利用跨學科的知識培養學生核心素養

池淮清

摘要 例談如何利用高中生物學新教材“學科交叉”欄目，引導學生從不同學科知識的角度去思考與理解生物學問題，運用跨學科知識去探求生物學知識和規律，從中培養學生的核心素養。

關鍵詞? 高中生物學新教材跨學科知識核心素養培養

中圖分類號 G633.91???????????? 文獻標志碼 B

文件編號：1003-7586（2023）03-0084-02

高中生物學新教材重視不同學科間知識的橫向聯系，一些章節根據教學內容需要，設置了“學科交叉”欄目，要求學生以不同學科的視角思考問題，利用跨學科知識解決生物學問題，以培養學生的核心素養。下文以高中生物學新教材的內容為例，談一談如何根據“學科交叉”欄目中的跨學科知識，引導學生探求生物學知識和規律，培養學生核心素養。

1 利用跨學科知識幫助學生形成生命觀念

教師教學時，如果利用“學科交叉”欄目中的跨學科知識，創設問題情境，激發學生興趣，引導學生從不同學科視角探究生命的物質和結構以及生命活動的過程和規律等，讓學生從中分析生物學現象，解決生物學問題，那么就能幫助學生形成生命觀念。

例如，“細胞中的無機物”一節中的“學科交叉”欄目內容：“關于氫原子和氧原子的結構，請參閱化學教科書”。教學時，教師如果引導學生從氫原子和氧原子的結構以及如何合成水分子這一化學知識出發去探究教材中提出的問題：“水為什么能成為細胞內良好的溶劑呢？它又為什么具有支持生命的獨特性質呢？”就可激發學生的學習興趣，使之積極主動地探求氫原子和氧原子的結構（圖1）。

在含有多個電子的原子中，核外電子具有不同的運動狀態。離核近的電子能量較低，離核遠的電子能量較高，從圖中可得出氧原子電子的能量相對較高。水是由兩個氫原子以共用電子對的方式與氧原子結合而形成的（圖2）。

由于氧原子電子的能量相對較高，因此，氧原子具有比氫原子更強的吸引共用電子的能力，從而使氧的一端稍帶負電荷，氫的一端稍帶正電荷。又由于兩個氫原子以共用電子對的方式與氧原子隨機結合而形成水分子，造成了水分子的空間結構及電子的不對稱分布，使得水分子成為極性分子，因此，帶有正電荷或負電荷的分子（或離子）都容易與水結合。水分子這一獨特結構使其成為細胞內良好的溶劑，它能溶解許多種物質，參與細胞內化學反應，運輸體內營養物質，以及將各個細胞新陳代謝產生的廢物排出體外等，水因此成為支持生命的獨特物質。學生從化學知識角度探究水的結構和功能，將化學知識有機融合在生物學內容中，有利于其生命觀念的形成。

2 利用跨學科知識培養學生科學思維能力

教學時，教師如果把“學科交叉”欄目中的跨學科知識遷移到生物學當中來，引導學生利用科學思維方式把相關學科知識與生物學知識分別進行歸納與概括、演繹與推理、分析與綜合等，讓學生從中找出相關學科知識與生物學知識之間的異同點，那么不僅有助于學生對生物學知識的理解，而且還能有效提升學生的科學思維能力。

例如，“細胞是生命活動的基本單位”一節中的“學科交叉”欄目內容，“1803年，英國化學家道爾頓提出：物質是由不可再分的基本微粒——原子所組成的。原子也是化學作用的最小單位，在一切化學反應中保持不變。他的原子論為許多化學現象提供了清晰的理論解釋，對化學的發展起到了奠基作用”。教學時，教師如果結合教材中有關細胞學說的內容，組織學生交流討論，分析比較原子論與細胞學說，就能發現如下特點，見表1。

學生通過條分縷析，明白了細胞學說像原子論之于化學一樣對于生物學的發展具有重大意義，知道了細胞學說被恩格斯列入19世紀自然科學三大發現之一的原因。學生不僅掌握了細胞學說，而且還有效地提升了科學思維能力。

