初中生物教學中跨學科融合的實踐與效果評價

引言

現(xiàn)代教育體系當中，跨學科融合成為教育發(fā)展的一大重要趨勢。初中生物作為自然科學的關(guān)鍵組成部分，蘊含著豐富的生命科學知識。然而，傳統(tǒng)生物教學常常局限于學科本身，缺少與其他學科的關(guān)聯(lián)。伴隨教育觀念持續(xù)革新，在初中生物教學中實施跨學科融合教學，成為優(yōu)化教學質(zhì)量、提升學生綜合素養(yǎng)的重要途徑。蘇教版初中生物教材內(nèi)容充實，給跨學科融合提供了良好的素材基礎(chǔ)。通過跨學科融合，可引導(dǎo)學生以更為寬廣的視野理解生物知識，激發(fā)學習興趣，提升綜合應(yīng)用能力，有益于塑造全面發(fā)展的創(chuàng)新型人才。

一、初中生物教學中跨學科融合的實踐

(一)生物與傳統(tǒng)文化的融合

在初中生物教學中融人傳統(tǒng)文化元素，能有效增強課堂的文化內(nèi)涵和吸引力。如“生物與中醫(yī)藥的奇妙相遇”：探討人參等中藥的生物科學原理，激發(fā)學生對中國傳統(tǒng)醫(yī)學的興趣，使其理解生物活性物質(zhì)的作用。“生物節(jié)律與二十四節(jié)氣”：分析不同節(jié)氣下動植物生長的周期性變化，加深學生對生物適應(yīng)性和自然規(guī)律的理解，建立傳統(tǒng)文化與現(xiàn)代科學的聯(lián)系；“微生物與食品發(fā)酵”：組織饅頭制作活動，讓學生在饅頭制作過程中直觀地了解微生物學的基本原理，如酵母菌在適宜條件下如何分解糖分產(chǎn)生二氧化碳氣體使面團膨脹，增強學生對于生物科學知識的理解；同時，講解饅頭的歷史和種類，加深他們對中華傳統(tǒng)食品制作工藝及其背后深厚文化價值的認識，使其感受到古老飲食文化的歷史沉淀與社會意義?！肮旁娫~中的生物學”：古詩詞中蘊含著豐富的生物知識，它們以生動形象的語言描繪了自然界中各種生物的生活習性、生態(tài)關(guān)系以及生命現(xiàn)象，不僅展現(xiàn)了人類對自然界的深刻理解和感悟，還蘊含了生物學的基本概念和原理，是連接傳統(tǒng)文化與現(xiàn)代科學的一座橋梁。為此，教師可以挖掘古詩詞中描繪的生物習性、生態(tài)關(guān)系和生命現(xiàn)象（如鳥類生態(tài))，將其蘊含的哲理與生物學概念(如適應(yīng)、生態(tài)位)相結(jié)合，實現(xiàn)生物教育與文化傳承的融合，在傳授知識的同時引導(dǎo)學生領(lǐng)略古典文學的意境。

(二)生物與化學的融合

生物學中物質(zhì)構(gòu)成與代謝過程的研究與化學知識緊密相連。

內(nèi)容融合：在講述生物體內(nèi)物質(zhì)構(gòu)成及其變化的時候，可以聯(lián)系化學知識。以細胞呼吸這個生物過程為例，它的實質(zhì)是有機物被氧化分解，其中葡萄糖 (C₆H₁₂O₆ )氧化分解的化學方程式便是 C₆H₁₂O₆+ 6O₂?6CO₂+6H₂O+ 能量，這與化學里的氧化還原反應(yīng)原理相符。在講解酶的特性時，與化學中的催化劑做比較，如二氧化錳催化過氧化氫分解：準備并標記1、2、3號試管，向1號試管中加入過氧化氫和過氧化氫酶，向2號試管中加入過氧化氫和二氧化錳，向3號試管中加入過氧化氫。1號試管迅速出現(xiàn)大量氣泡，反應(yīng)速度非?？?。2號試管比1號試管的氣泡生成速率要慢。3號試管沒有明顯的實驗現(xiàn)象。實驗表明，1號試管產(chǎn)生的氧氣最多。學生在比較過程中發(fā)現(xiàn)，過氧化氫酶是生物催化劑，具有高活性和高效性，在溫和的生物體內(nèi)條件下比化學催化劑二氧化錳的催化效率更高。

