學(xué)在初中課程中的融合路徑，對于提升教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生綜合素養(yǎng)具有重要的現(xiàn)實意義。

1" 初中化學(xué)與生物學(xué)課程內(nèi)容的關(guān)聯(lián)性

1.1" 物質(zhì)構(gòu)成角度的關(guān)聯(lián)

化學(xué)中的原子是構(gòu)成物質(zhì)的基本微粒，分子則由原子通過化學(xué)鍵結(jié)合而成。在生物學(xué)領(lǐng)域，細(xì)胞作為生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位，其構(gòu)成與化學(xué)中的原子、分子概念緊密相連。細(xì)胞由眾多生物大分子組成，如蛋白質(zhì)、核酸、多糖等，這些生物大分子的結(jié)構(gòu)搭建基于化學(xué)分子結(jié)構(gòu)原理。例如，蛋白質(zhì)由氨基酸通過肽鍵連接形成多肽鏈，再經(jīng)過復(fù)雜折疊形成特定空間結(jié)構(gòu)；氨基酸的基本組成元素包括碳、氫、氧、氮等原子。正是這些原子以特定方式組合成分子，進(jìn)而構(gòu)建起蛋白質(zhì)這一生物大分子，支撐著細(xì)胞的多種功能，比如作為酶參與細(xì)胞代謝反應(yīng)[1]。

1.2" 物質(zhì)循環(huán)角度的共通

化學(xué)中的碳、氮循環(huán)是自然環(huán)境中重要的物質(zhì)循環(huán)過程。在碳循環(huán)中，大氣中的二氧化碳通過植物光合作用進(jìn)入生物群落，以有機碳的形式存在于植物體內(nèi)。之后，經(jīng)食物鏈傳遞，部分碳以呼吸作用或微生物分解等形式返回大氣。同樣，氮循環(huán)中，氮氣在固氮微生物的作用下轉(zhuǎn)化為氨等可被植物吸收的含氮化合物，參與生物體蛋白質(zhì)和核酸合成，而后又通過生物代謝和微生物作用重新回到環(huán)境。生物學(xué)中生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)涵蓋這些化學(xué)元素的循環(huán)過程，生態(tài)系統(tǒng)各組成部分，即生產(chǎn)者、消費者和分解者，共同參與物質(zhì)循環(huán)，確保生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)平衡，與化學(xué)碳、氮循環(huán)在本質(zhì)上都是元素在生物與非生物環(huán)境間的動態(tài)轉(zhuǎn)換。

1.3" 能量轉(zhuǎn)化角度的聯(lián)系

化學(xué)能與生物能在生物體內(nèi)存在緊密的轉(zhuǎn)化過程。以光合作用為例，綠色植物利用光能將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為儲存著化學(xué)能的有機物，同時釋放氧氣。這一過程包含復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，光能激發(fā)葉綠素中的電子，引發(fā)一系列電子傳遞和化學(xué)反應(yīng)，最終將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存于糖類等有機物中。而呼吸作用則相反，生物體通過氧化分解有機物，將儲存的化學(xué)能釋放出來，轉(zhuǎn)化為生物能，用于維持生命活動，如細(xì)胞分裂、物質(zhì)運輸?shù)取：粑饔眠^程中，葡萄糖等有機物逐步氧化分解，釋放能量并生成二氧化碳和水，實現(xiàn)化學(xué)能向生物能的轉(zhuǎn)變，以維持生命活動的能量需求。

2" 化學(xué)與生物學(xué)融合對學(xué)生發(fā)展的積極影響

2.1" 跨學(xué)科思維能力的培養(yǎng)

化學(xué)與生物學(xué)融合的課程教學(xué)模式，為學(xué)生搭建起從不同學(xué)科視角思考問題的橋梁。在傳統(tǒng)單一學(xué)科的教學(xué)中，學(xué)生解決問題的思路往往局限于該學(xué)科的知識體系，而跨學(xué)科融合促使學(xué)生突破這種局限。通過這樣的學(xué)習(xí)過程，學(xué)生學(xué)會整合化學(xué)與生物學(xué)知識，從多維度剖析問題，逐漸形成跨學(xué)科思維，面對復(fù)雜問題時能提出更全面、創(chuàng)新的解決方案，進(jìn)而提升綜合素養(yǎng)。

