化學與生物學在初中課程中的融合路徑

摘 要 在學科交叉融合的教育發展趨勢下，研究初中化學與生物學的融合具有重要意義。文章闡述了化學與生物學課程內容在物質構成、物質循環、能量轉化等角度的關聯性，分析了學科融合對學生跨學科思維、整體認知、實際應用等能力發展的積極影響，并提出學科本質理念、項目式學習、生活案例及小組合作等融合路徑，以期為初中化學與生物學教學融合提供理論與實踐參考，促進學生科學素養提升。

關鍵詞 初中課程；化學；生物學；課程融合

中圖分類號：G424 " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：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

隨著現代科學的迅猛發展，學科之間的界限逐漸模糊，交叉融合成為科學研究與教育發展的重要趨勢。在初中教育階段，化學與生物學作為自然科學領域的重要學科，對學生科學素養的培養起著關鍵作用。然而，傳統教學中化學與生物學往往獨立授課，學生難以察覺兩門學科間的內在聯系，不利于構建系統的科學知識體系。因此，探尋化學與生物學在初中課程中的融合路徑，對于提升教學質量、培養學生綜合素養具有重要的現實意義。

1" 初中化學與生物學課程內容的關聯性

1.1" 物質構成角度的關聯

化學中的原子是構成物質的基本微粒，分子則由原子通過化學鍵結合而成。在生物學領域，細胞作為生物體結構和功能的基本單位，其構成與化學中的原子、分子概念緊密相連。細胞由眾多生物大分子組成，如蛋白質、核酸、多糖等，這些生物大分子的結構搭建基于化學分子結構原理。例如，蛋白質由氨基酸通過肽鍵連接形成多肽鏈，再經過復雜折疊形成特定空間結構；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，進而構建起蛋白質這一生物大分子，支撐著細胞的多種功能，比如作為酶參與細胞代謝反應[1]。

1.2" 物質循環角度的共通

化學中的碳、氮循環是自然環境中重要的物質循環過程。在碳循環中，大氣中的二氧化碳通過植物光合作用進入生物群落，以有機碳的形式存在于植物體內。之后，經食物鏈傳遞，部分碳以呼吸作用或微生物分解等形式返回大氣。同樣，氮循環中，氮氣在固氮微生物的作用下轉化為氨等可被植物吸收的含氮化合物，參與生物體蛋白質和核酸合成，而后又通過生物代謝和微生物作用重新回到環境。生物學中生態系統的物質循環涵蓋這些化學元素的循環過程，生態系統各組成部分，即生產者、消費者和分解者，共同參與物質循環，確保生態系統的物質平衡，與化學碳、氮循環在本質上都是元素在生物與非生物環境間的動態轉換。

1.3" 能量轉化角度的聯系

化學能與生物能在生物體內存在緊密的轉化過程。以光合作用為例，綠色植物利用光能將二氧化碳和水轉化為儲存著化學能的有機物，同時釋放氧氣。這一過程包含復雜的化學反應，光能激發葉綠素中的電子，引發一系列電子傳遞和化學反應，最終將光能轉化為化學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，將儲存的化學能釋放出來，轉化為生物能，用于維持生命活動，如細胞分裂、物質運輸等。呼吸作用過程中，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，實現化學能向生物能的轉變，以維持生命活動的能量需求。

2" 化學與生物學融合對學生發展的積極影響

2.1" 跨學科思維能力的培養

化學與生物學融合的課程教學模式，為學生搭建起從不同學科視角思考問題的橋梁。在傳統單一學科的教學中，學生解決問題的思路往往局限于該學科的知識體系，而跨學科融合促使學生突破這種局限。通過這樣的學習過程，學生學會整合化學與生物學知識，從多維度剖析問題，逐漸形成跨學科思維，面對復雜問題時能提出更全面、創新的解決方案，進而提升綜合素養。

2.2" 整體認知與學習興趣提升

化學與生物學的融合能讓學生對科學知識形成更全面、系統的認知。在常規教學下，教師分別傳授化學和生物學知識，學生易將兩者視為孤立的知識模塊，導致知識碎片化。當兩門學科融合后，學生能清晰地看到其中的內在聯系[2]。這種知識的連貫性與整體性，讓學生認識到科學知識并非零散的片段，而是相互關聯的有機整體。這不僅加深了學生對知識的理解與記憶，還極大地激發了他們的學習興趣。學生不再覺得學習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系的知識世界，從而更積極主動地投入學習。

2.3" 實際應用與問題解決能力培養

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

3" 化學與生物學在初中課程中的融合路徑

3.1" 基于學科本質的理念融合

化學與生物學雖研究范疇不同，但本質上都是對物質世界的探索。化學聚焦于物質的組成、結構、性質及變化規律，從微觀層面剖析原子、分子的奧秘，揭示物質間相互轉化的機理。生物學則著眼于生命現象與生命活動規律，涵蓋從細胞到生態系統等不同層次的生命體系[3]。而生命現象究其本質，是物質運動與化學反應的精妙綜合體現。

在教學融合過程中，教師應深度引導學生從學科本質理解兩者的緊密關聯。例如，在學習化學中氧化還原反應時，可細致聯系生物細胞呼吸的有氧呼吸過程。有氧呼吸中，葡萄糖等有機物在細胞內經過一系列復雜步驟，逐步進行氧化還原反應。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，為生命活動如細胞分裂、物質運輸、肌肉收縮等提供動力。