3 利用跨學科知識培養學生科學探究能力

教學時，教師如果利用“學科交叉”欄目中的跨學科知識，組織學生開展實驗探究學習，讓學生在動手和動腦的活動中，發現問題，解決問題，那么不僅可以加深學生對生物學知識的理解，提升其知識應用水平，而且還可培養學生的科學探究能力。

例如，“細胞中的無機物”一節中的“學科交叉”欄目內容：“關于比熱容等相關知識，請參閱物理教科書，并與同學交流它們的含義”。教學時，教師可以組織學生學習討論比熱容這一物理概念，引導學生實驗探究教材中有關水的特性，即水具有較高的比熱容，其溫度相對不容易發生改變。學生興趣盎然，他們首先通過學習理解了比熱容的概念，即指單位質量的某種物質升高（或下降）單位溫度所吸收（或放出）的熱量。接著，他們上網查閱了水的比熱容與煤油的比熱容大小。最后通過交流與探討，學生設計了比較水和煤油比熱容的實驗方案：①在兩個相同大小的燒杯中分別裝入100 g 的水和100 g 的煤油。②用兩支溫度計分別測出水和煤油的初溫。③在燒杯中分別放入功率相同的電熱器，加熱相同的時間，使水和煤油吸收相同大小的熱量。④用溫度計分別測出水和煤油的末溫。⑤末溫減去初溫，計算出水和煤油在吸收相同熱量的情況下分別升高的溫度。學生們按照實驗方案進行了實驗。實驗結果發現水和煤油在相同時間吸收相同熱量的情況下升高的溫度卻不同，煤油的溫升約是水的溫升的兩倍，說明水的比熱容較高，溫度相對不容易發生改變。學生通過跨學科知識的學習和實驗，激發了學習熱情，提高了科學探究能力。

4 利用跨學科知識培養學生社會責任意識

教學時，教師如果利用“學科交叉”欄目中的跨學科知識，要求學生通過圖書、報刊、音像和網絡等多種媒體了解我國及學校周邊地區中與學生現實生活相關的問題，引導學生利用跨學科的知識思考與生物學有關的社會問題，參與社會決策，那么就能培養學生的社會責任意識。

例如，“生物有共同祖先的證據”一節中的“學科交叉”欄目內容：“沉積巖是指成層堆積的松散沉積物固結而成的巖石。”教學時，教師可以組織學生上網觀看央視《地理中國》、《進化》等與生物進化內容有關的紀錄片。紀錄片給學生帶來強烈的視覺、聽覺以及情感方面的沖擊，學生能夠從中直觀地認識到分布在地殼表層的沉積巖是由風化的巖石顆粒，經大氣、水流、冰川的搬運作用，到一定地點沉積下來，受到高壓的成巖作用而逐漸形成的。因此，沉積巖的層理有地球氣候環境變化的信息，保留了許多地球的歷史信息，包含了大量的古代動植物化石。通過觀看紀錄片，了解科學家以沉積巖的地層中挖掘出的大量古代動植物化石為研究對象來研究地球和生物進化的歷史，學生深刻地認識到人類不僅是生物進化的產物，還對其他物種進化產生影響，不少物種因受人類活動的影響走向絕滅，因此，地球上的所有生物必須在相互依存、相互制約中生存和發展，人類和其他生物的和諧生存與發展始終有益于生物多樣性，保護生物多樣性是每個人應盡的責任。教師把課堂知識引向課外，引導學生關注社會問題，參與保護環境的行動，有利于培養學生的社會責任意識。

總之，高中生物學教材設置“學科交叉”欄目，旨在激發學生學習欲望，發揮學生主體作用，引導學生運用跨學科知識解決生物學問題，拓寬學生的知識面，培養學生對自然科學的探究熱情，從而有效提升學生的生物學科核心素養。