初中生物学、化学跨学科教学初探

林亚

摘要 从生活实际情境出发，选择生活中的真实问题“面粉发酵”作为跨学科学习主题，带领学生探究面粉的发酵方式及发酵原理，让学生亲历探究性学习构建和整合的过程，并通过跨学科概念图的构建，帮助学生围绕主题“面粉发酵”，进行生物学、化学学科知识的学习，帮助学生以跨学科的视角认识与理解问题。

关键词 生物学 化学 跨学科概念图

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

科学是一个整体，对自然界的了解和探索需要综合运用多学科知识。生物学与化学在知识与方法上方面均有密切的关联，化学对于解释生命本质起到重要作用，生物学的发展为化学研究开辟了新的领域。为了让学生能够从跨学科的视角去了解与探索生活中的现象与问题，教师需要适當地去除学科间的壁垒，进行生物学与化学的跨学科教学。跨学科教学的一种比较有效的方式是主题式教学，即围绕某一主题，引导学生从不同学科视角对主题相关知识进行建构，将原本没有直接联系的学科有机地融合在一起，其互相补充与促进，从而提高学生能力、促进学生发展。下面以“探究面粉发酵的方式及原理”为例，从跨学科知识的整合、课堂教学的组织、双师的配合三个方面对跨学科主题式教学的实践活动进行初步探索。

1跨学科知识的整合

课例“探究面粉发酵的方式及原理”来源于生活中的实际问题——馒头制作。馒头在制作时需要经过“醒面”这一步骤，而这个步骤其实就是发酵。面粉发酵方式有很多种，有先用酒曲发酵，然后加入苏打或小苏打进行酸度调节的；有直接使用泡打粉发酵的；也有用酵母粉进行发酵的……因此不同的人对“面粉发酵”这一概念的理解也不尽相同，有的认为仅是无机物之间的化学反应，有的则是认为是利用了酵母菌呼吸的产物（生物化学反应）。但无论用何种方法发酵，其本质都是通过发生化学反应产生气体作用（二氧化碳）使面团内部产生气孔，蒸熟后才会蓬松。

笔者参考2010年陈英和等提出的“跨学科概念图”的构建方法，围绕“面粉发酵”这一主题，从生活中的事实案例（实例）出发，抽象出一般概念，再进一步归纳、抽象出具有学科取向的核心概念，最后从跨学科的视角整合出跨学科核心概念，构建了“面粉发酵”跨学科概念图（图1）。跨学科概念图的使用，有助于学生对学科之间知识的联系以及对问题本质的认识。

2课堂教学的组织

本课以科学探究课的形式展开，在教师的指导下，学生进行“面粉发酵方式及原理”的探究，亲历“提出问题——作出假设——实验设计——进行实验——观察结果——得出结论”的过程，在实践中对科学知识进行建构，从而将感性的生活经验上升为理性的科学认知。

（1）提出问题：教师提问：“由面粉变成馒头需要发酵吗？”同时PPT提出生活中常用的泡打粉、小苏打、酵母粉等。教师追问：“不同的发酵方式蒸出来的馒头有区别吗？”

（2）作出假设：学生做出相应假设：由面粉变成馒头需要发酵，不同的发酵方式蒸出来的馒头可能在外观、蓬松度、味道、口感上有差别。

（3）设计实验：学生分组讨论，进行实验方案的设计，并在全班进行交流分享，最终得到如表1所示的实验方案。教师需要强调控制变量思想在实验设计中的应用。

（4）进行实验：全班分为四组，每组6名学生（本校实施选课走班制，通常一个班不超过24名学生），每一个组分别承担实验设计中的一组实验。实验过程包括和面、醒面、切面、蒸馒头。在等待醒面的15 min内，首先安排学生花5～6 min阅读材料，了解酵母菌、碳酸氢钠、泡打粉的相关知识。再让学生结合所学知识，观看演示实验：化学教师演示碳酸氢钠的两种化学反应——加热分解以及与酸（白醋）的反应，并分别使用澄清石灰水验证所产生的气体是二氧化碳；生物教师演示酵母菌产生气体，并使用澄清石灰水验证所产生的气体是二氧化碳。演示实验直观地向学生揭示了面粉发酵的不同原理。

（5）观察结果：每组蒸好四个馒头，装在事先贴好标签的碟子里，并分别给其他组各一个。这样，每组都有经4种不同发酵方式（D组为未发酵的空白对照）蒸出来的馒头。以小组为单位，学生对馒头的外观、蓬松度、味道、口感进行观察与体验。

（6）得出结论：学生总结得出，由面粉变成馒头需要发酵，不同的发酵方式蒸出来的馒头有显著区别，主要区别如表2所示。

（7）交流反思：探究结束后，学生自然生出许多问题：如经酵母粉发酵出的馒头为什么味道发酸、色泽发黄？是否可以结合每种发酵粉的优点，进行多种发酵粉的混合发酵呢？不同的发酵方式蒸出来的馒头在营养成分上是否有区别？由于课堂时间有限，这些问题将由学生在课后通过查阅资料、线上交流探讨等形式解决。

（8）总结提升：学生在教师的引导与帮助下，完成跨学科概念图的补充与完善，对面粉发酵的原理进行总结，同时对“面粉发酵”这个现象有了更为本质的认识——无论用何种方法发酵，其本质都是通过发生化学反应产生气体（二氧化碳）使面团内部产生气孔，蒸熟后才会蓬松。

3双师的课堂配合

为创设真实的教育情境，凸显课程的专业性，本课在厨艺教室进行，并采取生物学、化学（兼职厨艺教师）双师共同授课的模式：全程由两位教师分工配合进行教学活动，同时又各自偏重本学科知识的讲解与实验演示。教师的分工与配合如表3所示。

4教学反思

本课例从生活实际情境出发，选择生活中的真实问题作为学习主题，大大激发了学生的热情与兴趣。在教学设计上，本课例遵循科学探究的基本流程，强调科学方法（如控制变量法、观察法）的掌握，同时能科学地统筹规划课堂时间，学生们在各个环节活动中松弛有度，效率较高。最后，通过跨学科知识整合媒介“跨学科概念图”，帮助学生对围绕该主题的生物学、化学知识进行科学地建构，有助于学生形成良好的知识结构，加深对问题本质的认识。该课例为初中生物学、化学跨学科教学的内容与形式提供了重要参考。