創新思維理念下的高中化學與生物學科交叉融合路徑

摘 要：化學和生物兩大學科之間往往會涉及十分豐富的化合物研究，加上實驗教學在技術手段方面的相通性，多元化社會對人才要求更為嚴格的時代背景下，促進化學和生物學科進行交叉融合具有十分重要的意義。本研究在簡要探討高中化學和生物學科交叉融合的重要契機基礎上，分析了其中的核心素養要求，并基于創新思維理念深入討論如何促進高中化學教學和生物學科進行交叉融合，以期能夠為實際教學工作提供更為有價值的參考依據，實現高素質人才培養目標。

關鍵詞：高中化學教學；交叉融合教學；核心素養要求；跨學科融合

科學技術的飛速發展不僅深刻改變了人類的生產生活方式，也對教育領域帶來新的挑戰與機遇。特別是在基礎教育階段，如何培養學生的創新思維、跨學科整合能力以及解決實際問題的能力，成為教育改革的重要議題。高中化學與生物學作為自然科學領域的兩大支柱學科，其內在的知識體系雖各有側重，卻又緊密相連、相互滲透。探索高中化學與生物學科之間的交叉融合路徑，不僅有助于拓寬學生的知識視野，更能在實踐中激發學生的創新思維，為他們未來在科學研究、技術創新等領域的發展奠定堅實的基礎[1]。

一、高中化學教學和生物交叉融合的契機與核心素養要求

（一）交叉融合契機

1.學科內容的互補性

化學與生物學在探索元素與化合物的奧秘時展現出顯著的互補性，這種互補性為兩學科的交叉融合鋪設了自然的橋梁。以糖類（即碳水化合物）為例，在生物學領域，它們被視為生命活動不可缺少的能量源泉；而在化學的語境下，糖類的研究則側重于其精細的分子結構及其所含的官能團特性。這種雙重視角不僅豐富了學生對糖類的理解，還促進了學科間的相互啟發。另外，生物體內紛繁復雜的生命過程，諸如光合作用與呼吸作用，其本質均蘊含著一系列精妙絕倫的化學反應。化學知識的融入，使學生能夠穿透現象的表面，深入剖析這些生命過程背后的化學機制；而生物學的視角則賦予這些化學反應以生命的意義，讓學生直觀感受到它們在維持生命活動、促進生物體生長與繁衍中的關鍵作用。

2.實驗教學的相互支撐

在實驗教學的廣闊天地里，無論是化學還是生物實驗，均展現出實驗方法上的高度共通性，諸如實驗設計的嚴謹性、數據收集的系統性以及數據分析的科學性等，這些共同點為學科間的交叉融合提供了堅實的基礎。通過這一融合過程，學生能夠接觸到更為全面的實驗技能，從而有效提升他們的實驗設計與實際操作能力。比如，在面對某些在單一學科框架下難以獲得完整闡釋的實驗對象時，學科交叉融合的優勢便凸顯無遺。它鼓勵學生跨越學科的界限，從多維度、多視角出發，對實驗現象進行深入剖析與解讀。這種綜合性的分析方法，不僅能夠揭示出隱藏于現象背后的復雜機制，還能幫助學生構建更加完整、立體的知識體系，從而實現對實驗現象及其基本原理的深刻理解。

3.學科發展需求

在科學探索的不斷深化與拓展中，跨學科知識與方法的需求日益凸顯，成為推動各領域進步的關鍵力量。在此背景下，促進化學與生物學科的交叉融合，不僅順應了科學發展的必然趨勢，更是培養具有跨學科思維與創新能力的杰出科研人才的重要途徑。面對現代社會對人才需求的多元化轉變，那些能夠跨越學科界限，靈活運用多學科知識與技能的人才，無疑更具備競爭優勢和廣闊的發展前景。因此在高中化學教學實踐中，積極推動與生物學科的交叉融合，不僅能夠豐富教學內容，提升學生的學習興趣與綜合能力，更重要的是，它能夠為學生未來的職業發展奠定堅實的跨學科基礎，更好地滿足社會對多元化、復合型人才的需求[2]。

（二）核心素養要求

1.跨學科知識整合能力

學生需具備識別、理解并有效整合化學與生物學科間相關知識的能力，以此構建起跨學科的知識體系。這一能力體現在他們在理解糖類在生物學中作為能量來源的基礎上，進一步從化學角度闡釋其分子結構與官能團特性；同時在探討生物體內復雜化學反應時，能夠自如地結合化學原理進行深入剖析，形成對生命現象的全景式認知。

2.跨學科思維能力

學生應能夠靈活運用化學與生物學的思維方式，從多維度、多視角審視問題，形成全面而深刻的認識。例如，在探討基因表達調控機制時，學生不僅能夠掌握生物學中的遺傳規律，還能將其與化學中的分子機制相結合，進行綜合分析；在應對環境污染挑戰時，學生則能從化學污染物的性質與生物降解途徑兩個維度出發，進行全面思考，提出更為科學合理的解決方案。

