高考導向下高中生物跨學科實踐活動教學模式的研究

摘 要：本文在高考導向的教育背景下，進行了高中生物跨學科實踐活動教學模式的深入探究。從核心素養培養的角度出發，詳細分析了跨學科實踐活動教學模式在高中生物教學中的實施策略，具體從探究性和綜合性兩大層面來闡述生物跨學科實踐活動落實策略，旨在利用其特性，引導學生多角度參與學習，運用多學科知識解決生物問題，增強學習效果。通過該模式的運用，實現了促進學生自主學習、掌握多學科知識、發展高階思維能力以及提升生物核心素養的重要作用，為高考備考和學生今后成長發展提供有力支持。

關鍵詞：高考改革；跨學科實踐活動；高中生物；核心素養；實驗探究

隨著高考改革的不斷深入，我國教育體系正經歷著前所未有的變革。政策層面，國家不斷強調要深化教育改革，推進素質教育，注重培養學生的創新精神和實踐能力。這一導向為高中生物教學指明了方向，即要打破學科壁壘，實現知識的交叉融合，以培養學生的綜合素養和創新能力為核心。教學理念上，跨學科實踐教學活動強調以學生為中心，注重學生的主體性和實踐性。它鼓勵學生通過親身體驗和動手實踐來獲取知識，提升能力，從而培養學生的批判性思維、創新能力和解決問題的能力。在此背景下，高中生物教學不再僅僅局限于學科內部的知識傳授，而是更加注重學科間的交叉融合和知識的綜合運用。跨學科實踐教學活動將生物學與其他學科如化學、物理、地理等相融合，通過項目式學習、探究式學習等方式，讓學生在實踐中學習，在學習中實踐，以全面提升學生的綜合素養和創新能力，這一教學模式的推廣與應用，將為我國教育事業的持續發展注入新的活力。

一、高考生物卷的命題趨勢

觀察近年來高考試卷的發展趨勢，不難發現，高考命題與核心素養的培養之間存在著緊密的關聯，具體而言，高考生物題目的設計正逐漸呈現出以下幾個鮮明的特征，這些特征不僅反映了教育改革的深化，也體現了對學生綜合能力的更高要求。

（一）特征一：高考生物試題愈發強調對學生綜合應用能力的考查

與以往側重單一知識點或理論記憶的考查方式不同，當前的高考試題更傾向于將生物學知識融入實際情境中，要求學生能夠靈活運用所學知識和原理，對題目中的信息和問題進行深度剖析與綜合處理，這種轉變，實質上是對學生生物學核心素養中“科學思維”能力的直接檢驗。科學思維，作為核心素養的重要組成部分，它強調的是邏輯思維與批判性思考，注重探究事物之間的內在聯系與本質規律，只有當學生能夠運用科學思維去審視問題、分析問題，并在此基礎上進行合理的推理與判斷，他們才能真正做到對所學知識的融會貫通與綜合應用。

（二）特征二：生物實驗設計題目有一定的增多

這一變化不僅反映了高考命題對實驗探究能力的重視，也體現了教育對學生實踐能力和創新思維培養的迫切需求，這些精心設計的實驗題目，其目的在于深入考查學生是否真正理解了實驗原理的核心要義，以及他們是否具備將理論知識轉化為實踐操作的能力。具體而言，這些實驗設計題不僅要求學生能夠復述實驗的基本步驟，更重要的是，它也在鼓勵學生跳出傳統框架，獨立思考并設計實驗流程，以探索未知、驗證假設或發現新的科學現象。這種命題理念的改變促使學生在實踐中發現問題、分析問題，并最終通過邏輯推理和數據分析來總結規律、提煉知識，這種能力不僅是對學生當前學習成果的檢驗，更是對其未來發展潛力的一種預測，因為它直接關聯到學生的創造性思維和問題解決能力，是新時代人才不可或缺的核心素養之一。

（三）特征三：更注重將命題與社會熱點問題緊密結合

近年來的生物題目展現出跨學科、跨領域的廣泛融合性，題目的背景材料越來越傾向于選取與社會熱點緊密相連的內容，如環境保護、教育革新、科技發展、經濟領域等方面的焦點議題，這種命題方式不僅增強了題目的時效性和現實性，也為學生提供了一個將理論知識應用于實踐、思考社會問題的平臺。例如：在最近一兩年的高考生物試卷中，可以發現，有關生物多樣性保護、基因編輯技術的倫理探討，以及公共衛生安全等話題，都被巧妙地融入了題目之中，這些題目都是為檢驗學生是否具備扎實的生物學基礎知識，同時也在鼓勵他們從生命觀念的高度去審視人與自然的關系，理解生命系統的復雜性和相互依存性。當這些熱點問題與“生命觀念”這一核心素養相結合時，題目的深度和廣度都得到了極大的拓展，學生需要在理解生物學原理的基礎上，進一步思考這些原理如何影響我們的生活方式、社會結構乃至全球環境，這種思考，不僅是對學生知識掌握程度的檢驗，更是對他們價值觀、世界觀形成的一次重要引導。