2.2" 整體認(rèn)知與學(xué)習(xí)興趣提升

化學(xué)與生物學(xué)的融合能讓學(xué)生對科學(xué)知識形成更全面、系統(tǒng)的認(rèn)知。在常規(guī)教學(xué)下，教師分別傳授化學(xué)和生物學(xué)知識，學(xué)生易將兩者視為孤立的知識模塊，導(dǎo)致知識碎片化。當(dāng)兩門學(xué)科融合后，學(xué)生能清晰地看到其中的內(nèi)在聯(lián)系[2]。這種知識的連貫性與整體性，讓學(xué)生認(rèn)識到科學(xué)知識并非零散的片段，而是相互關(guān)聯(lián)的有機整體。這不僅加深了學(xué)生對知識的理解與記憶，還極大地激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生不再覺得學(xué)習(xí)是枯燥地背誦孤立知識點，而是在探索一個充滿奧秘且相互聯(lián)系的知識世界，從而更積極主動地投入學(xué)習(xí)。

2.3" 實際應(yīng)用與問題解決能力培養(yǎng)

將化學(xué)與生物學(xué)融合的教學(xué)，能幫助學(xué)生深刻理解科學(xué)知識在實際生活中的應(yīng)用，有效培養(yǎng)其解決實際問題的能力。日常生活中，諸多現(xiàn)象與問題都涉及化學(xué)與生物學(xué)知識。在課程融合的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生會接觸到大量實際案例，通過分析和解決這些問題，學(xué)生可以將所學(xué)知識遷移到實際情境中，使得學(xué)生在面對生活中的實際問題時，不再感到無從下手，而是能夠運用所學(xué)的跨學(xué)科知識，理性分析問題本質(zhì)，提出切實可行的解決方案，真正做到學(xué)以致用。

3" 化學(xué)與生物學(xué)在初中課程中的融合路徑

3.1" 基于學(xué)科本質(zhì)的理念融合

化學(xué)與生物學(xué)雖研究范疇不同，但本質(zhì)上都是對物質(zhì)世界的探索?；瘜W(xué)聚焦于物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及變化規(guī)律，從微觀層面剖析原子、分子的奧秘，揭示物質(zhì)間相互轉(zhuǎn)化的機理。生物學(xué)則著眼于生命現(xiàn)象與生命活動規(guī)律，涵蓋從細(xì)胞到生態(tài)系統(tǒng)等不同層次的生命體系[3]。而生命現(xiàn)象究其本質(zhì)，是物質(zhì)運動與化學(xué)反應(yīng)的精妙綜合體現(xiàn)。

在教學(xué)融合過程中，教師應(yīng)深度引導(dǎo)學(xué)生從學(xué)科本質(zhì)理解兩者的緊密關(guān)聯(lián)。例如，在學(xué)習(xí)化學(xué)中氧化還原反應(yīng)時，可細(xì)致聯(lián)系生物細(xì)胞呼吸的有氧呼吸過程。有氧呼吸中，葡萄糖等有機物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過一系列復(fù)雜步驟，逐步進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。葡萄糖中的碳元素被氧化，而氧氣作為氧化劑被還原，這個過程釋放出大量能量，為生命活動如細(xì)胞分裂、物質(zhì)運輸、肌肉收縮等提供動力。

通過這樣具體且深入的對比，學(xué)生能深刻認(rèn)識到化學(xué)原理是解釋生命現(xiàn)象的基石。生物學(xué)中各種生命活動，無論是新陳代謝、遺傳變異還是應(yīng)激反應(yīng)，都離不開化學(xué)層面的物質(zhì)變化與能量轉(zhuǎn)換。生物學(xué)則是化學(xué)在生命領(lǐng)域的具象化呈現(xiàn)，是化學(xué)原理在復(fù)雜生命體系中的生動演繹。這有助于學(xué)生構(gòu)建統(tǒng)一的科學(xué)世界觀，真正理解科學(xué)的本質(zhì)在于對自然規(guī)律持之以恒地探索與認(rèn)知。

