基于思維品質培養初中生物學跨學科教學實踐研究

摘 要：隨著社會的不斷發展，社會對人才的定義也有了新的變化，這就意味著教師在教學的過程中要轉變教學理念，提升教學質量，促進學生的全面發展。每個學科有不同領域的知識內容，但同時也存在很多交叉重疊部分可以相互補充，在教學過程中進行跨學科教學不僅有助于學生透徹地理解生物知識，也能促進學生思維品質的提升。文章立足初中生物學與物理、數學、地理等多個學科的跨學科教學案例分析，闡述通過初中生物學跨學科教學提升學生的思維品質的教學實踐。

關鍵詞：思維品質；初中生物教學；跨學科教學；核心素養

中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：A 文章編號：1673-8918（2024）45-0119-04

隨著新課程改革的不斷推進，《義務教育生物學課程標準（2022版）》明確要求在教學活動中，教師要從培養學生的核心素養入手，發展學生的科學思維，提升學生的探究實踐能力，培養創新型人才。對此，教師需要在教學中不斷地進行自我反思，通過不同的渠道提升自身的專業素養和職業素養，以完成當下多重教學目標。

一、 跨學科教學的重要性

（一）培養學生的核心素養

新課標要求教學要建立在實際應用的基礎上，在跨學科視域下，將不同的學科知識進行融合。生物學科的知識與生活聯系緊密，學生在日常的學習和生活中接觸較多，因此，教師在教學中要以解決實際問題為導向設計跨學科教學，進行適當的教學內容的延伸和拓展，有益于打破學科壁壘，幫助學生理解事物內在的原理，使得課堂內容豐富，促進學生的人文素養、科學素養等綜合素養得到提升。

（二）訓練學生的科學思維提升思維品質

如果生物知識僅限于生物學科中，那么學生在思考問題、解決問題的過程中就會有局限性，不利于學生科學思維的發展。而在跨學科教學中，通過將相關聯的不同學科知識進行融合教學，可以幫助學生搭建全面的知識框架，讓學生可以從不同學科的角度進行思考和判斷，從多個角度審視批判辯證地分析，進而培養學生的科學思維，提升思維品質。

（三）培養學生的探究實踐能力

科學探究是學習生物學的重要方式，基于不同學科知識的整合而設計的教學情境和各種跨學科學習任務，有利于讓學生參與各種動腦和動手的活動，進而鍛煉學生的探究實踐能力。另外，在解決實際問題的過程中，學生以各個學科理論知識為基礎，以小組合作為解決問題的路徑，以動手實踐為解決問題的方法，這無疑會使得枯燥乏味且抽象化的課堂生物知識轉化為具象化的生活知識，激發學生的學習興趣，進而培養學生的探究實踐能力。

二、 初中生物教學現狀

（一）教師對培養思維品質的意識不夠

在生物學科的教學中，部分教師受傳統教學觀念和應試教育的影響，只教授教材上的內容并不斷強化重復訓練達到短時間內提升學習成績的目的，認為思維品質的培養對提升成績的意義不大，而且短時間內很難有明顯的提升，因此，在教學活動中鮮有訓練提升學生思維品質的方法措施。

（二）教師的專業素養不足

要促進學生綜合能力的發展，與其他學科進行關聯，以及將教材上的內容與生活實際進行有機結合，需要教師具備較高的專業素養。如要實行跨學科教學，生物教師不僅要擅長生物知識的教學，還要鉆研其他學科的專業知識，或者是了解其他學科的學習方法，這樣在教學過程中，才可以進行有效的融合達到補充拓展的目的，幫助學生理解掌握生物知識的同時促進學生思維品質的發展。事實是部分教師在多年教學生涯中不斷遺忘，把曾經學過的其他學科的知識遺忘了。因此，教師需要更新自己的教學理念，不斷地進行學習，拓寬自己的知識面，提高本學科和其他學科知識儲備。同時，不斷地探索提升學生思維品質的教學方法和技能，以便在教學中幫助學生提升思維品質。

（三）學生的探究實踐能力相對較弱

生物學科中的知識內容圍繞自然現象和社會生活現象來展開，教學內容豐富，不僅包含豐富的理論知識，還涉及各種各樣的實驗教學內容，實操性強，學生要在后續的學習中深入地了解生物學科的知識，就必須具備較強的實踐能力和扎實的理論基礎、在真實情境中解決問題的能力。但是當下的教學活動中，教學任務重，受教學時長的限制，往往優先保障教材上的理論知識的教學，因此，學生的探究實踐能力總體較弱。教師需要根據需求設計豐富的跨學科實踐活動，以培養學生的探究實踐能力。

