例談基于真實情境的初中生物學跨學科實踐

《義務教育生物學課程標準（2022年版）》（以下簡稱課標)設置“生物學與社會·跨學科實踐\"學習主題，引導學生綜合運用多學科的相關知識和方法，嘗試分析和解決實際問題；關注學生學習過程中的實踐經歷，強調學生的學習過程是主動參與的過程，選擇恰當的真實情境，設計學習任務，讓學生積極參與動手和動腦的活動，改變教與學的方式。基于真實情境的跨學科實踐，可以激發學生的探究興趣，加強學生對生物學知識的理解、應用，是培養學科核心素養的有效策略。

一、初中生物學跨學科實踐的現狀

目前我國關于初中生物學跨學科實踐的研究處于起步階段，設計與實施跨學科實踐的地區和人員較少，實踐能力較弱。2019年上海市教委基礎教育處對全市320名教師的跨學科實踐能力進行調查，結果顯示， 54.3% 的教師在跨學科實踐方面存在能力欠缺的問題；在對全國16個省市30多所學校進行課堂觀摩和研討的過程中，研究者發現當前跨學科實踐中表層跨學科整合、偽跨學科實踐現象突出，難以實現不同學科在邏輯和連貫性上的深度融合。

陳鐵洪指出當前跨學科實踐存在“學科簡單疊加”現象，現存跨學科實踐案例中能實現深度整合的僅占總數的 28% 。在跨學科實踐中，教師難以駕馭課堂，在解釋和區分跨學科實踐情境方面能力較低，而生物學的核心素養需要在真實的問題情境中展示，在分析和解決真實問題任務的過程中發展。鑒于上述情況，基于真實情境的跨學科實踐的設計與實施迫在眉睫。

二、初中生物學跨學科實踐的設計策略

真實情境通常指源于現實世界、貼近學生經驗的生活場景，是具體真實存在的情境，是以真實事物或現實為原型的情境。該情境來源于現實生活、科技發展、社會熱點素材和科學史等各方面，可分為生產生活情境、生命現象情境、生物學史料情境、實驗探究情境和模型建構情境。情境認知理論認為真實情境作為學生認知的錨點，能有效激活已有經驗，促進知識遷移。基于此，本研究以建構主義學習理論為框架，按照情境一問題一任務一評價的過程設計跨學科實踐方案，構建“真實情境驅動一多學科知識整合一實踐成果物化\"的螺旋式提升策略，選擇合適的真實情境，融入跨學科實踐，激勵學生從不同角度思考如何解決現實問題，提高學生探究意識和主動學習意識，達成實踐育人的目標。

（一)真實情境驅動，提出問題

“生態系統中的能量流動和物質循環”是蘇教版生物學八年級上冊第7單元第十九章的重要內容，在傳統教學中，教師通常導入虛擬情境“魯濱遜流落荒島\"并提出問題：假設你是流落荒島的魯濱遜，食物來源只有水、1只母雞、 .15kg 玉米，以下哪種生存策略能讓你維持更久以等待救援？策略一：先吃雞，再吃玉米。策略二：先吃玉米，同時用一部分玉米喂雞，吃雞產下的蛋，最后吃雞。通過討論， 40.8% 的學生以小說中魯濱遜長居荒島為“真實情境”，選擇錯誤的策略。在引入現實情境“新冠疫情期間，我國務工人員滯留國外，公寓內尚存的食物只有1只母雞、 15kg 玉米，如何選擇恰當的生存策略？”后，90% 的學生對該議題興趣度提升，能深入思考，進而構建能量流動的路徑，對“能量流動”概念理解的正確率從 45% 提升至 83% 。研究結果表明，與虛擬情境相比，現實情境可加強學生對生物學概念的理解，提升學生應用知識的能力，有助于跨學科實踐的有效實施。