3.2" 以項目式學(xué)習(xí)推動內(nèi)容融合

項目式學(xué)習(xí)能夠有效打破學(xué)科界限，促使學(xué)生在實踐中達(dá)成化學(xué)與生物學(xué)知識的深度融合。教師可以設(shè)計“校園生態(tài)系統(tǒng)優(yōu)化”項目，引導(dǎo)學(xué)生綜合運用兩門學(xué)科的知識。

在項目起始階段，學(xué)生從化學(xué)視角展開探索。借助專業(yè)的化學(xué)檢測工具與方法，對校園土壤成分進(jìn)行細(xì)致分析，明確其中氮、磷、鉀等常量元素以及鐵、鋅等微量元素的含量，了解土壤肥力狀況[4]。同時，運用pH試紙、酸度計等檢測水質(zhì)酸堿度，判斷水體是否適合生物生存。此外，通過查閱資料與實地監(jiān)測，了解空氣中如二氧化硫、氮氧化物等污染物的種類及來源，評估其對校園生態(tài)的潛在影響。隨后，學(xué)生從生物學(xué)角度深入研究，全面普查校園植物種類，繪制植物分布地圖，詳細(xì)了解不同植物的生態(tài)習(xí)性，如光照、水分需求等。針對校園內(nèi)的動物展開調(diào)查，關(guān)注其棲息環(huán)境特點，梳理食物鏈關(guān)系，明確各生物在生態(tài)系統(tǒng)中的角色。

基于前期調(diào)研成果，學(xué)生運用化學(xué)知識提出土壤改良方案，如依據(jù)土壤成分添加合適的肥料，調(diào)節(jié)土壤酸堿度；利用化學(xué)沉淀、過濾等方法凈化水質(zhì)。同時，借助生物學(xué)知識科學(xué)規(guī)劃植物種植布局，考慮植物間的共生關(guān)系，營造互利共生的生態(tài)環(huán)境；引入有益生物，如蚯蚓改善土壤結(jié)構(gòu)，七星瓢蟲防治害蟲，優(yōu)化校園生態(tài)系統(tǒng)。在整個項目推進(jìn)過程中，學(xué)生不斷在化學(xué)與生物學(xué)知識間切換，將理論知識切實轉(zhuǎn)化為實際行動。這不僅加深了他們對知識的理解與掌握，還有效培養(yǎng)了其解決復(fù)雜現(xiàn)實問題的能力。

3.3" 利用生活案例實現(xiàn)思維融合

日常生活為化學(xué)與生物學(xué)的融合提供了豐富的素材，對這些案例的深入剖析，能有效促進(jìn)學(xué)生的思維融合。

以“烹飪過程中的科學(xué)”為例，烹飪的每個環(huán)節(jié)都蘊含著化學(xué)與生物學(xué)知識[5]。在食材選擇上，生物學(xué)知識起著關(guān)鍵作用。不同食材富含不同營養(yǎng)成分，如谷類富含碳水化合物，肉類富含蛋白質(zhì)與脂肪，蔬菜富含維生素和膳食纖維。了解這些知識，能幫助人們依據(jù)自身營養(yǎng)需求合理搭配食材。同時，生物分類知識有助于識別食材來源，理解不同生物在烹飪中的特點。如家禽、家畜、水產(chǎn)等不同類別的食材，因生物學(xué)特性的不同，烹飪方式也各有不同。