方法融合：在探究唾液淀粉酶對淀粉的消化作用時，借鑒化學實驗方法，嚴格把控實驗變量，設(shè)定對照組與不同溫度、 pH 值實驗組等。準確量取淀粉溶液、唾液等試劑，精準把控反應(yīng)時的溫度與時間，把如顏色改變等實驗結(jié)果細致記錄下來。結(jié)果顯示， 及 pH₄ 、pH10時，加碘液試管溶液變藍，淀粉未消化； 和 pH7 時不變藍。由此得出結(jié)論：唾液淀粉酶可消化淀粉，其活性受溫度和pH值影響，最適溫為 37°C?pH 為7。在進行水體富營養(yǎng)化生化分析實驗時，用鉬酸銨檢測水中磷酸鹽。先繪制標準曲線，配制不同濃度磷酸二氫鉀標準溶液，加試劑后在 700nm 下測吸光度繪曲線。水樣測定時，調(diào)整 pH 后加試劑顯色測吸光度，依標準曲線算磷酸鹽含量。標準曲線中磷酸鹽濃度與吸光度對應(yīng)。水樣測定有數(shù)據(jù)，如某水樣吸光度對應(yīng)磷酸鹽含量。據(jù)磷酸鹽含量結(jié)合標準判斷水體富營養(yǎng)化程度，不同水樣磷酸鹽含量不同，反映污染和富營養(yǎng)化風險差異。

(三)生物與物理的融合

生物體的結(jié)構(gòu)與功能蘊含著物理原理。

內(nèi)容融合：在講解生物結(jié)構(gòu)與功能的時候，采用物理學中的力學知識。如人的骨骼結(jié)構(gòu)承擔著支撐身體、保護內(nèi)臟器官并參與運動的功能，這里面蘊含著力學原理：骨骼好比杠桿系統(tǒng)，關(guān)節(jié)就是支點，而肌肉收縮產(chǎn)生的力則充當動力。以手臂的屈伸動作為例，肱二頭肌和肱三頭肌的收縮與舒張就如同不同杠桿系統(tǒng)中的動力源。植物的蒸騰作用則同物理學中的水分蒸發(fā)和壓強知識有關(guān)聯(lián)，植物體內(nèi)的水分通過葉片上的氣孔以水蒸氣形式散發(fā)出去，這個過程包含水分蒸發(fā)吸熱，可聯(lián)系生活中燒開水時水需要吸收熱能才能由液態(tài)轉(zhuǎn)化成氣態(tài)來幫助理解。而由于蒸騰作用在植物體內(nèi)造成一種向上的拉力，就像物理學壓強差引發(fā)的液體流動一樣，可以通過演示用吸管吸水和傳統(tǒng)壓水井的負壓原理來理解。

方法融合：借助物理實驗儀器來輔助生物教學。例如，講解人體血液循環(huán)系統(tǒng)時，可以用簡單血液循環(huán)模型，利用注射器模擬心室收縮和擴張功能以及單向閥模擬房室瓣，幫助學生直觀體會心臟在血液循環(huán)中的功能。

(四)生物與地理的融合

生物的分布、生態(tài)系統(tǒng)和生物進化與地理環(huán)境密不可分。

內(nèi)容融合：生物群落分布和地理環(huán)境聯(lián)系緊密，如熱帶雨林地區(qū)，天氣炎熱又潮濕，降雨量大，所以生物多樣性豐富，植物高大茂密，動物種類也很多：而荒漠地帶干燥缺水，幾乎沒有什么植被，動物大多耐干旱。探討生物群落分布時，緊密結(jié)合當?shù)氐臍夂?、地形、緯度等地理因素。理解生物與環(huán)境關(guān)系時，通過比較不同環(huán)境生物的特征，如仙人掌和韭菜的氣孔單位面積內(nèi)的氣孔數(shù)量，分析生物對環(huán)境的適應(yīng)性。在生物進化上，引入板塊構(gòu)造學說解釋地理隔離如何導(dǎo)致物種分化。由于地球板塊移動，地理環(huán)境發(fā)生改變，生物因為地理隔絕產(chǎn)生了進化上的差別。

