初中生物跨學科實踐活動的設計與實施

摘要：本文以設計和制作生態瓶為例，開展生物跨學科實踐活動.活動開展過程中遇到的問題，學生需要查找相關學科知識，綜合運用多學科知識解決實際問題.在活動中提升學生的關鍵能力，培養生物學科核心素養，提升綜合素質.

關鍵詞：跨學科；實踐活動；生態瓶；初中生物

中圖分類號：G632文獻標識碼：A文章編號：1008-0333（2024）26-0136-03

《義務教育生物學課程標準（2022年版）》（以下簡稱《新課標》）中明確提出了“生物學與社會·跨學科實踐活動”學習主題，這也是此次新課標的重要改動和亮點內容之一［1］.通過參與跨學科實踐活動，學生能夠發現生物學科與其他學科的聯系，并嘗試運用不同學科的知識和方法設計和制作解決現實問題或生產特定的產品，發展核心素養［2］.跨學科實踐是落實五育并舉、實現課程協同育人的重要途徑，讓學生在實踐中成為有責任、有擔當的接班人.

1開展初中生物跨學科實踐活動

1.1活動目標

我們所生存的生物圈是地球上最大的生態系統，它是如何維持穩定和可持續發展呢？活動以生物圈Ⅱ號作為情境引入，激發學生的興趣：“30年前，人類做了一場復制地球的美夢！在地球上建立一個封閉的小型生物圈的計劃，科學家把這個迷你型生物圈，稱為“生物圈Ⅱ號”.它占地13 000平方米，圈內包含沙漠、草原、熱帶雨林、海洋、沼澤等生態系統和兩個人工生物群落，共約有4 000個物種，同時有8名科學家進駐生物圈Ⅱ號.但可惜的是，這場夢最終以實驗失敗而告終.人類渴望窺探地球精妙的平衡，只是以人類現有的認知水平，還無法望其項背.充滿好奇、勇于探索的你們，能否運用所學知識，設計并制作一個生態瓶來體驗這神奇的平衡，看看哪位同學制作的生態瓶能堅持更長的時間，快來挑戰一下吧！”

學生先結合生物所學，并根據所給提綱，查閱多學科資料，制定計劃.適逢國慶假期，利用走親訪友、外出旅游的機會，就地取材，完成生態瓶的制作.

本實踐活動的主要目標是通過設計并制作生態瓶，學生可以更好地了解生態系統的組成，認同生態系統具有一定的自我調節能力，理解生態系統中的能量流動和物質循環，同時發展生態思想，即生物與環境的整體性、自動調節實現的穩定性、生物與環境的發展協調性.確定主題后，指導學生查閱相關學科資料，修改和完善活動方案，開展跨學科實踐活動.

1.2活動涉及學科領域

以下是活動涉及的學科領域及要求，具體內容見表1.

2活動設計過程：設計實踐報告單，引導學生思考并查找相關跨學科知識

2.1設計生態瓶

我們生活的周邊環境，如森林、草原、湖泊、城市等都可看作是一個個生態系統.生態系統要維持穩定，必須保證其內部實現良性的物質循環和能量流動.通過討論得出：我們要研究設計的生態瓶，必須與外界隔離，這樣的研究才有可信度.透明容器可為瓶內植物提供進行光合作用的必要條件——光能，同時便于觀察生態系統的變化情況；河水或湖水中含有豐富的微生物，有利于物質循環.所選生物的生命力強弱是生態瓶成敗的關鍵因素，旺盛生命力的生物，可以保證生態瓶內的物質循環和能量流動，且在一定時期內還需保持相對穩定.

（1）容器

透明 （）不透明容器（）理由說明：

（2）水源

自來水（）有豐富微生物的河水或湖水（）

理由說明：

（3）植物的選擇要求：

（4）動物的選擇要求：

（5）其他材料：

（6）評價：完成表2內容.

2.2制作生態瓶

容器留出20%左右的空間儲備空氣，可模擬固態、液態、氣態等基礎物質的循環過程；瓶內生物數量必須滿足一定的比例，否則將破壞瓶內生態平衡，導致實驗早早失敗.制作好的生態瓶，必須放在陽光漫射處，保證光源，同時避免直射光導致的瓶內溫度過高導致生物死亡.

（1）容量

裝滿（）留部分空間（）

理由說明：

（2）生產者和消費者數量：

（3）放置地點

黑暗處（）陽光直射處（）陽光漫射處（）

理由說明：

（4）評價：完成表3內容.

2.3觀察與分析

每天觀察瓶內環境及生物的變化，及時記錄.思考瓶內水滴的形成原因，推演水循環過程；根據瓶內生物存活情況幫助學生理解光合作用、呼吸作用相關知識，推測生物與生物、生物與環境之間相互依存相互制約的關系.

（1）水質變化：

可能原因：

（2）植物變化：

可能原因：

（3）動物變化：

可能原因：

（4）瓶內水循環分析：

（5）瓶內碳循環分析：

2.4展示匯報

小組圍繞本組生態瓶存活情況進行匯報，分析具體成敗原因.若實驗失敗，分析生物死亡原因，并通過查閱資料、小組討論等途徑，進一步修改生態瓶設計，提出改善措施.通過總結生態系統被破壞的可能原因，進一步關注實際生活中存在的一些失衡現象，在此基礎上，提出解決方案.若成功，分析瓶內的水循環、碳氧循環，重新梳理鞏固了生物學知識.實踐活動不僅落實了基礎知識，將枯燥的課本知識變得生動鮮活.學生在匯報、交流、討論過程中，可以不斷進行思維碰撞，進而增強學生的表達和交流能力.

（1）生態瓶維持時間：

成功/失敗原因分析：

（2）改進措施：

（3）生態瓶的制作是學生在家中完成，教師和其他學生無法對其進行現場評價，可直接觀察實驗結果，根據生態瓶維持時間的長短進行評價.

3結束語

本活動以生態瓶的設計與制作為主線，有機融合了化學、物理、語文、美術等多科學的方法與技術，引導學生走進自然，親近自然，以所學生物學知識為主體，通過觀察生態瓶的運行規律，更深刻感受生物圈中的生物與生物、生物與環境之間相互制約、相互依存的關系.綜合應用多學科知識，分析生態瓶運行過程中遇到的實際問題，可以很好地形成多角度思考問題的習慣，發展學生應用跨學科知識分析和解決問題的綜合能力，提高動手實踐的操作能力等綜合素養.通過生態瓶失敗的經驗，切身體會到保護生物和環境的重要性，從“人與自然”的角度，思考如何促進生態系統的可持續發展.

參考文獻：［1］ 鄭云桓.凸顯理科屬性：初中生物學跨學科實踐活動的教學研究［J］.中小學班主任，2022（18）：11-14.

［2］ 中華人民共和國教育部.義務教育生物學課程標準（2022年版）［M］.北京：北京師范大學出版社，2022：4.

［責任編輯：季春陽］