（四）學生高階思維品質有待提升

大部分初中學生在學習過程中由表及里、由此及彼的邏輯推理、辯證分析、獨立思考解決問題、創新的意識較弱，思維品質的深刻性、獨創性、批判性等均有待提升。

三、 基于思維品質培養的初中生物學跨學科教學策略

跨學科教學中可以融合的內容主要是學科內容的融合、學科學習方法的借鑒、學科素養的融合等。因此，在實行跨學科教學中，教師需要從以上方面入手，找到相關聯的內容進行跨學科教學，并不斷地在實踐的過程中進行反思和總結，使得融合的學科內容更加貼合生物學科的教學需要。另外，在跨學科教學的過程中，教師需要圍繞提升學生的思維品質挖掘設計教學內容，在提升學生核心素養的同時，可以提升學生的學習成績。

（一）融合物理學科，提升思維的深刻性

思維的深刻性是指在現有材料證據的基礎上，能夠由表及里、去偽存真地進行分析理解，抓住事物的本質和事物發展的規律，能夠預見事物發展的過程。

在具體的生物教學活動中，結合教學內容需要，教師可以適當地融入相關的物理學科知識，通過跨學科教學來幫助學生全方位、多角度地理解生物知識，讓學生掌握生物學知識的本質，提高學生接收、內化新的知識內容的速度和效率。只有全面了解知識的由來和發展，學生才可以在運用知識的時候更靈活，思考問題解決問題也會更加地全面。這樣一來，學習者可以進行合理的猜想，提出新的研究問題、新的研究方向、制訂可行的操作方案，進而發現事物的本質和規律。

比如，人教版七年級上冊有個實驗“綠葉在光下制造有機物”，教學中教師提出疑問：“為什么綠葉能夠制造有機物？為什么葉片是綠色的？你能分析其中的原因嗎？”以此來引導學生進行深度思考，不再停留在表面現象的觀察上。在思考、探究的過程中，大部分學生都可以理解葉綠體相當于工廠中的“車間”，但是關于“為什么葉片是綠色的？”這一問題學生遇到的阻礙較大，部分學生會片面地認為葉綠素是綠色的，所以葉片是綠色的。為了幫助學生探究該生物知識的本質，加深學生對知識的理解，教師可以將物理學科中“可見光”的知識引入到生物課堂上。教師向學生說明可見光的特點，學生了解到自然界的物體可以吸收和反射可見光，然后進一步進行知識的遷移，由此可以發現葉片之所以是綠色是因為藍光、紅光都被色素吸收了，因此我們看見的就是未被吸收的綠光。生物教材中關于這一知識點沒有相關詳細的講解，而通過融入物理知識，彌補了這方面的缺失，且加深了學生對這一知識點的理解，更好地掌握了該知識點的原理和本質，使得學生的認識更加深刻。綜上，借助物理知識可以有效地提升學生思維的深刻性。

又如，在人教版七年級上冊探究實驗“種子萌發的環境條件”中，在教師的引導下，結合生物學科的知識，學生可以推導出種子萌發需要具備的環境條件有：適宜的溫度、一定的水分、充足的空氣。但是經過作業和考試后發現，部分學生在獨立分析類似題目時，經常寫的錯誤答案是被水淹沒的種子不萌發是因為水太多。可見學生并沒有真正理解種子不萌發的原因。因此，在探究實驗結果分析時教師應追問“為什么水中的空氣不充足？”對此，教師可以呈現相關的物理知識來解答這個問題。由于水和空氣的密度不同，水的密度大于空氣的密度，所以空氣不溶于水，水中的空氣少，無法為種子提供充足的氧氣進行呼吸作用，種子當然就不能萌發。借助物理知識，學生由此及彼，由表及里，抓住了事物的本質與內在的聯系，進而掌握事物的規律性。由此可見，在生物學教學中進行跨學科教學，不僅可以幫助學生將不同學科知識點進行有效的串聯、相互補充，還可以提升學生思維的深刻性。

（二）融合數學學科，提升學生思維的批判性

數學學科是學生在小學階段就接觸的學科，學生對數學知識的熟悉度要遠遠高于生物學科。而數學學科的學習對訓練學生思維的邏輯性、科學性、批判性等具有重要作用。人們常說，學好數學是學習理科的基礎。因此，在教學生物知識時，教師可以將不易解決的生物問題數學化，變為學生熟悉的數學問題或者是數學現象，這樣可以調動學生已有的學習經驗，進行知識或者是學習方法的遷移，讓學生在熟悉的領域里發揮自己的才能。這樣不僅有利于促進學生對生物知識的理解，還可以培養學生遷移知識的能力，讓學生學會從其他學科的角度來處理生物問題，進一步提升學生思維的批判性。