方法融合：在講述生物群落分布的時候，采取地理課堂的地圖分析法，展示世界地圖或者地區(qū)地圖，讓學生標注不同的生物群落分布地帶，剖析這些地方的地理特點，如緯度、氣候、地形等，從而領(lǐng)會生物群落同地理環(huán)境之間的聯(lián)系。

(五)生物與數(shù)學的融合

生物學中的數(shù)量關(guān)系和數(shù)據(jù)處理需要數(shù)學工具。

內(nèi)容融合：生物種群數(shù)量變動與數(shù)學中的函數(shù)和統(tǒng)計知識相關(guān)聯(lián)，如種群增長曲線里面的“J\"型曲線 (N=N_λt ，這里面的 N 代表種群數(shù)量， N_o 表示最初的種群數(shù)量， λ 指的是種群的增長率， Ψ_t 則是時間)以及“S\"型曲線，可以用數(shù)學函數(shù)體現(xiàn)出來。而在生物實驗的數(shù)據(jù)處理方面，像探究光照強度給植物光合作用造成何種影響這樣的實驗，就要用到數(shù)學當中的統(tǒng)計知識，如求平均值、算標準差，用以剖析實驗數(shù)據(jù)是否準確可靠（見表1)。

方法融合：在生物教學中運用數(shù)學邏輯推理法講解生物遺傳規(guī)律。以孟德爾的豌豆雜交實驗為例，引導(dǎo)學生像推導(dǎo)數(shù)學定理那樣剖析親代、子一代、子二代的基因型、表現(xiàn)型及其所占比例，由此得出基因的分離定律和自由組合定律。

二、初中生物教學中跨學科融合的效果評價

（一）促進文化傳承與認同

將中醫(yī)藥、節(jié)氣、古詩詞等傳統(tǒng)文化融入生物教學，顯著提升了學生的學習興趣以及參與度，推動了學生文化認同感的增強，為學生的全面發(fā)展打下了穩(wěn)固的基礎(chǔ)。例如，中醫(yī)“相生相克\"的觀念與生物學范疇內(nèi)食物鏈、生態(tài)平衡的類比，有效地加深了學生對復(fù)雜生物系統(tǒng)及其動態(tài)平衡機制的認識；傳統(tǒng)文化中的“萬物和諧共生”思想，強化了學生對保護生物多樣性、重要性的認識，拓寬了學生對自然生態(tài)倫理的認識范圍；蘊含生物科學原理的傳統(tǒng)文化故事，如“瑞雪兆豐年”，極大地調(diào)動學生對生物學科的興趣，激起他們探究大自然奧秘的欲望。把文化傳承同生物知識的學習過程相融合，學生既領(lǐng)悟生物學原理又體會到傳統(tǒng)文化的獨特韻味，建立起對本民族文化深厚的情感聯(lián)系和自豪感，通過對課堂參與熱情、測試成績以及學生對傳統(tǒng)文化理解深度等多方面加以綜合評判，我們可以很清晰地看到這種跨學科融合教學策略不但有效地達成了生物教學目標，而且推動了傳統(tǒng)文化在現(xiàn)代社會里的傳承與革新，讓傳統(tǒng)文化在新環(huán)境里煥發(fā)新生機。

（二）激發(fā)學生學習興趣

問卷調(diào)查結(jié)果顯示，實施跨學科融合教學之后，超過 70% 的學生表示對生物課的學習興趣明顯提升。學生反饋融合后的教學內(nèi)容更加豐富多彩：生物與地理相融合，可以讓他們欣賞到不同地理環(huán)境下的各種生物奇觀；生物與物理相融合，讓他們對生物體的構(gòu)造與機能產(chǎn)生更為形象化的認知；生物與化學相融合，激發(fā)了學生的好奇心和動手操作意愿。學生課堂參與度顯著增強，部分原本不愛發(fā)言的學生在融合教學中變得活躍，會自發(fā)地提出疑問，并同老師和同學們展開探討。

