初中生物学跨学科实践活动设计与探索

李 芳 (北京师范大学附属实验中学 100032)

新课标规定了“生物学与社会·跨学科实践”主题占生物学课程学习时间和内容的10%,与其他学科的主题有明显区别。这一主题强调了“做中学、用中学、创中学”的理念,体现了育人方式的转变,跨学科实践作为育人方式改革的先锋,撬动生物学科其他专题的学习以及不同学科之间在实际情境问题解决过程中的深度知识融合。生物学课程要培养的核心素养中的探究实践主要包括科学探究和跨学科实践,其中科学探究是学习的重要方式,跨学科实践是扩展视野、增强本领的主要途径,探究实践是创新型人才的重要标志。

一、初中生物学跨学科实践的内涵及实施的必要性、可行性

1.生物学跨学科实践的内涵

生物学跨学科实践是通过整合不同学科的知识和方法,培养学生跨学科思维和实践能力,提升生物学核心素养。通过运用生物知识解决实际问题,学生可以加深对生物学概念和原理的理解,并培养实践技能、综合思维能力、创新能力以及社会责任感。生物学跨学科实践的内涵体现在知识整合与应用、实践能力培养、综合思维与创新能力以及社会意识与责任感等方面。知识整合与应用,如运用数学知识计算生物数据,运用化学知识解释生物现象,运用地理知识分析生态系统等;实践能力培养,通过实际操作、观察和数据分析,学生可以加深对生物学概念和原理的理解,培养观察、实验设计、数据处理和科学推理等实践技能;综合思维与创新能力,生物学跨学科实践要求学生进行综合性思考、分析和创新。学生需要整合不同学科的知识和方法,探索新的解决方案和创新的思路,培养系统思维和创新思维能力;社会意识与责任感则是通过参与实践活动,学生可以认识到生物学与社会和环境密切相关,培养保护生物多样性、弘扬生物伦理观念以及关心保护环境的社会意识和责任感。

2.初中生物学跨学科实践的必要性及可行性

现实生活中复杂问题的解决很难依靠单一学科知识完成,需要借助多个学科的力量,打破学科之间的界限,将科学视为一个整体,多个学科的知识、技能以及思维方式等在具体情境下有机地结合起来,更有利于解决真实的问题。知识的运用过程实现“学以致用”,可以有效增强学生的兴趣和学习动力,有助于培养学生解决实际问题的能力,提高分析、综合和创新能力,培养学生的社会责任感和实践能力。

生物学与实际生活联系密切,与其他学科存在着相互关联的知识体系,学校可以通过组织课堂内外的实践活动,搭建多学科合作的平台,让学生从实践中学习,提高其应用知识解决问题的能力。学校可以整合不同学科的教师资源,共同设计和组织跨学科实践活动,提高师生对不同学科的整体认识。

二、生物学跨学科实践的实施策略

1.生物学跨学科实践需要借助家庭、学校、社会等多方资源

由于跨学科实践的“实践性”,该部分教学内容的完成不应仅局限于校内课上开展,还需要多方资源形成合力,为教学提供更为广阔的实施平台。首先,家庭是孩子成长的重要环境之一,家庭在生物学跨学科实践中扮演着重要角色。家庭可以为孩子提供丰富的学习资源和环境,如有机蔬菜种植、家庭菜园等,这些活动可以让孩子亲身体验生物学知识,并培养他们的实践能力。其次,学校是开展跨学科实践的重要场所。学校可以通过建立跨学科合作的教研组、制定跨学科课程、组织各类跨学科实践活动等方式,给学生提供丰富的实践机会。学校还可以整合不同学科的教师资源,共同设计和组织跨学科实践活动,提高学生对不同学科的整体和全面的认识。再次,社会资源是实施初中生物跨学科实践的重要保障。社会资源包括科研机构、博物馆、科学园区等机构,不仅可以为学生提供学习环境和实践机会,还可以提供专业知识和帮助。

2.初中生物学跨学科实践实施内容方案

(1)“植物的生活”跨学科实践

“植物的生活”为七年级上册的主题内容,利用学校的植物园和家庭的阳台,引导学生设计并实践“爱心菜园”的活动,了解植物的生长过程和生态环境对植物生长的影响。

绿色植物在生物圈中充当着生产者的角色,其光合作用对于自身和其他生物的生存和生长至关重要。在这个活动中,学生可以结合家庭阳台的空间,运用物理学原理,设计出适用于特定空间的栽培容器。在容器设计时,需综合考虑透水性、透气性以及光照接受程度等因素,还需要关注种植容器的设计、滴灌给水系统的优化以及温度的适宜控制。这不仅需要关注植物生长的需求,还需要运用“尺度、比例和数量”等跨学科概念,将工程学、科学、物理学等多个学科知识融合应用,从而提升学生的探究实践能力。根据所选蔬菜的属性,学生需要了解不同植物对氧气的不同需求,通过调控营养土和蛭石的比例,控制土壤的透气性。在播种初期,学生将进行种子结构的观察,探究种子萌发的条件,记录萌发后植物的营养生长过程以及生殖生长情况等一系列过程。对于那些带有食用果实的蔬菜,学生可以辨识花的结构,尝试人工传粉,了解传粉受精的过程,从而进一步理解杂交的概念。根据不同肥料的功能,学生可以选择合适的肥料,促进植物的营养生长或生殖生长,以达到提高产量的目的。通过参与“爱心菜园”的种植活动,学生不仅能持续地亲身参与劳动,实现学以致用,还能深刻理解植物的生长环境以及生命历程。同时,学生将不同学科知识进行综合运用,认识到通过所学知识可以应对现实生活中的挑战。这样的实践能够激发学生解决难题的兴趣,培养他们的好奇心,愿意积极尝试更多的挑战。

