基于高中生物學核心素養的跨學科教學例析

長期以來，受應試教育的影響，教師在教學過程中過多將各學科知識傳授作為具體課程目標，而忽視了學生綜合能力的培養。隨著社會的飛速發展，社會上許多亟待解決的環境問題、基因改造問題等也暴露出來，對于這些問題的解決，僅靠單一學科的知識積累是遠遠不夠的。因此，教師在教學過程中必須要將各學科的知識整合起來進行跨學科教學，使學生形成更加系統的知識體系，進而提高學生的核心素養。在新一輪的課程改革中，《普通高中生物學課程標準 （2017年版）》將培養學生的生物學核心素養作為課程宗旨，并強調學科間的聯系，提高學生對知識的整合能力和跨學科學習能力。生物學核心素養是公民基本素養的重要組成之一，主要包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任四個方面[1]。通過培養學生的生物學核心素養，使他們能夠整合和運用生物學及其相關知識，綜合解決日常生活中的問題，尤其是一些跨學科的問題。結合教學實踐，本文對基于高中生物學核心素養的跨學科教學提出以下四方面的思考。

一、跨學科教學促進學生形成生命觀念

生命觀念是生物學核心素養的標志性方面，也是學生生物學核心素養是否達成的一個重要指標。它是指對觀察到的生命現象及相互關系或特性進行解釋后的抽象，是經過實證后的想法或觀點，是能夠理解或解釋相關事件和現象的品格和能力。若在高中生物學課程中實施關于生命觀念的跨學科教學，教師應該有跨學科教學的基礎和意識，并且主動去探究學習各學科課程間的整合點，進而通過課程實施去總結跨學科教學的方法和途徑，最終提高學生的核心素養。

下面以生物學科和與生物學知識聯系緊密的化學學科整合為例，探討高中生物學教師在教學過程中培養學生生命觀念的途徑。“細胞的能量 ‘通貨’—ATP”選自人民教育出版社高中生物必修一“分子與細胞”模塊。在進行這一節教學時，由于學生還沒有學習有機化學中的水解反應，無法了解ATP（三磷酸腺苷）的反應過程。教師可以引導學生整合生物學與化學知識，理解ATP水解釋放大量能量的原理，形成物質和能量觀。

教學過程中，教師首先介紹ATP是由腺嘌呤、核糖和3個磷酸基團連接而成，并展示ATP結構式，進而講解其水解反應的實質：ATP在水溶液中性質不穩定，在ATP酶的催化作用下，遠離腺苷的高能磷酸鍵 （P-O鍵）將斷裂[2]，在P-O鍵斷裂的過程中，由于生成的ADP（二磷酸腺苷）和Pi（磷酸）具有極強的靜電排斥作用，ATP水解時會釋放大量的能量。同時，生成的水解產物ADP和Pi在有關酶和能量的作用下會繼續生成ATP，從而保證生物體內ATP和ADP的動態平衡。通過這樣的過程，不僅使學生深入理解生物學原理背后的反應實質，還能培養學生的生命觀念——物質和能量觀。

二、跨學科教學促進學生發展科學思維

嚴謹的科學思維是綜合能力培養的前提，它是指尊重事實和證據，崇尚嚴謹務實的求知態度，運用科學的思維方法認識事物、解決實際問題的思維習慣和能力。在高中生物學教學中，科學思維的培養僅靠單一學科的教學滲透是遠遠不夠的，必須要結合其他學科進行跨學科教學。

下面，以“物質跨膜運輸的方式”為例，談談生物學科和物理學科整合后促進學生的科學思維的途徑。“物質跨膜運輸的方式”選自人民教育出版社高中生物必修一“分子與細胞”模塊。在進行這一節教學時，由于部分教師在教授時單純注重知識灌輸，沒有從根源引導學生對主動運輸的過程進行理解，導致學生對此過程死記硬背，違背了新課標中強調的培養學生學科核心素養這一理念。

教師可以將主動運輸的過程和物理模型結合起來進行講授，即教師可以先結合物理模型引導學生構建細胞膜流動鑲嵌模型進行介入，在講解完主動運輸過程后，教師可以引導學生嘗試演示此過程，來進一步了解各物質分子通過磷脂雙分子層上載體蛋白的動態過程。類似這樣運用模型和建模的方法，學生能由表及里地對跨膜運輸過程有更深層次和廣域的理解，對學生運用科學思維方法闡釋生命現象及規律，并解決現實生活中的問題來說，具有重要意義。[3]

三、跨學科教學促進學生深化科學探究

科學探究是學生學習的一種重要方式，它是指能夠發現現實世界中的生物學問題，針對特定的生物學現象，進行觀察、提問、實驗設計、方案實施以及結果的交流與討論的能力。生物學是一門以實驗為基礎的學科，高中生物學課程中有許多涉及實驗教學的內容。在這些實驗中，不論是生物學實驗內容還是方法都涉及學科間的內容融合。因此，需要教師進行跨學科教學。

下面，以“種群的特征”為例，談談生物學科和數學學科整合后促進學生科學探究的途徑。“種群的特征”選自人民教育出版社高中生物必修三“穩態與環境”模塊。在本課程中，生物學科使用樣方法測定范圍內種群密度值，其實樣方法在數學學科中是統計學抽樣調查法的一部分，教師在講授過程中可以先拓展抽樣調查的有關知識進行鋪墊，再講解樣方法就會得心應手，繼而組織學生進行實驗探究步驟的自主設定和實施，完成實驗調查。通過這種方法將生物學和數學兩個學科結合起來進行探究，使學生不僅對生物學科學探究實驗有更加深入的了解，同時也能促進學生的科學探究能力的提升。

四、跨學科教學促進學生增強社會責任

社會責任是生物學核心素養的重要目標，它是指基于生物學的認識，參與個人與社會事務的討論，作出理性解釋和判斷，嘗試解決生產生活中的生物學問題的擔當和能力。在高中生物學教科書中，許多課程都與生活息息相關，生物學也與人文社會科學有著密切的聯系。教師可以引導學生針對社會性科學議題參與討論并作出理性見解，這是培養社會責任的重要途徑。大量涉及生物學知識的社會性科學議題及社會相關內容是進行跨學科教學的重要教學資源。

下面以“細胞的癌變”為例，談談生物學科和政治學科整合后促進學生社會責任的途徑。“細胞的癌變”選自人民教育出版社高中生物必修一“分子與細胞”模塊。在進行這一節教學時，教師可以將生物學上“健康的生活方式與防癌”與有關國家政策結合起來進行拓展。[4]

教師可以拓展山東省衛計委發布的健康提示“公眾宜從病因預防、早期診斷、改善生活質量等方面建立三級預防策略，降低罹患癌癥的風險”，繼而引導學生從以上三個方面總結有關癌癥的預防措施，并將這些措施應用到日常生活中，促使學生在嚴于律己的基礎上，主動向他人普及預防癌癥健康生活等知識。這樣才能對學生情感上的升華起到極大幫助，同時也對學生社會責任的建立具有重要意義。

綜上所述，實施跨學科教學不僅能提高學生學習興趣，增進學生對生物學知識的深層次理解，還能促進學生學習方法的養成和科學觀的培養。教師在高中生物學教學過程中應針對跨學科教學方面多思考、多實踐、多反思，這樣才能確保學生核心素養的提升。