3.跨學科問題解決能力

面對復雜多變的現實問題，學生需展現出運用跨學科知識與技能解決實際問題的能力。在藥物研發領域，學生能夠將化學合成方法與生物學實驗技術巧妙結合，設計并驗證新型藥物分子；在農業生產中，他們則能利用化學肥料提高土壤肥力，同時結合生物防治技術減少病蟲害，實現作物產量與品質的雙重提升。

4.跨學科創新能力

在跨學科領域，學生應具備發現新問題、提出新觀點與新方法的能力，推動學科間的交叉融合與創新發展。例如，在生物材料研究領域，學生可結合化學合成技術與生物相容性原理，開發出具有創新性的生物材料；在環境治理領域，他們則可提出將化學處理與生物修復技術有機結合的創新性方案，為環境保護事業貢獻智慧與力量[3]。

二、創新思維下高中化學教學與生物的交叉融合策略

（一）提高化學教師的學科理解力水平

1.更新教學理念

教師在新課程改革過程中始終扮演著不可或缺的重要角色，促進學科交叉融合教學對教師的學科教學理念具有十分嚴格的要求，教師在其中需要充分意識到學科交叉融合的必要性與重要性。在直面新高考改革帶來的嚴峻挑戰之際，化學教師須持續深化自我，不斷拓展外延知識體系，以確保在未來的教育變革中穩固立足。因此教師應積極擁抱跨學科學習的理念，特別是加強對生物學科知識的學習與掌握。通過深化對生物學內容的理解，化學教師可以在化學教學過程中，更加自然且有效地融入生物學知識，促進兩大學科的緊密合作與交叉教學。這種跨學科的教學策略不僅能夠豐富化學課堂的教學內容，還能幫助學生構建更加全面、立體的知識網絡，從而更好地適應新高考綜合科目改革對綜合素質和跨學科能力的要求。通過跨學科的知識融合，學生能夠形成更為寬廣的知識視野和更加靈活的思維方式，為未來的學習和生活奠定堅實的基礎。

2.強化交叉融合意識

在高中化學教學領域，推動與生物學科的深度交叉融合，首要任務是樹立并強化教師的學科交叉滲透意識。這要求教育界加強對教師群體的在職教育與自我學習激勵，以不斷拓展教師的知識儲備、深化教學理論并豐富實踐經驗。面對新高考改革的浪潮，教師唯有通過持續地自我提升與學習，方能從容應對挑戰，確保學生德智體美勞全面發展目標的實現。為實現這一目標，教師應秉持謙遜好學的態度，積極把握各類深造機會。在職教育成為提升教師能力的重要途徑，它允許教師利用業余時間，系統地學習如生物學等交叉學科知識。

3.加強學科交叉教學實踐，推動教學創新與發展

實踐作為檢驗真理的基石，對于實現學科交叉融合教學的長遠發展至關重要。教師應緊密依托新課程改革理論的指導，勇于嘗試、大膽實踐。在教學設計環節教師應以化學為核心，巧妙融入生物學科的交叉內容，確保教學內容主次清晰、目標明確，以高效推進交叉融合教學的實施。為實現這一目標，教師可靈活運用多種教學策略，如對比法、類比推理法、思維導圖及生物圖化學用等，以豐富教學手段、提升整體教學效果。在實際教學過程中教師應密切關注學生對交叉學科知識的吸收情況，避免急功近利或機械灌輸，而是應依據考試大綱對化學與生物的具體要求，進行有針對性地補充與融合。教師還需通過問卷調查、個別詢問等方式，及時了解學生的學習反饋，準確把握其理解程度，及時調整教學策略，修正教學實踐中的偏差與不足[4]。

（二）重新組織學科知識順序

在教學實踐中，化學與生物學科的交叉融合現象凸顯了兩本教材在知識整合層面的一個顯著挑戰：即交叉內容的時間安排上存在顯著的不協調性和非同步性。不僅導致了大量相關知識點未能適時同步呈現，還對教師教學策略和學生知識構建產生了深遠影響。以高中化學課程中的有機化學教學為例，許多地區選擇將其安排在高一年級下半學期或高二年級上半學期進行，而與此緊密相關的生物有機化學內容卻提前至高一年級上半學期教授。這種時間上的錯位，使得化學教師在嘗試進行學科交叉融合時面臨困境。一方面部分化學教師可能誤以為學生在生物課上已掌握相關知識，從而在化學課程中省略了深入的教學環節；另一方面由于對學生實際學習進度的掌握不足，一些化學教師在融入生物學知識時顯得不夠自然和深入，教學內容顯得生硬且淺顯，難以有效實現化學與生物學科的深度交叉融合，進而影響了教學任務的全面完成及教學目標的達成。所以在優化學科間知識整合的時間安排，加強教師對學生跨學科學習進度的了解，以及提升教師在交叉融合教學中的靈活性和深度，成為當前教學實踐中亟待解決的關鍵問題。

