基于高中生物学核心素养的跨学科教学例析

长期以来，受应试教育的影响，教师在教学过程中过多将各学科知识传授作为具体课程目标，而忽视了学生综合能力的培养。随着社会的飞速发展，社会上许多亟待解决的环境问题、基因改造问题等也暴露出来，对于这些问题的解决，仅靠单一学科的知识积累是远远不够的。因此，教师在教学过程中必须要将各学科的知识整合起来进行跨学科教学，使学生形成更加系统的知识体系，进而提高学生的核心素养。在新一轮的课程改革中，《普通高中生物学课程标准 （2017年版）》将培养学生的生物学核心素养作为课程宗旨，并强调学科间的联系，提高学生对知识的整合能力和跨学科学习能力。生物学核心素养是公民基本素养的重要组成之一，主要包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任四个方面[1]。通过培养学生的生物学核心素养，使他们能够整合和运用生物学及其相关知识，综合解决日常生活中的问题，尤其是一些跨学科的问题。结合教学实践，本文对基于高中生物学核心素养的跨学科教学提出以下四方面的思考。

一、跨学科教学促进学生形成生命观念

生命观念是生物学核心素养的标志性方面，也是学生生物学核心素养是否达成的一个重要指标。它是指对观察到的生命现象及相互关系或特性进行解释后的抽象，是经过实证后的想法或观点，是能够理解或解释相关事件和现象的品格和能力。若在高中生物学课程中实施关于生命观念的跨学科教学，教师应该有跨学科教学的基础和意识，并且主动去探究学习各学科课程间的整合点，进而通过课程实施去总结跨学科教学的方法和途径，最终提高学生的核心素养。

下面以生物学科和与生物学知识联系紧密的化学学科整合为例，探讨高中生物学教师在教学过程中培养学生生命观念的途径。“细胞的能量 ‘通货’—ATP”选自人民教育出版社高中生物必修一“分子与细胞”模块。在进行这一节教学时，由于学生还没有学习有机化学中的水解反应，无法了解ATP（三磷酸腺苷）的反应过程。教师可以引导学生整合生物学与化学知识，理解ATP水解释放大量能量的原理，形成物质和能量观。

教学过程中，教师首先介绍ATP是由腺嘌呤、核糖和3个磷酸基团连接而成，并展示ATP结构式，进而讲解其水解反应的实质：ATP在水溶液中性质不稳定，在ATP酶的催化作用下，远离腺苷的高能磷酸键 （P-O键）将断裂[2]，在P-O键断裂的过程中，由于生成的ADP（二磷酸腺苷）和Pi（磷酸）具有极强的静电排斥作用，ATP水解时会释放大量的能量。同时，生成的水解产物ADP和Pi在有关酶和能量的作用下会继续生成ATP，从而保证生物体内ATP和ADP的动态平衡。通过这样的过程，不仅使学生深入理解生物学原理背后的反应实质，还能培养学生的生命观念——物质和能量观。

二、跨学科教学促进学生发展科学思维

严谨的科学思维是综合能力培养的前提，它是指尊重事实和证据，崇尚严谨务实的求知态度，运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力。在高中生物学教学中，科学思维的培养仅靠单一学科的教学渗透是远远不够的，必须要结合其他学科进行跨学科教学。

下面，以“物质跨膜运输的方式”为例，谈谈生物学科和物理学科整合后促进学生的科学思维的途径。“物质跨膜运输的方式”选自人民教育出版社高中生物必修一“分子与细胞”模块。在进行这一节教学时，由于部分教师在教授时单纯注重知识灌输，没有从根源引导学生对主动运输的过程进行理解，导致学生对此过程死记硬背，违背了新课标中强调的培养学生学科核心素养这一理念。

教师可以将主动运输的过程和物理模型结合起来进行讲授，即教师可以先结合物理模型引导学生构建细胞膜流动镶嵌模型进行介入，在讲解完主动运输过程后，教师可以引导学生尝试演示此过程，来进一步了解各物质分子通过磷脂双分子层上载体蛋白的动态过程。类似这样运用模型和建模的方法，学生能由表及里地对跨膜运输过程有更深层次和广域的理解，对学生运用科学思维方法阐释生命现象及规律，并解决现实生活中的问题来说，具有重要意义。[3]

三、跨学科教学促进学生深化科学探究

科学探究是学生学习的一种重要方式，它是指能够发现现实世界中的生物学问题，针对特定的生物学现象，进行观察、提问、实验设计、方案实施以及结果的交流与讨论的能力。生物学是一门以实验为基础的学科，高中生物学课程中有许多涉及实验教学的内容。在这些实验中，不论是生物学实验内容还是方法都涉及学科间的内容融合。因此，需要教师进行跨学科教学。

下面，以“种群的特征”为例，谈谈生物学科和数学学科整合后促进学生科学探究的途径。“种群的特征”选自人民教育出版社高中生物必修三“稳态与环境”模块。在本课程中，生物学科使用样方法测定范围内种群密度值，其实样方法在数学学科中是统计学抽样调查法的一部分，教师在讲授过程中可以先拓展抽样调查的有关知识进行铺垫，再讲解样方法就会得心应手，继而组织学生进行实验探究步骤的自主设定和实施，完成实验调查。通过这种方法将生物学和数学两个学科结合起来进行探究，使学生不仅对生物学科学探究实验有更加深入的了解，同时也能促进学生的科学探究能力的提升。

四、跨学科教学促进学生增强社会责任

社会责任是生物学核心素养的重要目标，它是指基于生物学的认识，参与个人与社会事务的讨论，作出理性解释和判断，尝试解决生产生活中的生物学问题的担当和能力。在高中生物学教科书中，许多课程都与生活息息相关，生物学也与人文社会科学有着密切的联系。教师可以引导学生针对社会性科学议题参与讨论并作出理性见解，这是培养社会责任的重要途径。大量涉及生物学知识的社会性科学议题及社会相关内容是进行跨学科教学的重要教学资源。

下面以“细胞的癌变”为例，谈谈生物学科和政治学科整合后促进学生社会责任的途径。“细胞的癌变”选自人民教育出版社高中生物必修一“分子与细胞”模块。在进行这一节教学时，教师可以将生物学上“健康的生活方式与防癌”与有关国家政策结合起来进行拓展。[4]

教师可以拓展山东省卫计委发布的健康提示“公众宜从病因预防、早期诊断、改善生活质量等方面建立三级预防策略，降低罹患癌症的风险”，继而引导学生从以上三个方面总结有关癌症的预防措施，并将这些措施应用到日常生活中，促使学生在严于律己的基础上，主动向他人普及预防癌症健康生活等知识。这样才能对学生情感上的升华起到极大帮助，同时也对学生社会责任的建立具有重要意义。

综上所述，实施跨学科教学不仅能提高学生学习兴趣，增进学生对生物学知识的深层次理解，还能促进学生学习方法的养成和科学观的培养。教师在高中生物学教学过程中应针对跨学科教学方面多思考、多实践、多反思，这样才能确保学生核心素养的提升。