跨學(xué)科融合視閾下的高中生物學(xué)課例探析

陶忠華

(浙江省富陽中學(xué) 杭州 311400)

生物學(xué)科發(fā)展過程中凝結(jié)著數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、技術(shù)等各學(xué)科的知識、方法與思想。生物學(xué)教學(xué)與其他學(xué)科教學(xué)相互聯(lián)系與影響。因此，高中生物學(xué)教師在開展教學(xué)工作時，需要關(guān)注不同學(xué)科的交叉，對比不同學(xué)科對生物學(xué)知識表征的異同，借鑒不同學(xué)科對生命現(xiàn)象的思維方式與分析手段，從而進(jìn)一步理解生命本質(zhì)的探索過程，提升教學(xué)素養(yǎng)，形成跨學(xué)科融合的大生物學(xué)教學(xué)觀念。本文通過有目的地進(jìn)行跨學(xué)科的課例研究，比較學(xué)科間的相關(guān)知識表征的異同、分析不同學(xué)科教學(xué)模式的差異等，為跨學(xué)科融合的教學(xué)主張?zhí)峁┙梃b。

1 分析不同學(xué)科對生物學(xué)知識的表征，改進(jìn)生物學(xué)課堂教學(xué)

不同學(xué)科對相同的知識具有不同的表征方式。教師在具體的課堂教學(xué)中，讓學(xué)生清楚不同學(xué)科對相應(yīng)知識的表征的異同，有利于學(xué)生選擇相關(guān)學(xué)科知識，運用相關(guān)學(xué)科語言或采用合適的實驗方法解決具體問題。而要實現(xiàn)這一目標(biāo)，教師必須堅持“人本位”思想，有目的地選擇具有學(xué)科交叉性的知識內(nèi)容，在對照與反思中審視生物學(xué)教學(xué)。

例如，在“檢測生物組織中的油脂、糖類、蛋白質(zhì)”的實驗教學(xué)中，通過跨學(xué)科的課例研究發(fā)現(xiàn)，高中化學(xué)教材中也有這些化合物的檢驗實驗，但在實驗原理、試劑的語言表述、檢測方法的選擇等方面有顯著差異(表1)。同樣進(jìn)行還原性糖檢測的實驗教學(xué)，化學(xué)側(cè)重于研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，通過實驗來說明葡萄糖因為具有醛基而具有還原性，而生物學(xué)更側(cè)重于關(guān)注還原性糖類的性質(zhì)，通過實驗來鑒定哪些是還原性糖，哪些是非還原性糖，這反映了兩門學(xué)科實驗教學(xué)功能的差異性。但兩門學(xué)科都強(qiáng)調(diào)本尼迪特試劑(即氫氧化銅懸濁液)要新制，且要求在實驗中要加熱，這反映了兩門學(xué)科實驗教學(xué)功能的共通性，共同指向于培養(yǎng)學(xué)生對實驗條件的控制、實驗方案的設(shè)計等能力。

表1 高中生物和高中化學(xué)“檢測生物組織中營養(yǎng)物質(zhì)”實驗的比較

通過此類課例的研究，生物學(xué)教師能了解有關(guān)生物學(xué)知識在化學(xué)教材中所處的章節(jié)及教學(xué)時間節(jié)點，更好地改進(jìn)生物學(xué)教學(xué)。并能更好地了解學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)，將生物學(xué)知識與其他學(xué)科知識相聯(lián)系與補(bǔ)充，避免學(xué)生在學(xué)習(xí)時的認(rèn)知障礙，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的發(fā)展。例如，在上述課例中，生物學(xué)教師在進(jìn)行“生物組織中還原性糖的檢測”時，可以補(bǔ)充還原性糖與非還原性糖的判斷依據(jù)，以避免學(xué)生對糖的種類的機(jī)械記憶；在進(jìn)行“生物組織中蛋白質(zhì)的檢測”時，可以補(bǔ)充雙縮脲試劑檢測的實際上是含有兩個及兩個以上肽鍵的化合物，讓學(xué)生更好地掌握實驗原理，以實現(xiàn)對科學(xué)知識更好地遷移應(yīng)用于生活實際。

2 引鑒不同學(xué)科課堂教學(xué)模式，指導(dǎo)生物學(xué)課堂教學(xué)

《課程標(biāo)準(zhǔn)》是課程改革理念在具體學(xué)科從內(nèi)容到實施的落實，在大生物學(xué)背景下，教師通過跨學(xué)科的課例研究接觸其他學(xué)科的課堂教學(xué)模式、教師的課堂教學(xué)風(fēng)格以及課堂教學(xué)文化，有助于教師擺脫學(xué)科教學(xué)思維的束縛，借鑒其他學(xué)科的改革成果和教師的教學(xué)方式的變革經(jīng)驗，提高教學(xué)改革實踐的自覺性。跨學(xué)科的課例研究可以在3個層面上開展： ①促進(jìn)教師的學(xué)科教學(xué)知識，即本學(xué)科知識在其他學(xué)科中的呈現(xiàn)方式；②豐富教師的學(xué)科教學(xué)方式，即關(guān)注其他學(xué)科教師的教學(xué)設(shè)計與教學(xué)方法；③對具體學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)的分析與比較。前兩者實際上是各學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)教學(xué)建議的創(chuàng)新性地體現(xiàn)。對高中物理、化學(xué)、生物課程標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)建議部分的比較，可以發(fā)現(xiàn)科學(xué)教育的共通之處： 要有質(zhì)量地組織好探究性學(xué)習(xí)，要落實科學(xué)教育與社會、技術(shù)、生產(chǎn)生活之間的聯(lián)系，要加強(qiáng)實驗教學(xué)，同時要全面落實課程目標(biāo)。另外，還可以發(fā)現(xiàn)生物學(xué)的學(xué)科教學(xué)特色： 注重學(xué)科間的聯(lián)系，深化對課程理念的認(rèn)識，注重生物科學(xué)史的學(xué)習(xí)。這要求教師具有跨學(xué)科融合的教學(xué)觀念，開展富含生物學(xué)科品位的課堂教學(xué)。

3 開展跨學(xué)科融合視閾下的大生物學(xué)教學(xué)

生物學(xué)教師應(yīng)具有跨學(xué)科融合的教學(xué)觀念，能汲取其他學(xué)科的教學(xué)思想與方法，在課堂實踐中有機(jī)聯(lián)系各門學(xué)科，在生物科學(xué)史學(xué)習(xí)中注意揭示具有各學(xué)科背景的科學(xué)家的思想觀念，構(gòu)建富有生物學(xué)科品位的大生物學(xué)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

例如，在“DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的發(fā)現(xiàn)”過程中，有化學(xué)學(xué)科的參與——化學(xué)家查伽夫的堿基互補(bǔ)配對原則；有物理技術(shù)的參與——富蘭克林的DNA衍射圖像的拍攝以及最終的模型建構(gòu)。因此，在生物科學(xué)史的教學(xué)過程中需要滲透學(xué)科間的科學(xué)思維與方法的培養(yǎng)。

教師在具體課堂教學(xué)實踐中，可以讓學(xué)生運用物理學(xué)科的“受力分析”手段與“平衡與運動觀”來分析生物學(xué)中的靜息電位、動作電位的形成；運用化學(xué)知識來解釋肽鍵的形成、磷酸二酯鍵的形成等。引導(dǎo)學(xué)生運用各學(xué)科的知識與方法去分析并解決具體的生物學(xué)問題，有利于學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)，有利于學(xué)生生命觀念的建構(gòu)，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。