在人教版教材七年級上冊第二單元“細胞通過分裂產生新細胞”的教學中，會通過多媒體呈現并講述細胞的分裂規律，然后通過觀察學生應用相應的數學知識列式計算分裂若干次后細胞的數量。教師追問，“在生物體體積不變的情況下，細胞能不能減少分裂次數，讓每個單個細胞都長大一點？細胞能無限長大嗎？”學生的看法完全相反。爭論中教師提醒學生：說服他人要有充足的科學依據。教師引導學生計算兩個不同大小細胞的表面積與體積及二者的比值。最終學生發現：細胞體積越大，其相對表面積（表面積/體積）越小。再通過分析瓊脂的模擬實驗結果，學生進一步理解，相對表面積越小細胞與周圍環境交換物質能力越差，細胞得到的物質不足以保障細胞生活所需，從結構和功能相適應的角度理解細胞不能無限長大。

這兩個問題都具有明顯的數學特色，與數學知識中的找規律題型、數學次冪的運算、球的表面積和體積的計算都有緊密的聯系，學生要想成功地解決這兩個生物問題，不僅需要掌握生物細胞的分裂規律，具備扎實的數學知識，還要結合之前學習過的生物知識“細胞的生活需要物質和能量”，二者相結合才可以高效地解決這兩個生物問題。在這樣的跨學科教學中，學生不僅掌握了細胞分裂若干次后數量的計算方法，還學會了從多個角度的證據及時訂正錯誤、不盲從他人，認識到細胞不能無限長大的本質原因，從而提升了思維的批判性。

由此可見，跨學科教學既有利于學生掌握生物知識的原理和本質，也有利于培養學生思維的批判性，這樣在思考解決問題的時候，能夠提出自己的觀點，學會為自己的觀點尋找證據、反復驗證，學會及時訂正錯誤，學會借助其他學科思維來找到新的解題思路，創造出新的解題方法。同時讓學生意識到一門學科的學習離不開其他學科的幫助，在促進學生各學科均衡發展的同時，幫助學生從跨學科的角度進行分析和解決問題。

（三）融合地理等多個學科，提升學生思維的獨創性

思維的獨創性就是創造性思維的能力，是經過獨立思考創造出有價值的、新穎的產品的智力品質，主要表現是：不人云亦云、能夠發散思維由此及彼、能有獨樹一幟的新見解新主張。

在人教版七年級上冊生物《生物與環境》主題的教學中，教學目標是認識生物與環境的相互關系，認同生物與環境是一個統一的整體，形成熱愛自然、愛護環境的社會責任。這是新課標中提出的學科素養的教學目標，以塑造學生正確的生態文明觀、人生觀等。而借助生物學科來了解自然界和人類社會的發展現狀是不全面的，僅利用生物知識來保護環境也是不全面的。需要結合實際情況來拓展教學內容，以拓寬學生的視野，讓學生意識到保護自然環境需要借助各個領域的知識，有意識地引導學生利用其他學科的知識來進行方法的創新，以此訓練學生思維的獨創性。

例如，某工廠在生產的時候，由于生產設備比較落后，向周邊排放了大量的粉塵，嚴重影響了周邊居民的健康和正常生活，請問該工廠應該采取什么樣的措施來改善這樣的情況。從地理學科角度來看：工廠地址可以進行搬遷，遠離居民區；或者是修建在下風口，使得排放的粉塵不會飄落在居民區；工廠引進新設備，改造舊設備，減少粉塵的排放。從生物學科角度來看：不同的綠色植物有不同的凈化作用，如柳杉林可以吸收有害氣體；山毛櫸樹可以吸附粉塵；懸鈴木、橙、圓柏等植物可以殺滅細菌，因此可以通過結合地理知識與生物知識來分析當地的自然環境，進而確定在工廠周邊種植什么植物比較合適。從物理學的角度來看：通過安裝吸塵器、噴霧系統降塵。從化學的角度來看：污染空氣應根據污染物采取不同方法去除其中的有毒有害物質后再排放，用人單位應給職工配備呼吸防護用品保障職工身心健康。由此可見，跨學科的知識融合為解決環境污染的治理問題、保障生命健康安全提供了不同的方法，學生能夠發散性的思維提出新穎的見解，這就是提升思維的獨創性的表現。

保護環境是當下的熱門話題，隨著經濟的快速發展，人類對自然資源的過度索取，導致各種環境問題層出不窮，而保護自然環境是永久的課題。不僅是環境保護，各行各業的發展都需要獨創性思維，設計創作的新產品才能推陳出新、符合人們的需求。因此，進行跨學科教學培養學生的綜合素養，提升學生思維的獨創性十分重要。

四、 結論

綜上所述，思維品質所包含的內容很多，如深刻性、獨創性、批判性、科學性、實踐性和邏輯性等，影響學生的學習效率和學習質量。思維品質的培養是一項長遠的教學任務，而跨學科教學對提升學生的思維品質具有重要意義。因此，教師需要掌握思維品質與跨學科教學之間的關系，在教學活動中，從各個環節入手，以多元化的教學方法和教學內容去引導學生進行思考，進而達到提升學生思維品質的教學目標。

參考文獻：

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作者簡介：陳秋華（1976～），女，漢族，福建廈門人，福建省廈門市杏南中學，研究方向：跨學科實踐。