二、高考導向下的生物學科教學目標

（一）掌握生物學基本原理與知識

將生物學科比作建造一座堅固而精美的房屋，那么生物學的基礎知識和基本原理無疑是構成這座房屋的基石——磚瓦、木材等不可或缺的原材料，若對這些基礎材料缺乏深入的了解和熟練掌握，想要在解題過程中游刃有余、運用自如，無疑會面臨巨大的挑戰。部分學生在對待生物學這一兼具文理科特性的學科時，常常陷入一種誤解，認為記憶基礎知識并非必要之舉，但事實恰恰相反，生物學作為一門學科，其知識體系的搭建離不開對基礎概念和原理的深刻理解與記憶，只有在大腦中構建起穩固的基礎知識網絡，學生才能在面對復雜多變的題目時，迅速而準確地從記憶庫中調取所需信息，進行高效的分析與解答[1]。

教學實踐中的大量案例充分證明了這一點：那些在生物考試中取得優異成績的學生，無一不是對基礎知識和基本原理有著深刻理解和熟練掌握的佼佼者，他們不僅能夠在解題時迅速定位關鍵信息，還能在此基礎上進行靈活變通和創新思考，展現出卓越的學習能力和解題技巧[2]。

（二）聚焦生物實驗

高考導向下的生物跨學科教學中，生物學實踐無疑是需要被賦予高度重視程度的組成部分，實踐活動的深度與廣度，對于全面理解和掌握生物學知識來說至關重要。實踐活動的精髓，在于兩個維度的深入探索：一是實驗的設計邏輯與分析能力，這要求我們不僅要重溫教材中的科學發展歷程和科學家們的經典實驗案例，通過書面解析和模擬練習，深入理解實驗背后的科學原理和設計思路[3]；二是實驗操作的實踐能力，它強調“做中學”的重要性[4]，與單純聽教師講解實驗相比，親自走進實驗室，動手操作實驗能夠帶來截然不同的學習體驗和學習效果。

三、探究性跨學科學習實踐

探究性跨學科學習活動是一種創新的教學形式，它源自生物學科探究活動的靈感，要求教師精心設計活動，引導學生在此過程中綜合應用多學科知識，進行自主探索[5]，此類學習活動在拓寬學生思維視野、促進學生科學探究能力和生命觀念等核心素養的發展上，展現出良好的價值與意義。教學實踐中，教師應當緊密圍繞教材內容，將多學科知識進行有機融合，并對課堂活動形式進行拓展與創新，為學生提供一個可以自由發揮、自主探索的學習平臺。

（一）反應模擬探究，拓寬學科思維

運用跨學科素材來巧妙激發學生對“轉化”這一概念的深入思考[6]，再自然地引出本節課的關鍵知識點，通過設計生物反應模擬探究活動，為學生提供一個實踐平臺，使他們能夠將物理學中的能量轉化原理遷移應用到生物學的ATP能量轉化過程中，進行類比分析。在人教版高一生物必修一“細胞的能量通貨——ATP”知識點教學實踐中，ATP的結構是構成本節課的核心知識點，是學生深入理解其生物功能的重要概念。在細胞的能量代謝過程中，ATP發揮了轉換與能量供應的重要作用，也是連接細胞呼吸與光合作用的樞紐。

