大概念引領(lǐng)下高中生物學(xué)跨學(xué)科教學(xué)實(shí)踐探索

摘 要：文章研究以大概念為引領(lǐng)，通過實(shí)施跨學(xué)科教學(xué)在高中生物課程中進(jìn)行探索實(shí)踐。采用課堂教學(xué)、小組合作學(xué)習(xí)等多種教學(xué)方式，使學(xué)生能在大概念指引下有效連接各學(xué)科知識(shí)，從而實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)的整合。研究發(fā)現(xiàn)，大概念引領(lǐng)下的跨學(xué)科教學(xué)能明顯提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，尤其對(duì)培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科整合能力、思維批判性及解決問題等能力效果顯著。該模式可為高中生物課程改革提供新的嘗試角度和具體操作策略，有益于培養(yǎng)適應(yīng)未來社會(huì)發(fā)展需要的復(fù)合型人才。

關(guān)鍵詞：大概念；跨學(xué)科教學(xué)；高中生物課程

中圖分類號(hào)：G633.91"" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A"" 文章編號(hào)：1673-8918（2024）50-0119-03

當(dāng)前的教育模式下，高中生物教學(xué)尚未真正實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科整合的教學(xué)目標(biāo)。盡管教學(xué)者們廣泛認(rèn)知到跨學(xué)科整合的必要性和重要性，但在實(shí)際的教學(xué)實(shí)踐中，如何有效構(gòu)建和實(shí)施該教學(xué)模式仍然存在許多困難和挑戰(zhàn)。在當(dāng)前背景下，大概念引領(lǐng)的跨學(xué)科教學(xué)模式受關(guān)注，對(duì)學(xué)生多方面能力培養(yǎng)有顯著效果，對(duì)高中生物課程改革及培養(yǎng)復(fù)合型人才具有重要意義。因此，大概念引領(lǐng)下的跨學(xué)科教學(xué)模式的研究和探索，無疑對(duì)高中生物課程改革以及培養(yǎng)復(fù)合型人才具有重要的理論和實(shí)踐指導(dǎo)意義。

一、 跨學(xué)科教學(xué)的理論背景和重要性

（一）跨學(xué)科教學(xué)的定義和理論支持

跨學(xué)科教學(xué)的定義涉及多種學(xué)科知識(shí)的交叉與互補(bǔ)，旨在通過整合不同學(xué)科領(lǐng)域的內(nèi)容和方法，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。跨學(xué)科教學(xué)不僅僅是知識(shí)的簡(jiǎn)單疊加，更是基于不同學(xué)科的視角，創(chuàng)造性地解決復(fù)雜問題的能力。跨學(xué)科教學(xué)的理論支持主要來自建構(gòu)主義等，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在實(shí)際情境中應(yīng)用知識(shí)，促進(jìn)深層次理解。

（二）高中生物課程的發(fā)展現(xiàn)狀與跨學(xué)科教學(xué)的必要性

近年來，高中生物課程在全球范圍內(nèi)經(jīng)歷了顯著的發(fā)展，傳統(tǒng)的學(xué)科界限逐漸模糊，跨學(xué)科教學(xué)的重要性愈加凸顯。當(dāng)前教育改革背景下，高中生物課程不僅要求學(xué)生掌握基本的生物學(xué)知識(shí)，更強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)綜合運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。傳統(tǒng)的高中生物教學(xué)模式多以孤立的學(xué)科知識(shí)傳授為主，難以滿足現(xiàn)代教育對(duì)學(xué)生全面發(fā)展的要求。現(xiàn)代社會(huì)各學(xué)科相互滲透，單一學(xué)科教學(xué)模式難以應(yīng)對(duì)復(fù)雜問題。跨學(xué)科教學(xué)有助于學(xué)生理解生物學(xué)與其他學(xué)科關(guān)系，提升綜合素養(yǎng)，是高中生物課程的必然選擇。

二、 大概念引領(lǐng)下的跨學(xué)科教學(xué)模式和實(shí)施

（一）大概念引領(lǐng)下的跨學(xué)科教學(xué)模式設(shè)計(jì)