通過這樣具體且深入的對比，學生能深刻認識到化學原理是解釋生命現象的基石。生物學中各種生命活動，無論是新陳代謝、遺傳變異還是應激反應，都離不開化學層面的物質變化與能量轉換。生物學則是化學在生命領域的具象化呈現，是化學原理在復雜生命體系中的生動演繹。這有助于學生構建統一的科學世界觀，真正理解科學的本質在于對自然規律持之以恒地探索與認知。

3.2" 以項目式學習推動內容融合

項目式學習能夠有效打破學科界限，促使學生在實踐中達成化學與生物學知識的深度融合。教師可以設計“校園生態系統優化”項目，引導學生綜合運用兩門學科的知識。

在項目起始階段，學生從化學視角展開探索。借助專業的化學檢測工具與方法，對校園土壤成分進行細致分析，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，評估其對校園生態的潛在影響。隨后，學生從生物學角度深入研究，全面普查校園植物種類，繪制植物分布地圖，詳細了解不同植物的生態習性，如光照、水分需求等。針對校園內的動物展開調查，關注其棲息環境特點，梳理食物鏈關系，明確各生物在生態系統中的角色。

基于前期調研成果，學生運用化學知識提出土壤改良方案，如依據土壤成分添加合適的肥料，調節土壤酸堿度；利用化學沉淀、過濾等方法凈化水質。同時，借助生物學知識科學規劃植物種植布局，考慮植物間的共生關系，營造互利共生的生態環境；引入有益生物，如蚯蚓改善土壤結構，七星瓢蟲防治害蟲，優化校園生態系統。在整個項目推進過程中，學生不斷在化學與生物學知識間切換，將理論知識切實轉化為實際行動。這不僅加深了他們對知識的理解與掌握，還有效培養了其解決復雜現實問題的能力。

3.3" 利用生活案例實現思維融合

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

以“烹飪過程中的科學”為例，烹飪的每個環節都蘊含著化學與生物學知識[5]。在食材選擇上，生物學知識起著關鍵作用。不同食材富含不同營養成分，如谷類富含碳水化合物，肉類富含蛋白質與脂肪，蔬菜富含維生素和膳食纖維。了解這些知識，能幫助人們依據自身營養需求合理搭配食材。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、水產等不同類別的食材，因生物學特性的不同，烹飪方式也各有不同。

烹飪過程更是化學變化的舞臺。以烹飪紅燒肉為例，肉在加熱時，蛋白質發生變性。蛋白質分子的空間結構在高溫下改變，使得肉的質地由軟嫩變得緊實，這是化學變化引起物理性質改變的體現。與此同時，脂肪分解產生香味物質，如脂肪酸與醇類反應生成酯類，賦予紅燒肉獨特的香氣，這一過程涉及復雜的有機化學反應。而這些變化與豬肉本身的生物學特性緊密相連。豬的品種、飼養方式等生物學因素影響豬肉的脂肪含量、肌肉纖維粗細等特性，進而影響烹飪過程中的變化。比如，土豬因飼養周期長、運動量大，肉質更緊實，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，學生能學會從化學與生物學雙重視角思考問題，逐漸形成跨學科的思維習慣。日后面對生活中的其他現象，如水果保鮮、發酵面食制作等，他們也能主動運用這種思維方式進行分析，顯著提高了思維的靈活性與創新性。

3.4" 借助小組合作促進能力融合

小組合作學習為學生提供了交流互動的平臺，能有效推動化學與生物學能力的融合。教師依據學生在化學與生物學方面的知識儲備、學習能力及思維特點等因素，進行科學合理的分組，確保各小組具備均衡的學科能力基礎。隨后布置“設計環保型生物肥料”的任務。

小組成員依據自身優勢分工協作。化學基礎扎實的學生，運用化學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、復分解等化學反應，合成滿足植物生長需求的肥料。而生物學知識豐富的學生，則從生物學角度出發，全面研究不同植物，如農作物、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。

在討論環節，學生各抒己見，分享從化學和生物學不同學科視角得出的見解。例如，探討如何在保證肥料養分充足的同時，避免對土壤微生物群落造成破壞。面對設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，學生不僅能提升化學實驗操作、數據分析能力，還能鍛煉生物學的觀察、生態分析能力，實現學科能力的融合與提升，同時培養團隊協作與溝通能力。

4" 結語

初中化學與生物學的融合是順應教育發展趨勢、提升學生科學素養的重要舉措。通過深入挖掘課程內容的關聯性，認識學科融合對學生發展的積極影響，并采用基于學科本質的理念融合、項目式學習、生活案例分析及小組合作等多種融合路徑，能有效促進化學與生物學在初中課程中的有機結合。這不僅有助于學生構建統一的科學世界觀，提升其跨學科思維與解決實際問題的能力，還為初中科學教育的改革與創新提供了有益的探索方向。

參考文獻

[1] 耿愛芳.初中生物學課堂跨學科教學的應用[J].文理導航（中旬），2024（12）：40-42.

[2] 鄭春艷.跨學科融合的價值意蘊、現實困境與路徑選擇——以初中生物學教學為例[J].教育科學論壇，2024（28）：19-22.

[3] 朱新利.基于大單元教學的初中生物學創新策略研究[J].中學課程輔導，2024（22）：84-86.

[4] 岳春妹.新課程背景下初中生物學跨學科教學實踐[J].中學生物教學，2024（18）：22-24.

[5] 覃海燕.探究新課標下初中生物學的跨學科融合教學策略[J].中學科技，2024（5）：6-8.

[6] 孫少莉.在初中生物教學中滲透多學科知識——以北師大版初中生物學教材為例[J].教學管理與教育研究，2023（3）：22-24.