烹飪過程更是化學(xué)變化的舞臺。以烹飪紅燒肉為例，肉在加熱時，蛋白質(zhì)發(fā)生變性。蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)在高溫下改變，使得肉的質(zhì)地由軟嫩變得緊實，這是化學(xué)變化引起物理性質(zhì)改變的體現(xiàn)。與此同時，脂肪分解產(chǎn)生香味物質(zhì)，如脂肪酸與醇類反應(yīng)生成酯類，賦予紅燒肉獨特的香氣，這一過程涉及復(fù)雜的有機化學(xué)反應(yīng)。而這些變化與豬肉本身的生物學(xué)特性緊密相連。豬的品種、飼養(yǎng)方式等生物學(xué)因素影響豬肉的脂肪含量、肌肉纖維粗細(xì)等特性，進(jìn)而影響烹飪過程中的變化。比如，土豬因飼養(yǎng)周期長、運動量大，肉質(zhì)更緊實，脂肪含量適中，烹飪出的紅燒肉口感更醇厚。

通過對這類生活案例的深度剖析，學(xué)生能學(xué)會從化學(xué)與生物學(xué)雙重視角思考問題，逐漸形成跨學(xué)科的思維習(xí)慣。日后面對生活中的其他現(xiàn)象，如水果保鮮、發(fā)酵面食制作等，他們也能主動運用這種思維方式進(jìn)行分析，顯著提高了思維的靈活性與創(chuàng)新性。

3.4" 借助小組合作促進(jìn)能力融合

小組合作學(xué)習(xí)為學(xué)生提供了交流互動的平臺，能有效推動化學(xué)與生物學(xué)能力的融合。教師依據(jù)學(xué)生在化學(xué)與生物學(xué)方面的知識儲備、學(xué)習(xí)能力及思維特點等因素，進(jìn)行科學(xué)合理的分組，確保各小組具備均衡的學(xué)科能力基礎(chǔ)。隨后布置“設(shè)計環(huán)保型生物肥料”的任務(wù)。

小組成員依據(jù)自身優(yōu)勢分工協(xié)作?；瘜W(xué)基礎(chǔ)扎實的學(xué)生，運用化學(xué)知識精確確定肥料中氮、磷、鉀等大量元素以及鐵、錳等微量元素的最佳比例[6]。同時，深入研究如何通過諸如酸堿中和、復(fù)分解等化學(xué)反應(yīng)，合成滿足植物生長需求的肥料。而生物學(xué)知識豐富的學(xué)生，則從生物學(xué)角度出發(fā)，全面研究不同植物，如農(nóng)作物、花卉等對肥料的特異性需求。他們還會探究土壤微生物，如根瘤菌、放線菌等對肥料的分解與利用機制。

在討論環(huán)節(jié)，學(xué)生各抒己見，分享從化學(xué)和生物學(xué)不同學(xué)科視角得出的見解。例如，探討如何在保證肥料養(yǎng)分充足的同時，避免對土壤微生物群落造成破壞。面對設(shè)計過程中諸如肥料溶解性不佳、肥效釋放過快等問題，共同思考解決方案。通過這種方式，學(xué)生不僅能提升化學(xué)實驗操作、數(shù)據(jù)分析能力，還能鍛煉生物學(xué)的觀察、生態(tài)分析能力，實現(xiàn)學(xué)科能力的融合與提升，同時培養(yǎng)團隊協(xié)作與溝通能力。

4" 結(jié)語

初中化學(xué)與生物學(xué)的融合是順應(yīng)教育發(fā)展趨勢、提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要舉措。通過深入挖掘課程內(nèi)容的關(guān)聯(lián)性，認(rèn)識學(xué)科融合對學(xué)生發(fā)展的積極影響，并采用基于學(xué)科本質(zhì)的理念融合、項目式學(xué)習(xí)、生活案例分析及小組合作等多種融合路徑，能有效促進(jìn)化學(xué)與生物學(xué)在初中課程中的有機結(jié)合。這不僅有助于學(xué)生構(gòu)建統(tǒng)一的科學(xué)世界觀，提升其跨學(xué)科思維與解決實際問題的能力，還為初中科學(xué)教育的改革與創(chuàng)新提供了有益的探索方向。

參考文獻(xiàn)

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