在闡述ATP作為一種高能磷酸化合物的概念時，如何破解學習難點，加強學科間的相互滲透，以及拓展學生的科學思維，成為教師需要深入思考的關鍵問題。為此，便需要教師融合跨學科知識，組織學生開展一系列與ATP作用相關的探究性模擬實驗，利用這些模擬活動，來實現跨學科知識遷移，更直觀地理解化學鍵的斷裂與形成，以及磷酸基團在ATP水解和合成過程中的轉移機制。在課堂上，教師可以先通過展示“螢火蟲在夜晚閃爍光芒”的自然現象，引導學生思考其背后的能量來源，在引導學生思考時，教師可以引入一些文學作品中描繪的現象來進行導入，如：詩歌《秋夕》中講述的《囊螢映雪》的故事，這就是生物學在文學中的體現，教師以此引出本節課的基礎知識——ATP的功能。利用跨學科素材的引入，有助于激發學生的感性認知，還能加深他們對ATP作為直接能源物質在生命活動中作用的深入思考。在知識點引入之后，教師可以布置一項跨學科探究活動任務：“請大家分別利用細線模擬ATP中的高能磷酸鍵，以及彈簧模擬勢能轉移的過程，并結合物理學的相關知識，闡述你對ATP在能量轉換中作用的理解。”這樣的活動設計，更有利于激發學生的跨學科思考能力，并進一步加深他們對ATP在細胞能量代謝中核心地位的認識。以跨學科的素材內容來引導知識點的“遷移、轉化”，達到對核心知識點的理解。再用類比的方法將物理學科中的勢能轉換知識與ATP能量轉化進行關聯分析，來幫助學生突破課程中的學習難點。

（二）模型認知構建，發展學生核心素養

課程教學中教師應當廣泛引入科學歷程與豐富素材，以激發學生的自主探究興趣。學生通過親身探究，能夠構建出與其他學科相關聯的模型，并利用這些模型對比分析生物現象及反應原理，從而深化對生物知識的理解[7]。在跨學科模型構建的探究活動中，讓學生以小組形式合作，運用多學科知識進行一系列探索，更有利于他們逐漸樹立起物質與能量、結構與功能等科學觀念，并帶動核心素養的培育。

高一生物必修一《光合作用的原理和應用》課程知識點中，光合作用的原理被清晰地劃分為光反應和暗反應兩個階段。教師可圍繞本節課的核心內容，整合課內外素材，設計一項跨學科的模型構建探究活動，在活動中，教師可以先播放“科學家發現光合作用過程”的微課視頻，并提出問題：“在觀看了視頻中的科學介紹之后，思考在希爾實驗中，離體的葉綠體在何種條件下能夠產生氧氣？”再利用視頻展示實驗的部分過程，并給出一定的實驗提示：“離體葉綠體在光照條件下能使水分解，釋放氧氣并還原電子受體。”引導學生觀看并思考回答：“在沒有二氧化碳且光照的條件下，離體葉綠體可以產生氧氣嗎？”教師進一步提問：“希爾反應證明了什么？”引導學生認識到葉綠體必須在陽光照射下才能產生氧氣，進而發生光合作用。

在此過程中，教師還可以引入一些科研界的一些研究成果來作為教學素材，如：2023年8月國內科研團隊發表的研究報告，成功“實現從二氧化碳到糖的精準全合成，標志著人工合成糖領域取得了重大突破”。借助這個科學研究成果，教師可提出問題：“什么是人工合成糖？請大家結合我們之前學習的糖的合成實驗，閱讀這則新聞，探討其背后的原理，并嘗試繪制出實驗反應結構。”通過這一環節引導學生構建跨學科的“糖的合成”模型。之后，教師可以繼續引導學生對比“水的光解”與“糖的合成”，從化學學科的角度出發，提出疑問：“希爾實驗是否能證明水的光解與糖的合成不是同一類化學反應？”將這個問題作為探究主題，組織學生以小組為單位，合作探究并模擬化學反應中糖類的產生過程，逐步構建起糖類的合成模型，并在完善光合作用反應模型的過程中，補充光合作用的暗反應階段，并相互展示自己的模型成果。通過本次的探究活動，來實現化學—生物的跨學科思考，在參考化學反應模型的基礎上來進一步搭建光合作用的模型認知，了解掌握離體葉綠體結構與功能的關系作用，從更深層次的角度去看待科學本質，實現生物、生命觀念等核心素養的建設[8]。

四、綜合性跨學科學習實踐

（一）自主實驗設計，鍛煉綜合能力

自主實驗設計是為彰顯生物課程學習中的自主性、開放性精神，使學生能夠憑借對生物學的深入理解，構思出獨特的實驗構想，并創造性地改進實驗流程與裝置，通過親身實踐，學生得以深刻領悟實驗背后的原理及操作步驟，從而全面促進個人綜合能力的提升。在跨學科的學習場景下，教師可以依據課程內容，引導學生開展“自主實驗設計”的任務，引導他們基于個人的生物知識積淀，構思實驗方案。在必修一“酶的特性”的知識點中，本節課的核心實驗聚焦于“影響酶活性的條件”。在前期教學中，學生已初步探索了酶的特性并理解了其作用機制，在此基礎上，教師可以結合化學學科的“酸堿性”及“化學實驗影響因素”等內容，布置跨學科的開放性自主實驗設計任務：要求學生融合“酶的作用與本質”的化學知識及化學實驗操作的影響因素，參考“淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用”實驗，多角度探索酶的特性并設計實驗方案。