大概念引領(lǐng)下的跨學(xué)科教學(xué)模式設(shè)計(jì)旨在打破學(xué)科界限，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的有機(jī)整合和深度理解。以人教版高中生物教材為例，依據(jù)高中生物課標(biāo)中的既定大概念，如“細(xì)胞是生命活動(dòng)的基本單位”“遺傳信息控制生物性狀，并代代相傳”等，在教學(xué)模式設(shè)計(jì)中，以這些大概念為核心。在講解生態(tài)系統(tǒng)的組成和功能時(shí)，引入地理學(xué)科中關(guān)于不同生態(tài)系統(tǒng)分布的知識(shí)，如熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)主要分布在赤道附近地區(qū)，與該地區(qū)的氣候特點(diǎn)密切相關(guān)。同時(shí)，結(jié)合化學(xué)學(xué)科中物質(zhì)循環(huán)的知識(shí)，如碳循環(huán)在生態(tài)系統(tǒng)中的作用。設(shè)計(jì)教學(xué)單元時(shí)，將大概念融入生物學(xué)核心知識(shí)點(diǎn)。例如，在探討某一特定生態(tài)系統(tǒng)中生物群落與環(huán)境的相互關(guān)系時(shí)，不僅學(xué)習(xí)生物學(xué)教材中關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)中各種生物之間的食物鏈、食物網(wǎng)等內(nèi)容，還可以引入地理學(xué)科中該生態(tài)系統(tǒng)所處的地理位置、氣候條件對(duì)生物生存的影響，以及化學(xué)學(xué)科中物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中的循環(huán)過程。

大概念引領(lǐng)下的跨學(xué)科教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施。教學(xué)活動(dòng)可以采用情境學(xué)習(xí)的方式，比如以人教版生物教材中關(guān)于濕地生態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)容為基礎(chǔ)，創(chuàng)設(shè)一個(gè)案例分析情境：某地區(qū)的濕地生態(tài)系統(tǒng)受到人類活動(dòng)的干擾，面積逐漸減少，讓學(xué)生分析在這種情況下，生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)變化以及對(duì)生物多樣性的影響，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生理解生物學(xué)、生態(tài)學(xué)和物理學(xué)中的能量轉(zhuǎn)換規(guī)律，以及地理學(xué)科中人類活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境的影響。小組合作學(xué)習(xí)也被廣泛應(yīng)用，通過問題驅(qū)動(dòng)的任務(wù)分配，學(xué)生在小組成員中尋找并整合各自學(xué)科的知識(shí)，提升對(duì)大概念的理解和應(yīng)用能力。例如，針對(duì)教師提出的問題“如何保護(hù)和恢復(fù)受損的濕地生態(tài)系統(tǒng)？”學(xué)生可以分成小組，分別從生物學(xué)、地理、化學(xué)等不同學(xué)科角度進(jìn)行討論和分析，提出綜合的解決方案。

（二）軟件和教學(xué)資源的策略選擇

在大概念引領(lǐng)下的跨學(xué)科教學(xué)模式中，合理選擇軟件和教學(xué)資源是實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的關(guān)鍵。選擇基于大概念教學(xué)理念設(shè)計(jì)的軟件，如知識(shí)圖譜構(gòu)建工具，可以幫助學(xué)生更好地理解和連接跨學(xué)科知識(shí)。利用虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及互動(dòng)模擬軟件，增進(jìn)學(xué)生在生物學(xué)和其他學(xué)科間的動(dòng)態(tài)認(rèn)知，提升綜合應(yīng)用能力。多媒體課件與在線數(shù)據(jù)庫的結(jié)合，為教師提供豐富多樣的教學(xué)資源，支持跨學(xué)科內(nèi)容的多元呈現(xiàn)和深入學(xué)習(xí)。例如，在學(xué)習(xí)人教版生物學(xué)教材中細(xì)胞呼吸的過程時(shí)，可以利用虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，讓學(xué)生模擬不同條件下細(xì)胞呼吸的變化，同時(shí)結(jié)合化學(xué)學(xué)科中化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素，理解細(xì)胞呼吸過程中各種物質(zhì)的變化與外界條件的關(guān)系。多媒體課件與在線數(shù)據(jù)庫的結(jié)合，為教師提供豐富多樣的教學(xué)資源，支持跨學(xué)科內(nèi)容的多元呈現(xiàn)和深入學(xué)習(xí)。教師在講解人教版生物教材中生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性時(shí)，可以利用多媒體課件展示不同生態(tài)系統(tǒng)的圖片和視頻資料，同時(shí)結(jié)合在線數(shù)據(jù)庫中關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)的研究數(shù)據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生從生物學(xué)、地理、化學(xué)等多個(gè)學(xué)科角度分析生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響因素。通過這些數(shù)字化工具與資源的整合運(yùn)用，不僅豐富了課堂教學(xué)手段，還增強(qiáng)了學(xué)生在跨學(xué)科學(xué)習(xí)中的自主探究能力和協(xié)作能力。有效的資源選擇和軟件應(yīng)用使大概念引領(lǐng)下的跨學(xué)科教學(xué)更具科學(xué)性與實(shí)踐性，促進(jìn)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的全面提升。