（二)多學科知識整合，設計學習任務

“食品保存\"是蘇教版生物學八年級下冊第9單元第二十三章的重要內容，要求學生自主查詢并復制我國優秀傳統文化中保存食品的方法。教師在教學過程中引導學生認識我國優秀傳統文化中保存食品的方法和器具，制訂跨學科實踐方案，結合歷史、物理、工程學等多學科的知識和方法，探究古代冰鑒缶的結構和原理，自制食品儲存器，形成初步產品，并用于實際生活。學生查閱文獻，了解曾侯乙銅冰鑒缶的結構，運用物理學知識解釋曾侯乙銅冰鑒缶具有冰酒和溫酒雙重作用的原理：其鑒與缶之間的空隙，可以阻止熱量傳遞。為復制曾侯乙銅冰鑒缶保存食物的方法，學生利用橡皮泥、水杯、錫紙等常見材料并針對不同類型的食品，設計開發不同材質與結構、具有隔熱效果的食品儲藏器模型。在對模型效果的測試中，實驗組模型隔熱降溫效果（平均降溫 1.3^°C )顯著優于對照組。學生將成果物化，應用于校園鳥類觀察驛站的食物儲存，培養學以致用的社會責任意識。在跨學科實踐任務中，學生通過探究實踐綜合運用多學科的知識和方法，比較不同材質的熱量傳遞效果，驗證熱量傳遞規律，運用工程學與技術手段，設計制造食品儲藏器具，積極參與動手動腦活動，并將成果應用于實際生活，學以致用，促進綜合實踐能力的發展。

(三)實踐成果物化，培養核心素養

初中生物學課程的核心理念，是著眼于學生適應未來社會發展和個人生活的需要，立足于堅實的生物學科內容基礎，密切結合中國學生發展核心素養研究等教育領域新成果，融入社會主義核心價值觀的基礎內容和要求。初中生物學跨學科實踐，應始終圍繞核心素養展開。如在“生態系統中的能量流動和物質循環\"的教學中，教師緊扣生命觀念中的物質與能量觀、生態觀等開展教學活動，引導學生認識人類利用物質的本質是對能量的獲取和利用，選擇不同生存策略實際上是選擇“提高能量利用率、減少熱量散失\"的方式，能量伴隨著食物鏈單向流動、逐級遞減。學生在解決實際問題的過程中，運用比較、分析、綜合等方法，進行獨立思考和判斷，發展科學思維。在“食品保存\"的教學中，學生制訂、優化、實施個性化方案，“復刻”曾侯乙銅鑒缶，物化成果，培養探究實踐的能力。學生在探尋古人保存食物之旅中，認識古代勞動人民的智慧成果，培養民族自豪感、積極健康生活的態度與學科核心素養。

三、基于真實情境的跨學科實踐的實施路徑

初中生物學教學中，要落實基于情境的跨學科實踐，重在合理設計教學任務，引導學生運用多學科的知識與方法，發現問題、分析問題并嘗試解決問題，培養學生的科學態度、健康意識和社會責任感。基于前述“真實情境驅動一多學科知識整合一實踐成果物化\"的螺旋式提升策略，以“脊椎動物的運動系統”為例，設計并實施跨學科實踐。

(一)情境錨定，發現問題

在學習和生活中，學生缺乏深刻認識科學原理的能力，采用死記硬背的方式學習邏輯性較強的學科知識，導致思維僵化，難以將知識融會貫通、靈活遷移。如隨著對生物學“運動的形式和能量供應”以及物理學“物質、運動和相互作用、能量\"相關內容的學習，學生對“運動、物質與能量的關系\"有了一定的了解，能解釋生物與非生物都是由物質組成，認識物質是客觀存在的，但是難以將生物學中“動物的運動\"與物理中的“運動與速度\"等內容相關聯，認識和理解物質與運動的共同屬性。針對上述問題，基于真實情境，結合物理學、體育等多學科，設計與實施“脊椎動物的運動系統\"跨學科實踐方案。

（二)制訂方案，跨界探究

以生物學學科為主導開展“探究脊椎動物的運動系統\"的跨學科實踐。首先，結合真實情境，教師引導學生聯系自身在體育運動中的表現和日常活動形式，產生關于脊椎動物運動與運動系統的思考。學生查閱文獻，整理脊椎動物運動系統的結構與功能的相關信息。通過整理資料，學生綜合運用生物學、物理、體育等學科的知識和方法（如圖1所示），將生物學知識與物理學中物質、運動與能量的知識進行比較、分析，將生物學的脊椎動物運動系統與物理學中的杠桿原理相結合，辯證地認識脊椎動物運動系統的結構與功能，了解人類的運動系統的重要作用，制訂提高體育課程中運動能力的方案。學生利用常見材料，設計、制作與展示“脊椎動物的運動系統\"模型，并闡述設計與制作的思路，解釋模型動物的運動形式與特點，分享自己提升體育運動能力的個性化方案，撰寫科學小論文。分享結束后，師生共同參與評價。

