初中生物學跨學科探究實踐

文章編號：1003-7586（2025）01-0023-04

中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

摘：要：本文以攜李為研究對象，創設教學情境，設計跨學科探究實踐，并通過構建系統化的單元框架，明確單元學習目標，設計學習活動和任務，制定相應的教學評價體系，對“植物的新陳代謝”主題進行詳細的教學設計和實踐探索。

《義務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱《科學課標》倡導“以探究和實踐性為主的多樣化學習方式”。教師挖掘并利用地方課程資源，開展跨學科學習不僅能夠有效體現這一課程理念，還能夠激發學生的學習興趣，提升學習效果。攜李是原產于的中國季品種，擁有長達2500年的栽種歷史，是文化發展進程中的活化石。近年來，得益于科技賦能，攜李產業已成為農業的支柱產業之一。本文以槜李為情境主線，設計與實施“植物的新陳代謝\"這一主題的跨學科實踐教學。

1學習內容分析及單元框架構建

1.1學習內容分析

“植物的新陳代謝”內容選自浙教版義務教育教科書《科學·八年級·下冊》第3章和第4章，對應《科學課標》中課程內容“6生物體的穩態與調節”。在此基礎上，本文聚焦概念“6.1植物能制造和獲取養分來維持自身的生存”展開單元教學，并分別從水分和無機鹽的吸收、光合作用和呼吸作用、物質的交換和運輸三個方面深入探討攜李生命系統的運行機制。本單元的學習內容不僅是對“5.4生物體具有一定的結構層次”的延伸，同時也對學生學習“7生物與環境的相互關系”主題奠定了基礎。

1.2學習單元框架的構建

學習單元框架是指導單元教學方向的關鍵，其

構建主要包括以下兩個核心步驟。

1.2.1確定跨學科主題線

首先，跨學科理念是本單元學習的核心和基調。“植物的新陳代謝”單元不僅蘊含深厚的生物學原理，還能夠拓展至技術、工程學、信息科學以及人文社科等學科對農業生產的影響。強化學科間的交叉融合，不僅有利于學生構建科學的生命觀與自然觀，更對其核心素養的培養具有深遠意義。其次，跨學科學習活動的開展需要以具體情境為載體，并在恰當的情境中融入跨學科元素。攜李作為的特色物種，其栽培技術蘊含豐富的跨學科知識。

因此，筆者教學以槜李為情境，圍繞以下三大跨學科主題線展開：一是“識槜李，領略歷史活化石”，從宏觀角度認識槜李的文化歷史與生態環境；二是“技術賦能，助力槜李農業生產”，從微觀層面聚焦技術如何推動攜李生長，理解槜李生理活動原理并應用于實際生產；三是“保護瀕危物種，電商點燃共富路”，深刻認識檇李的生存現狀和產業現狀，并基于跨學科知識與農業生產實踐，深入思考槜李的保護策略與產業支持路徑。

1.2.2設計單元框架

基于上述跨學科主題線，筆者明確了單元學習目標，并圍繞一系列關鍵問題串設計了單元學習任務及評價體系。本單元的跨學科實踐設計框架如圖1所示。

2基于跨學科主題的單元教學過程設計

2.1識槜李，領略歷史活化石

攜李作為的地方特色物種，不僅承載著深厚的文化歷史，還蘊藏著豐富的農學智慧。因此，教師以人文視角作為跨學科切入點，旨在拓寬學生科學與人文的交融視野，進而運用多重跨學科思維審視槜李的發展路徑。

活動1：融合人文、地理，分析槜李生長條件。

教師組織學生完成跨學科預習任務—“風雅，尋味槜李”，要求學生以小組形式，通過文獻檢索、實地探訪攜李果園等方式，搜集槜李的人文故事、地域特色及栽培技藝。課堂上，教師舉辦“攜李故事分享會”，學生代表講述槜李的發展歷程。在激發學生興趣后，教師引導學生運用已有知識“土壤性質與植物生長”，分析土壤特性，論證壤土類土壤對槜李生長的適宜性。

活動2：拓展實踐，探究影響槜李生長的物質因素。

鑒于槜李生長的土壤須具備良好的保水保肥能力，教師引導學生思考水分與不同種類無機鹽對攜李生長的具體作用。此外，教師設計并實施“不同濃度與種類的培養液中攜李生長狀況\"的實驗探究，以深化學生理解。