（三）課堂教學(xué)和小組合作學(xué)習(xí)在跨學(xué)科教學(xué)中的應(yīng)用

概念引領(lǐng)下的跨學(xué)科教學(xué)模式在具體實(shí)施過程中，通過課堂教學(xué)和小組合作學(xué)習(xí)相結(jié)合的方法，使學(xué)生能夠在大概念的指導(dǎo)下有效連接各學(xué)科知識(shí)。

以人教版高中生物學(xué)教材中的“基因突變及其他變異”章節(jié)為例，課堂教學(xué)以大概念為核心，將物理、化學(xué)、地理等學(xué)科的知識(shí)點(diǎn)有機(jī)整合到生物學(xué)課程中。在講解基因突變的原因時(shí)，可以引入物理學(xué)科中關(guān)于輻射對(duì)生物遺傳物質(zhì)的影響，以及化學(xué)學(xué)科中某些化學(xué)物質(zhì)對(duì)DNA結(jié)構(gòu)的破壞作用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和理解深度。

小組合作學(xué)習(xí)則強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)協(xié)作和交流，通過分組討論、角色扮演、實(shí)驗(yàn)探究等形式，培養(yǎng)學(xué)生的合作精神和解決問題的能力。例如，在學(xué)習(xí)人教版生物學(xué)教材中“共同進(jìn)化”的內(nèi)容時(shí)，可以將學(xué)生分成小組，進(jìn)行角色扮演。一組學(xué)生扮演不同的物種，通過模擬物種之間的相互作用，如捕食、競(jìng)爭(zhēng)、共生等關(guān)系，體會(huì)共同進(jìn)化的過程。小組內(nèi)的學(xué)生可以分別從生物學(xué)、地理、化學(xué)等不同學(xué)科角度分析共同進(jìn)化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響。

學(xué)生在團(tuán)隊(duì)中通過交流和共享不同學(xué)科的知識(shí)和觀點(diǎn)，從而促進(jìn)了跨學(xué)科整合和全面理解。這種教學(xué)方式不僅有助于知識(shí)的遷移和應(yīng)用，還能夠提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和批判性思維

三、 大概念引領(lǐng)下跨學(xué)科教學(xué)模式的效果和影響

（一）對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的影響

大概念引領(lǐng)下的跨學(xué)科教學(xué)模式對(duì)提升高中生的科學(xué)素養(yǎng)具有顯著的作用。通過大概念的框架，學(xué)生能夠深入理解生物學(xué)基本原理，將其與其他學(xué)科知識(shí)融會(huì)貫通。例如，通過分析生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)規(guī)律，可以將生物學(xué)知識(shí)與物理、化學(xué)中的能量守恒定律進(jìn)行結(jié)合，從而提升對(duì)能量概念的整體理解。這種跨學(xué)科的聯(lián)結(jié)不僅加深了學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的掌握，更培養(yǎng)了其全局性思維和系統(tǒng)性思考能力。