為此，教師可提供“生物—化學”交叉學科的化學實驗學習材料，包括“過氧化氫的分解實驗方案”及“不同溫度/酸堿值條件下過氧化氫實驗的變化”。學生在小組內閱讀資料后，便可意識到溫度、酸堿值是化學反應速率的關鍵因素，并產生新的疑問：這些條件是否同樣影響生物實驗中的酶活性？隨后，各小組可繼續圍繞“溫度對酶活性的影響”“溶液酸堿度對酶活性的影響”及“溶液濃稠程度對酶活性的影響”等議題，開始實驗設計，通過多角度探討，形成各自的方案。在跨學科融合的綜合性自主設計實驗課堂上，學生們充分展現了他們的創新思維與實踐能力，基于各自在化學實驗中的操作經驗，各組學生提出多元化的假設，這些假設可涵蓋溫度、酸堿度、濃稠度等多個方面，甚至有部分小組別出心裁地假設光照、通風條件等環境因素也可能對酶的活性產生影響。盡管最終的實驗結果驗證出影響酶活性的主要因素為溫度和酸堿值，但這一過程中，學生們所經歷的自主假設、自主設計與實驗驗證，無疑是一次寶貴的學習體驗，他們不僅結合了化學學科的知識進行深入思考，還巧妙地運用了多學科的知識來設計實驗方案，如利用物理學科中的光學知識探討光照對酶活性的影響，以及運用環境科學中的通風原理來探究空氣流通對酶活性的潛在作用。

（二）自主實踐探究，深化學生科學思維與探究能力

實驗操作的精髓與研究的魅力，在于其開放性的實驗流程，以及賦予學生跨學科探索的自主選擇權，教師依據課程內容，精心挑選并展示跨學科的實際應用案例，以此激發學生的跨學科思考，通過一系列循序漸進的問題引導，教師幫助學生厘清實驗原理與思路，隨后再提供豐富的跨學科素材，鼓勵學生結合這些素材開展實驗操作與研究。在人教版選擇性必修3第1章第1節《傳統發酵技術的應用》一節里，涉及了幾種傳統發酵技術，而教師在講授這些知識點時可以結合當地的一些發酵產品制作過程進行講解。在授課時直接以本地特色的發酵食物的制作過程為例進行講解，一來學生對這些東西非常熟悉甚至掌握制作過程，以此為例進行講授可以增強學生的學習興趣；二來將課本知識與生活實際聯系起來，而且還是學生看得見摸得著的實際，讓學生在學習知識的過程中增強了民族自豪感，增強了社會責任感。另外，在必修一《細胞呼吸的原理和應用》章節中的“探究酵母菌細胞呼吸方式”知識點，本節課強調小組合作研究，旨在培養學生的合作與科學探究技能。教師可融合生物、數學、信息技術及語文學科，設計跨學科的實驗研究活動。實驗前，教師將學生五人一組分組，并布置預習任務，要求學生閱讀實驗相關資料，撰寫閱讀心得（語文能力鍛煉），同時學習實驗方法，涵蓋實驗觀察、數據分類記錄（數學）、數據整理與可視化（信息技術）等技能。

結束語

通過跨學科的學習活動，學生不僅能夠更加全面地掌握生物學科知識，還能有效融合數學、化學、信息技術等多學科內容，提升綜合運用知識解決實際問題的能力。在這一教學模式中，教師應積極為學生提供多學科素材，并適當引導，支持學生自主探索，促進學生生命觀念、思維能力、科學探究與社會責任等核心素養的全面發展。為了更有效地利用跨學科學習模式，教師在今后的生物教學中應緊扣課程內容，準確把握生物學科的特點，精心選擇與生物緊密相關的其他學科內容，力求為學生營造一個內容豐富、多學科相互關聯的學習場域，這樣的教學環境將有助于培養學生靈活的思維方式和創新精神，這對于他們未來的學習和職業發展都具有重要的推動作用。

參考文獻

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[8]李霞.新高考背景下生物復習教學的革新研究[J].高考，2024（2）：22-24.

本文系2023年度福建省中青年教師教育科研項目基礎教育研究專項課題“縣域特色跨學科實踐活動在中學生物學教學中的應用探究”（項目編號：JSZJ23118）福建省教育學院資助的研究成果。