(2)“生物与环境”跨学科实践

七年级上册的“生物与环境”主题深刻揭示了生物与环境之间相互依赖、相互影响的紧密联系。为了让学生切身体验环境保护的重要性,并认识到中学生自身应当成为生态文明的实践者,以环境调查和动物保护为切入点,组织学生了解学校周边或居住区的环境状况,收集数据并对其中的问题和原因进行分析。在这个过程中,学生将通过对不同区域进行水质检测、空气质量检测等活动,学习如何使用不同类型的传感器,并运用数学知识对不同水质数据进行比较分析,推测差异可能的原因,并提出有效的改进措施。在解决真实问题的过程中,学生将有意识地应用仪器设备和技术手段,并结合学科知识进行科学、合理且大胆的探索。

通过实地进入市内各大公园,学生将对动物的栖息情况进行考察,观察并记录不同动物的行为和生活习性。学生可以观察鸟类、昆虫等野生动物的栖息环境,了解它们的食性、繁殖模式等特点。同时,学生还将了解公园的运作模式,如开放时间、时长以及客流量等情况。他们将分析不同动物所面临的威胁,并根据所收集到的数据进行综合分析。学生将提出游客应避免的人类活动,以及公园管理应加强的保护措施。通过这些实践活动,学生不仅将提升社会责任感和环境保护意识,认识到环境保护的重要性,还将培养解决环境问题的意识和能力。

(3)“人体生理与健康”跨学科实践

结合七年级下册“人体生理与健康”专题内容,旨在提高学生对人体生理和健康的基本认识和理解,培养学生的实践操作和科学思维能力。根据中国居民健康饮食金字塔按照季节选择时令蔬菜,尤其是可以使用“爱心菜园”自己种植的蔬菜,设计出合理的菜谱,努力每周为家人准备一次“爱心餐”,并至少每周两次为家人做午饭或晚饭。在制作食物的过程中,不仅会涉及到位于营养金字塔最底端的食物,如面包、馒头、米饭、米糕、面条、蛋糕等的制作,还会在后期的烹饪加工中创作出富有特色和创新的美食。学生将根据人体所需的营养成分以及不同食材所含的能量,进行对营养成分的分析和计算,从而科学而合理地为家人搭配健康的饮食。通过对研究期间膳食方案的探究,学生将评估这些方案对家人体重和BMI指数的影响,并深入研究饮食对身体健康的影响。这一过程不仅将提升学生的生活自理能力,还将传递健康生活理念给家人。

以上设计的活动旨在促进初中生对生物学及相关学科知识的理解和应用。通过实践活动,学生将培养实践能力、综合思考能力和创新能力,进而提升跨学科能力和综合素养。

3.生物学跨学科实践的多元化评价方式

与传统的评价方式不同,跨学科实践的评价应该兼顾过程性表现评价和作品成果评价。实践活动的过程性记录是过程性评价的重要依据,同时讨论活动、议题、改进方案等过程性成果均应作为评价的重要组成部分。作品成果主要通过结果展示和分享在班级进行展示,可以通过海报、报告、演示等形式让学生互相学习和交流。此外,学生还需要对整个实践活动进行总结和反思,回顾自己学到的知识和技能,思考实践活动的意义和应用,提出改进和进一步研究的建议等。

鼓励学生评价自己和其他队员的表现,以提高他们的自我意识和评价能力。评价表、互评等方式可以让学生思考和评价自己在实践活动中的表现,也可以相互评价对方的表现。通过学生的实践活动的一系列量表,可以反馈记录学生的参与度、实验操作技巧等方面的情况,以评估他们的实践能力和团队合作能力。根据最终成果,可以评价学生完成实践任务的能力,包括实验报告、研究成果、设计方案等,并能创意性地提出结论和建议。此外,还可以通过笔试或面试评价,测试学生对实践活动所涉及的理论知识的理解和运用能力。将不同的评价方式结合使用,能更准确地反映学生在跨学科实践活动中的综合能力和发展情况。

综上所述,生物学跨学科实践以不同年级的生物学知识为背景,在真实的实践情境中,通过整合不同学科的知识和方法,培养学生综合运用知识解决实际生活问题的能力。通过多元化的评价方式对学生进行全面评价,促进跨学科思维和跨学科实践能力的培养。通过亲身实践获得对概念和技能的理解,提高解决问题的能力,增加对现实世界需求的关注和兴趣,以更好地适应未来对人才的需要。