跨學科融合視閾下的高中生物學課例探析

陶忠華

(浙江省富陽中學 杭州 311400)

生物學科發展過程中凝結著數學、物理、化學、技術等各學科的知識、方法與思想。生物學教學與其他學科教學相互聯系與影響。因此，高中生物學教師在開展教學工作時，需要關注不同學科的交叉，對比不同學科對生物學知識表征的異同，借鑒不同學科對生命現象的思維方式與分析手段，從而進一步理解生命本質的探索過程，提升教學素養，形成跨學科融合的大生物學教學觀念。本文通過有目的地進行跨學科的課例研究，比較學科間的相關知識表征的異同、分析不同學科教學模式的差異等，為跨學科融合的教學主張提供借鑒。

1 分析不同學科對生物學知識的表征，改進生物學課堂教學

不同學科對相同的知識具有不同的表征方式。教師在具體的課堂教學中，讓學生清楚不同學科對相應知識的表征的異同，有利于學生選擇相關學科知識，運用相關學科語言或采用合適的實驗方法解決具體問題。而要實現這一目標，教師必須堅持“人本位”思想，有目的地選擇具有學科交叉性的知識內容，在對照與反思中審視生物學教學。

例如，在“檢測生物組織中的油脂、糖類、蛋白質”的實驗教學中，通過跨學科的課例研究發現，高中化學教材中也有這些化合物的檢驗實驗，但在實驗原理、試劑的語言表述、檢測方法的選擇等方面有顯著差異(表1)。同樣進行還原性糖檢測的實驗教學，化學側重于研究物質的結構，通過實驗來說明葡萄糖因為具有醛基而具有還原性，而生物學更側重于關注還原性糖類的性質，通過實驗來鑒定哪些是還原性糖，哪些是非還原性糖，這反映了兩門學科實驗教學功能的差異性。但兩門學科都強調本尼迪特試劑(即氫氧化銅懸濁液)要新制，且要求在實驗中要加熱，這反映了兩門學科實驗教學功能的共通性，共同指向于培養學生對實驗條件的控制、實驗方案的設計等能力。

表1 高中生物和高中化學“檢測生物組織中營養物質”實驗的比較

通過此類課例的研究，生物學教師能了解有關生物學知識在化學教材中所處的章節及教學時間節點，更好地改進生物學教學。并能更好地了解學生的知識結構，將生物學知識與其他學科知識相聯系與補充，避免學生在學習時的認知障礙，促進學生認知結構的發展。例如，在上述課例中，生物學教師在進行“生物組織中還原性糖的檢測”時，可以補充還原性糖與非還原性糖的判斷依據，以避免學生對糖的種類的機械記憶；在進行“生物組織中蛋白質的檢測”時，可以補充雙縮脲試劑檢測的實際上是含有兩個及兩個以上肽鍵的化合物，讓學生更好地掌握實驗原理，以實現對科學知識更好地遷移應用于生活實際。

2 引鑒不同學科課堂教學模式，指導生物學課堂教學

《課程標準》是課程改革理念在具體學科從內容到實施的落實，在大生物學背景下，教師通過跨學科的課例研究接觸其他學科的課堂教學模式、教師的課堂教學風格以及課堂教學文化，有助于教師擺脫學科教學思維的束縛，借鑒其他學科的改革成果和教師的教學方式的變革經驗，提高教學改革實踐的自覺性。跨學科的課例研究可以在3個層面上開展： ①促進教師的學科教學知識，即本學科知識在其他學科中的呈現方式；②豐富教師的學科教學方式，即關注其他學科教師的教學設計與教學方法；③對具體學科課程標準的分析與比較。前兩者實際上是各學科課程標準的有關教學建議的創新性地體現。對高中物理、化學、生物課程標準教學建議部分的比較，可以發現科學教育的共通之處： 要有質量地組織好探究性學習，要落實科學教育與社會、技術、生產生活之間的聯系，要加強實驗教學，同時要全面落實課程目標。另外，還可以發現生物學的學科教學特色： 注重學科間的聯系，深化對課程理念的認識，注重生物科學史的學習。這要求教師具有跨學科融合的教學觀念，開展富含生物學科品位的課堂教學。

3 開展跨學科融合視閾下的大生物學教學

生物學教師應具有跨學科融合的教學觀念，能汲取其他學科的教學思想與方法，在課堂實踐中有機聯系各門學科，在生物科學史學習中注意揭示具有各學科背景的科學家的思想觀念，構建富有生物學科品位的大生物學教學，培養學生的科學素養。

例如，在“DNA雙螺旋結構模型的發現”過程中，有化學學科的參與——化學家查伽夫的堿基互補配對原則；有物理技術的參與——富蘭克林的DNA衍射圖像的拍攝以及最終的模型建構。因此，在生物科學史的教學過程中需要滲透學科間的科學思維與方法的培養。

教師在具體課堂教學實踐中，可以讓學生運用物理學科的“受力分析”手段與“平衡與運動觀”來分析生物學中的靜息電位、動作電位的形成；運用化學知識來解釋肽鍵的形成、磷酸二酯鍵的形成等。引導學生運用各學科的知識與方法去分析并解決具體的生物學問題，有利于學生科學思維的培養，有利于學生生命觀念的建構，發展學生的核心素養。