(三)實施方案，遷移應用

為更好地達成教學目標，拓展活動空間與場地，除教室外，學生還可在線上、家中和體育館進行跨學科實踐。教師采用線上與線下結合的混合式教學模式。教學過程包括課前動員、搜集資料、制訂方案、預建模型，課中分享、評價，課后總結、撰寫科學小論文三部分，主要由以下三項活動組成。

活動一：情境導入與問題提出

實踐目標：學生結合已掌握的生物學中“細胞的呼吸作用”與物理學中“運動與能量\"的知識，嘗試制訂合乎自身需求的提高體育運動能力的方案。

實施過程：教師展示本班學生在課間活動中長跑與跳操的視瀕，啟發學生對體育運動過程中的運動能力進行思考與評價。教師將長跑過程中的典型現象（如初始時全體學生勻速運動、半程時變速運動)進行對比，引導學生結合自身體驗認識運動系統的結構與功能，思考怎樣更好地提高運動能力。

設計意圖：通過貼近學習與生活實際的真實情境的導入，使學生既對脊椎動物運動系統的結構與功能有更深刻的理解，又不斷從自身實際需求出發，理論聯系實際地展開學習與探究。

活動二：模型構建與實踐探究

實踐目標：學生將生物學與物理知識融會貫通，進一步理解力學原理，思考提高運動能力的機制

實施過程：學生在認識脊椎動物運動系統與功能后，利用常見材料（如一次性筷子、橡皮筋、棉繩）制作“脊椎動物的運動系統\"模型，在制作、改進和展示模型過程中，比較骨、骨骼肌、關節與杠桿、動力、支點的結構與功能。

設計意圖：學生制作模型的實踐過程是主動參與的動手動腦的過程。“脊椎動物的運動系統\"模型的制作與改進，使學生加深對知識的理解與遷移，提高應用知識的能力，進而能運用多學科的知識和方法探討或解決現實生活中的某些問題，也促使學生關注科學與個人、社會的聯系，培養解決生產生活中現實問題的責任擔當和能力。

活動三：成果展示與評價反思

實踐目標：學生通過物化成果，評價反思，發展核心素養。

實施過程：學生在組內及班級展示“脊椎動物的運動系統\"模型，統計結果顯示，班級模型制作優良率達 82% （較傳統教學提升 40% 。學生分享在設計、制作和改進模型的過程中遇到的問題和解決問題的方法，闡明提高體育課程中運動能力的方案，說明方案設計的思路與內容，總結實踐經驗，撰寫科學小論文。

師生共同參與評價，學生填寫參考PISA科學素養評價框架設計的評價量表，總結與反思學習效果。

設計意圖：學生分享設計、制作和改進模型的過程，是探究與實踐能力不斷提升的過程，是知識遷移、理論與實踐深度融合的過程。這一過程將學生好奇心、求知欲和現實需求緊密結合，有助于培養其解決真實情境中問題的能力。

實踐案例表明，跨學科實踐能提高學生的合作探究能力，提高學生實踐方案設計能力和最終作品質量，是落實核心素養的關鍵舉措，符合當前教育與社會發展需求。

結語

基于真實情境的跨學科實踐采用線上與線下、課內與課外結合的混合交互式教學模式，該模式通過時空自主性顯著提升學習自由度，突破傳統課堂的界限，但對教師協同備課時間要求較高（需每周>2課時)。在跨學科實踐中，學生從真實情境出發，將生物學與物理、體育、數學等學科融會貫通，思考、理解和掌握科學知識；從自身學習和生活需求出發，理論聯系實際，參與個人和校園現象的討論，提升解決生產生活問題的責任擔當和能力。

基于真實情境的初中生物學跨學科實踐，立足生物學，整合多學科的知識與方法，構建不同學科之間的內在脈絡，促進不同學科課程內容的深度融合，有助于開發契合核心素養發展需求的綜合課程。對于師生而言，開展基于真實情境的初中生物跨學科實踐有助于提升教師的跨學科實踐設計與實施能力，提升教師專業素養；有助于激發學生的興趣，培養學生聯系真實情境分析問題、解決問題的能力，發展學生的科學思維與核心素養，培養學生的科學觀念與責任態度，使其更好地適應新時代社會發展的需求。

參考文獻：

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

[2陳鐵洪，陳曉梅.跨學科實踐促成初中生物學概念教學——以“綠色植物與生物圈的水循環”為例[J].生物學教學，2024，49(3).

責任編輯：丁蔚