活動3：深入實際，探討李栽培管理技術。

教師提供資料，指出幼樹需施用氮、磷、鉀復合肥或高氮肥以促進其快速生長，而結果樹則應以有機肥為主，輔以鉀肥及中微量元素肥料。2在此基礎上，教師引導學生結合所學原理分析施肥策略，并討論分享有效的槜李栽培技術。

設計意圖：教師通過整合人文、地理等跨學科知識，激發學生的思維活力；引導學生認識到槜李的重要價值，增強鄉土情感；通過深入分析攜李生長條件，培養學生形成生物與環境相協調的生命觀念。

2.2技術賦能，助力攜李農業生產

學生在解決槜李生產問題時，需綜合運用多學科知識、方法與思維，尋求解決方案。因此，本跨學科主題線融合生物學與技術學科，圍繞光合作用與呼吸作用，分兩階段遞進實施：一是利用技術闡釋生物學原理，二是應用技術優化槜李生產。

2.2.1借助技術，理解光合作用原理

教師引導學生思考槜李甜味的來源，進而引出植物的光合作用相關內容。

活動1：了解檢測技術，探究槜李葉片在光照下合成淀粉。

首先，學生通過直觀感受槜李體內有機物的積累，思考“有機物源自何處”，教師提出探究問題：植物光合作用是否會產生淀粉？在了解淀粉檢測技術的基礎上，教師圍繞實驗設計中的關鍵步驟提出問題串，如“選擇攜李的哪個部位進行實驗\"“是否需要對葉片進行不同處理”等，引導學生小組開展討論，逐步完善實驗方案。各小組通過對比實驗中葉片在光照與黑暗處理下的顏色變化，分析得出綠葉在光照下能夠產生淀粉。教師進一步引導學生從“光照是攜李合成淀粉的必要條件\"中，推理出光合作用的能量轉化過程，即將光能轉化為淀粉中的化學能。

活動2：展示傳感器檢測技術，分析槜李光合作用過程的物質與能量變化。

教師提出問題：攜李在合成有機物的同時，還伴隨著哪些物質和能量的變化？經過師生、生生討論，教師展示能夠同時完成多因素檢測的創新實驗裝置，該裝置利用精密的二氧化碳、氧氣傳感器測量容器內兩種氣體含量的細微變化，同時利用濕度傳感器檢測水分的變化。通過觀察與分析實驗數據，學生得出槜李的光合作用能夠將二氧化碳和水轉化成儲存能量的有機物，并釋放氧氣。

活動3：構建光合作用的概念模型。

根據實驗結論，學生歸納光合作用的定義并結合光合作用的條件、原料、產物及過程，利用圖示方法構建光合作用的概念模型。

設計意圖：本設計從學生的真實體驗出發，以光合作用原理為核心，融入現代科學與工程技術，旨在發展學生在真實情境中運用跨學科思維分析問題的能力。

2.2.2遷移技術，認識呼吸作用原理

教師引導學生探究成熟槜李存放一段時間后甜度下降的原因。學生使用糖度儀測量槜李汁液的含糖量，并將十天前與十天后的含糖量進行對比，發現槜李含糖量在存放過程中有所減少，這表明槜李體內包括糖類在內的有機物被消耗，進而引出植物的呼吸作用相關內容。

活動1：遷移思路，實驗探究槜李呼吸作用過程中的物質與能量變化。

學生已知植物能制造有機物，并伴隨著物質與能量的轉化。教師引導學生運用類比思維，思考呼吸作用過程中可能發生的物質與能量變化。教師組織學生小組討論，借鑒光合作用實驗的設計思路，制訂探究呼吸作用的實驗方案。學生提出利用傳感器技術探究槜李的呼吸作用，但需考慮排除光合作用的影響或設置對照組。最終，學生基于實驗結果分析得出，槜李能夠通過呼吸作用分解有機物，釋放生命活動所需的能量，并產生二氧化碳和水。