(三)增強知識整合能力

從學生的作業(yè)情況及考試成績看出，跨學科融合教學有效提升了學生的知識整合能力。面對有關(guān)生物進化和地理環(huán)境之間聯(lián)系的題目時，學生可以綜合利用生物和地理知識來剖析，正確率大幅提升。在校園生態(tài)系統(tǒng)考察活動中， 80% 的學生能夠準確運用生物知識識別超過 80% 的常見動植物種類；利用地理知識， 70% 的學生可以準確分析出至少3種地理環(huán)境因素對生物分布的影響；運用數(shù)學知識，65% 的學生能準確統(tǒng)計出生物數(shù)量及其分布比例，誤差控制在 10% 以內(nèi)。在課外探究活動當中，學生可以把跨學科知識用于解決實際問題，如用生物知識辨別校園里的動植物種類，用地理知識分析校園地理環(huán)境給生物分布帶來的影響，還用數(shù)學知識統(tǒng)計生物數(shù)量及其分布比例。

（四)發(fā)展學生思維能力

在生物與數(shù)學、物理等學科融合教學過程中，學生的邏輯思維能力得到了鍛煉。如教授生物遺傳規(guī)律時，教師像推導(dǎo)數(shù)學公式那樣來組織教學，使學生體會到嚴謹?shù)倪壿嬐评恚环治錾锖臀锢碇械牧W關(guān)系時，用邏輯思維去認識生物結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系?？鐚W科融合教學還給學生提供了思維創(chuàng)新空間，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新思維。例如，將生物與藝術(shù)（美術(shù)）相融合，學生可以用美術(shù)作品表現(xiàn)生物結(jié)構(gòu)或者生態(tài)系統(tǒng)；將生物與信息科技(計算機編程)相融合，學生可以通過編程模擬生物進化的過程，從而引發(fā)自身的創(chuàng)新性思考。

(五)提升教師教學能力

實施跨學科融合教學對教師提出了更高要求，促進了教師專業(yè)發(fā)展。教師需要持續(xù)學習并整合不同學科的知識，在這一過程中，知識整合能力得到了發(fā)展。例如，生物教師要深人學習化學知識，學會怎樣有機結(jié)合化學知識和生物知識?？鐚W科融合教學還要求教師更新教學方法，嘗試融合其他學科的教學法，如在生物與地理融合教學中采用地圖分析法，探索在其他生物主題教學中應(yīng)用創(chuàng)新性教學方法。

三、結(jié)語

初中生物教學中的跨學科融合實踐成效顯著。就學生而言，其學習興趣得以提升，知識整合與應(yīng)用能力、邏輯與創(chuàng)新思維得到發(fā)展。就教師而言，其教學能力有所提高，教學方法亦有所優(yōu)化。然而，跨學科融合教學仍存在一些難點，如教師缺乏足夠的跨學科知識儲備、跨學科教學資源短缺等。對此，需加大對教師的跨學科培訓(xùn)力度，開發(fā)更多跨學科教學資源，進一步推動初中生物教學中的跨學科融合，從而持續(xù)提升初中生物教學水平，切實培養(yǎng)學生的綜合素養(yǎng)，順應(yīng)現(xiàn)代社會對于復(fù)合型人才的需求。

參考文獻：

[1]盧妍，黃超凡.基于跨學科視域下初中生物教學實踐路徑初探[J].智慧中國，2023(5)：74-76.

[2]黃徐豐.跨學科主題學習的邏輯指向[J].中學生物教學，2023(10):1.

[3劉晶.基于學科融合的“探究濕地生態(tài)系統(tǒng)\"教學設(shè)計[J].生物學教學，2023（9)：31-33.

[4]王蕊芬.核心素養(yǎng)背景下初中物理教學情境創(chuàng)設(shè)的思考LJJ.教育理論與實踐，2024（32)：53-56.

責任編輯：丁蔚