（三）積極開發學科交叉融合校本課程

教師在學科知識整合過程中充分應用好校本課程改革契機，開發出適宜化學和生物進行交叉融合的跨學科校本課程，在交叉融合校本課程中可以幫助化學教師得以更為順利地開展學科交叉融合教學。另外需要注意，在當前教育體制下，教師群體普遍聚焦于單一學科的精耕細作，教學活動及教師間的交流多局限于本學科內部，如集體備課與研討會等，導致跨學科間缺乏實質性的業務探討與合作。隨著新高考改革的深入推進及其所引領的教育發展趨勢，綜合型學科的設立與學科間內在聯系的強化成為新焦點。這就要求化學教師不僅要深耕本領域，更需打破傳統界限，展現開放與包容的教學態度。化學教師應主動破冰，積極尋求與其他學科教師的合作契機，共同探索知識的跨界融合。這包括但不限于跨學科聽課評課活動，通過親身體驗不同學科的授課方式，拓寬教學視野；積極參與其他學科的教研研討，深化對學科間相互支撐與促進的理解；乃至攜手開展交叉滲透的科研項目，以研究帶動教學，教研相長，不僅促進學生綜合素養的全面提升，也推動教師自身跨學科專業能力的飛躍。在此過程中，化學教師將不再是孤軍奮戰，而是作為教育共同體的一員，共同為學生的全面發展與自身專業成長貢獻力量[5]。

（四）學科交叉融合教學中的關鍵注意事項

1.把握好教材融合

化學教師在教學實踐中，應審慎而智慧地處理交叉學科知識的整合與取舍，關鍵在于精準把握教材融合的度。不僅需深入研讀化學學科的考試大綱與要求，還需對生物學科的教學目標及大綱內容有所涉獵，確保在化學教學中能夠自然、順暢地將相關生物知識融入教學目標體系之中。避免為追求形式上的交叉融合而盲目堆砌內容，勇于舍棄那些與化學核心教學無直接關聯或貢獻度低的生物知識，確保教學的精準與高效。在促進學生深入理解化學知識的考量下，教師應大膽而細致地進行教學準備與講授，精準拿捏交叉學科教材融合的平衡點，對交叉滲透的內容進行科學合理的篩選與整合。不僅加深學生對化學知識的理解和掌握，還能在跨學科視角下拓寬學生的視野，進一步提升學科交叉融合教學的整體效果與質量。

2.把握好“教、學、評”一體化

教學實踐中需深度融合“教、學、評”一體化模式，這一體系通過學生自評、同伴互評與教師評價等多維度互動，共同促進學生的全面發展，特別是化學學科核心素養的培育。在推進學科交叉融合教學的進程中，充分發揮教學評價體系的積極作用，不僅是激勵學生主動學習、教師創新教學的關鍵，也是衡量教學效果、調整教學策略的重要依據。因此教師需構建一套契合交叉學科教學特點的評價標準，確保評價既能反映學生的綜合素養提升，又能激勵教師勇于探索和實踐跨學科教學的新路徑，教師將更加自信地投身于跨學科教學的探索與實踐之中，共同推動教育教學的創新與發展。

結束語

高中化學教學與生物學的交叉融合不僅是學科知識的簡單疊加，更是教育理念的深刻變革與教學模式的創新實踐。通過挖掘學科內容的互補性，強化實驗教學的相互支撐，以及順應學科發展的迫切需求，在其中為學生搭建起了一座連接化學與生物學的橋梁，使其學習之旅變得更加豐富多彩，也更具挑戰性和深度。在核心素養的引領下致力于培養學生的跨學科知識整合能力、跨學科思維能力、跨學科問題解決能力以及跨學科創新能力，不僅要求學生掌握扎實的學科知識，更要求具備寬廣的視野、靈活的思維和勇于創新的精神。未來需要繼續深化對化學與生物學交叉融合的探索，不斷提升教師的學科理解力和教學創新能力，積極開發符合學生發展需求的校本課程，并注重在融合教學中把握好教材融合的度與“教、學、評”一體化的實施，使高中化學教學與生物學的交叉融合定能綻放出更加璀璨的光芒，為學生的全面發展和終身發展奠定堅實的基礎。

參考文獻

[1]鄭好偉.高中化學與多學科交叉融合的教學研究[J].數理化解題研究，2024（3）：117-119.

[2]劉姍.基于“穩態與平衡觀”的跨學科知識在高中生物學教學中的應用[J].中文科技期刊數據庫（全文版）教育科學，2022（6）：3.

[3]張玉霞.高中生物探究實驗中融合化學知識培養學生創新意識的原則[J].試題與研究：教學論壇，2021（7）：43.

[4]楊延芳.“綠色化學理念”在高中化學教學中的滲透研究[J].中外交流，2021，28（3）：1553.

[5]丁國權.基于認知彈性理論的高中化學教學設計研究[J].基礎教育研究，2021（16）：2.