課堂教學(xué)和小組合作學(xué)習(xí)方式在大概念引領(lǐng)下，也極大地促進(jìn)了學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。課堂上采用跨學(xué)科的教學(xué)資源，如互動(dòng)實(shí)驗(yàn)和多媒體資料，使得學(xué)生在實(shí)際操作與理論探討中加深了對(duì)生物學(xué)與其他學(xué)科知識(shí)的理解。而小組合作學(xué)習(xí)方式則通過討論和協(xié)作，增強(qiáng)了學(xué)生的溝通能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，使其在科學(xué)探究中不斷完善自身的知識(shí)體系。

實(shí)踐研究顯示，在這種教學(xué)模式下，學(xué)生的科學(xué)探究能力顯著提高。具體表現(xiàn)為，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析以及科學(xué)報(bào)告撰寫等方面，學(xué)生表現(xiàn)出更高的自主性和創(chuàng)新性。這些變化不僅提升了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，也為其未來的學(xué)術(shù)研究和職業(yè)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（二）對(duì)學(xué)生跨學(xué)科整合能力思維批判性及解決問題能力的提升

大概念引領(lǐng)下的跨學(xué)科教學(xué)模式對(duì)學(xué)生跨學(xué)科整合能力、思維批判性及解決問題能力的提升具顯著效果。在跨學(xué)科整合能力方面，學(xué)生能夠更為自如地將生物學(xué)知識(shí)與其他學(xué)科的知識(shí)進(jìn)行聯(lián)結(jié)和應(yīng)用。這種整合能力不僅增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)不同學(xué)科知識(shí)的理解，還促進(jìn)了其在復(fù)雜情境中綜合應(yīng)用多學(xué)科知識(shí)解決問題的能力。跨學(xué)科教學(xué)提升學(xué)生思維批判性和解決問題能力，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)思維和質(zhì)疑精神，提升實(shí)際問題解決能力，幫助學(xué)生成為復(fù)合型人才。

（三）對(duì)高中生物學(xué)課程改革的啟示和建議

大概念引領(lǐng)下的跨學(xué)科教學(xué)模式，為高中生物學(xué)課程改革提供了新的思路和具體操作策略。基于大概念的教學(xué)能夠促使學(xué)生在不同學(xué)科間建立聯(lián)系，提升其全面理解能力，適應(yīng)未來社會(huì)對(duì)復(fù)合型人才的需求。建議在課程設(shè)計(jì)中加強(qiáng)大概念的貫穿，鼓勵(lì)教師多學(xué)科背景知識(shí)的培訓(xùn)與交流，提升其跨學(xué)科教學(xué)能力，應(yīng)注重教學(xué)資源的開發(fā)與利用，以豐富多樣的資源支持跨學(xué)科教學(xué)實(shí)踐，從而推動(dòng)高中生物學(xué)課程的整體改革和創(chuàng)新。

四、 結(jié)論

文章研究通過大概念引領(lǐng)下高中生物學(xué)跨學(xué)科教學(xué)的實(shí)踐探索，突顯了該教學(xué)模式在提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，特別是對(duì)培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科整合能力、批判性思維和解決問題等方面的效果。然而，文章研究的局限性在于只是在高中生物學(xué)課程中進(jìn)行的探索，未能全面地評(píng)估其在其他學(xué)科及不同教學(xué)環(huán)境下的實(shí)施效果和適應(yīng)性。未來，后續(xù)研究可以進(jìn)一步探索大概念引領(lǐng)的跨學(xué)科教學(xué)模式在其他學(xué)科中的應(yīng)用效果，更全面地考察其對(duì)學(xué)生整體素質(zhì)培養(yǎng)的影響；還可以深化其在不同教學(xué)環(huán)境中的具體實(shí)施策略，以適應(yīng)不同教學(xué)條件和需求。總的來說，大概念引領(lǐng)下的跨學(xué)科教學(xué)模式是一種有效的教學(xué)策略，對(duì)當(dāng)前高中生物學(xué)課程改革，以及對(duì)培養(yǎng)符合未來社會(huì)需求的復(fù)合型人才，都提供了有益的參考范式。

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作者簡(jiǎn)介：梁旭欣（1991～），男，漢族，山東萊陽人，中山市龍山中學(xué)，研究方向：高中生物學(xué)跨學(xué)科教學(xué)。