活動2：視頻展示，分析李的各個器官能否進行呼吸作用。

教師展示提前錄制的檢測視頻，檢測部位包括攜李的根、莖、葉、花、果實等器官，實驗結果表明槜李的各個器官均具備呼吸作用的能力。

活動3：構建呼吸作用的概念模型。

依據上述實驗結論，學生歸納呼吸作用的定義，并運用圖示方法構建呼吸作用的概念模型。

設計意圖：學生通過理解光合作用原理，能夠初步形成借助實驗探究植物類似生理活動的思維方式，并在探究呼吸作用原理的過程中實現思維的遷移與升華，有效發展了學生的跨學科實踐能力。

2.2.3應用技術，助力攜李增產保鮮

活動1：分析光合作用在攜李增產中的應用。

教師提供以下資料供學生分析： ① 不同攜李品種間含糖量存在顯著差異，這一差異可能與果實生長發育期的長短緊密相關，具體表現為生長期越長的品種，其成熟期果實的含糖量往往越高； ② 槜李的最終成熟階段恰好處于地區的高溫季節。基于上述資料，教師引導學生運用光合作用原理深入剖析這些現象背后的原因，并據此提出切實可行的槜李增產措施。

活動2：探討呼吸作用在攜李保鮮中的應用。

教師提出問題：如何有效協助果農減少攜李在運輸與儲存過程中的果實內部有機物的無謂消耗？學生結合呼吸作用原理，共同探討并制訂科學的檇李果實保鮮策略。

設計意圖：本系列活動旨在促使學生將生物學原理與技術手段緊密融合，以解決槜李生產中的實際問題。通過這一過程，學生不僅能夠深刻體會到生物學與技術在真實應用場景中的緊密聯系，更能在實踐中鍛煉其綜合運用多學科知識與方法解決問題的能力。

2.3保護瀕危物種，電商點燃共富路

攜李物種保護的復雜性在于其涉及生物學、社會學、經濟學等多個學科的系統知識。因此，對于攜李瀕危的成因及科學治理問題，師生既需從生物學角度深人探究槜李的生命系統運行機制，又需從社會學與經濟學視角出發，關聯鄉村農業與鄉村振興等議題。

活動1：分析檇李體內的物質交換、運輸的部位及過程。

教師指出，植物體的生長與成熟離不開水分、無機鹽以及光合作用、呼吸作用等生理活動。這些活動促使槜季體內的水、無機鹽、有機物等不斷交換與運輸，以維持其生命系統的有序運行。基于此，教師引導學生從植物的生理活動轉向物質交換與運輸的探究，通過設計“水分和無機鹽的運輸”“有機物的運輸\"等實驗活動，推理得出“水分和無機鹽通過導管向上運輸，有機物通過篩管向下運輸\"的結論。

活動2：三維植物模型模擬其運輸系統。

學生以小組合作形式，結合所學知識，利用多種材料搭建槜李的結構模型。教師指導學生聚焦根、莖、葉構成的營養系統，模擬根部吸收水分和無機鹽、葉片制造有機物的過程，以及這些物質的輸送路徑。模型搭建完成后，小組代表演示模型運行，闡述攜李如何維持整體有序運行。

活動3：分析攜李生存現狀，探討科技與信息技術如何支持槜李產業發展。

教師通過展示“種桃李是一場與時間的較量”的資料，分析嘉興槜李種植面臨的碎片化小規模種植、良種率低、技術難題等問題。隨后，教師引導學生結合本單元所學知識，融合跨學科理念與電商經濟，討論槜李產業發展的措施和保護對策。

設計思路：本設計旨在通過構建模型闡明攜李機體的運行機制，培養學生的生命系統觀和技術與工程實踐能力。在此基礎上，教師引導學生關注瀕危物種保護及鄉村農業瓶頸等問題，參與相關決策討論，提升其社會責任意識。

3教學反思

教師將學習置于真實情境中，從學生熟悉的身邊事物出發，挖掘課程資源進行跨學科學習，不僅能讓學生感受到家鄉的進步變遷，深入認識家鄉，增進身份認同，還能讓學生體驗科技的進步，提升其解決實際問題的能力和綜合素養。

參考文獻

[1]胡惠珍，陳瑾，周雪娥，等.桐鄉攜李的生態價值、生存現狀與保護對策[J].浙江農業科學，2018，59（6）：946-948.

[2]謝小波.攜李的生態高效栽培技術[J].浙江林業，2021（7）：30.