利用跨學(xué)科的知識培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)

池淮清

摘要 例談如何利用高中生物學(xué)新教材“學(xué)科交叉”欄目，引導(dǎo)學(xué)生從不同學(xué)科知識的角度去思考與理解生物學(xué)問題，運(yùn)用跨學(xué)科知識去探求生物學(xué)知識和規(guī)律，從中培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞? 高中生物學(xué)新教材跨學(xué)科知識核心素養(yǎng)培養(yǎng)

中圖分類號 G633.91???????????? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

文件編號：1003-7586（2023）03-0084-02

高中生物學(xué)新教材重視不同學(xué)科間知識的橫向聯(lián)系，一些章節(jié)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容需要，設(shè)置了“學(xué)科交叉”欄目，要求學(xué)生以不同學(xué)科的視角思考問題，利用跨學(xué)科知識解決生物學(xué)問題，以培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。下文以高中生物學(xué)新教材的內(nèi)容為例，談一談如何根據(jù)“學(xué)科交叉”欄目中的跨學(xué)科知識，引導(dǎo)學(xué)生探求生物學(xué)知識和規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)。

1 利用跨學(xué)科知識幫助學(xué)生形成生命觀念

教師教學(xué)時(shí)，如果利用“學(xué)科交叉”欄目中的跨學(xué)科知識，創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)學(xué)生興趣，引導(dǎo)學(xué)生從不同學(xué)科視角探究生命的物質(zhì)和結(jié)構(gòu)以及生命活動(dòng)的過程和規(guī)律等，讓學(xué)生從中分析生物學(xué)現(xiàn)象，解決生物學(xué)問題，那么就能幫助學(xué)生形成生命觀念。

例如，“細(xì)胞中的無機(jī)物”一節(jié)中的“學(xué)科交叉”欄目內(nèi)容：“關(guān)于氫原子和氧原子的結(jié)構(gòu)，請參閱化學(xué)教科書”。教學(xué)時(shí)，教師如果引導(dǎo)學(xué)生從氫原子和氧原子的結(jié)構(gòu)以及如何合成水分子這一化學(xué)知識出發(fā)去探究教材中提出的問題：“水為什么能成為細(xì)胞內(nèi)良好的溶劑呢？它又為什么具有支持生命的獨(dú)特性質(zhì)呢？”就可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使之積極主動(dòng)地探求氫原子和氧原子的結(jié)構(gòu)（圖1）。

在含有多個(gè)電子的原子中，核外電子具有不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。離核近的電子能量較低，離核遠(yuǎn)的電子能量較高，從圖中可得出氧原子電子的能量相對較高。水是由兩個(gè)氫原子以共用電子對的方式與氧原子結(jié)合而形成的（圖2）。

由于氧原子電子的能量相對較高，因此，氧原子具有比氫原子更強(qiáng)的吸引共用電子的能力，從而使氧的一端稍帶負(fù)電荷，氫的一端稍帶正電荷。又由于兩個(gè)氫原子以共用電子對的方式與氧原子隨機(jī)結(jié)合而形成水分子，造成了水分子的空間結(jié)構(gòu)及電子的不對稱分布，使得水分子成為極性分子，因此，帶有正電荷或負(fù)電荷的分子（或離子）都容易與水結(jié)合。水分子這一獨(dú)特結(jié)構(gòu)使其成為細(xì)胞內(nèi)良好的溶劑，它能溶解許多種物質(zhì)，參與細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)，運(yùn)輸體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)，以及將各個(gè)細(xì)胞新陳代謝產(chǎn)生的廢物排出體外等，水因此成為支持生命的獨(dú)特物質(zhì)。學(xué)生從化學(xué)知識角度探究水的結(jié)構(gòu)和功能，將化學(xué)知識有機(jī)融合在生物學(xué)內(nèi)容中，有利于其生命觀念的形成。

2 利用跨學(xué)科知識培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力

教學(xué)時(shí)，教師如果把“學(xué)科交叉”欄目中的跨學(xué)科知識遷移到生物學(xué)當(dāng)中來，引導(dǎo)學(xué)生利用科學(xué)思維方式把相關(guān)學(xué)科知識與生物學(xué)知識分別進(jìn)行歸納與概括、演繹與推理、分析與綜合等，讓學(xué)生從中找出相關(guān)學(xué)科知識與生物學(xué)知識之間的異同點(diǎn)，那么不僅有助于學(xué)生對生物學(xué)知識的理解，而且還能有效提升學(xué)生的科學(xué)思維能力。

例如，“細(xì)胞是生命活動(dòng)的基本單位”一節(jié)中的“學(xué)科交叉”欄目內(nèi)容，“1803年，英國化學(xué)家道爾頓提出：物質(zhì)是由不可再分的基本微?！铀M成的。原子也是化學(xué)作用的最小單位，在一切化學(xué)反應(yīng)中保持不變。他的原子論為許多化學(xué)現(xiàn)象提供了清晰的理論解釋，對化學(xué)的發(fā)展起到了奠基作用”。教學(xué)時(shí)，教師如果結(jié)合教材中有關(guān)細(xì)胞學(xué)說的內(nèi)容，組織學(xué)生交流討論，分析比較原子論與細(xì)胞學(xué)說，就能發(fā)現(xiàn)如下特點(diǎn)，見表1。

學(xué)生通過條分縷析，明白了細(xì)胞學(xué)說像原子論之于化學(xué)一樣對于生物學(xué)的發(fā)展具有重大意義，知道了細(xì)胞學(xué)說被恩格斯列入19世紀(jì)自然科學(xué)三大發(fā)現(xiàn)之一的原因。學(xué)生不僅掌握了細(xì)胞學(xué)說，而且還有效地提升了科學(xué)思維能力。

3 利用跨學(xué)科知識培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力

教學(xué)時(shí)，教師如果利用“學(xué)科交叉”欄目中的跨學(xué)科知識，組織學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)探究學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在動(dòng)手和動(dòng)腦的活動(dòng)中，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，那么不僅可以加深學(xué)生對生物學(xué)知識的理解，提升其知識應(yīng)用水平，而且還可培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。

例如，“細(xì)胞中的無機(jī)物”一節(jié)中的“學(xué)科交叉”欄目內(nèi)容：“關(guān)于比熱容等相關(guān)知識，請參閱物理教科書，并與同學(xué)交流它們的含義”。教學(xué)時(shí)，教師可以組織學(xué)生學(xué)習(xí)討論比熱容這一物理概念，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究教材中有關(guān)水的特性，即水具有較高的比熱容，其溫度相對不容易發(fā)生改變。學(xué)生興趣盎然，他們首先通過學(xué)習(xí)理解了比熱容的概念，即指單位質(zhì)量的某種物質(zhì)升高（或下降）單位溫度所吸收（或放出）的熱量。接著，他們上網(wǎng)查閱了水的比熱容與煤油的比熱容大小。最后通過交流與探討，學(xué)生設(shè)計(jì)了比較水和煤油比熱容的實(shí)驗(yàn)方案：①在兩個(gè)相同大小的燒杯中分別裝入100 g 的水和100 g 的煤油。②用兩支溫度計(jì)分別測出水和煤油的初溫。③在燒杯中分別放入功率相同的電熱器，加熱相同的時(shí)間，使水和煤油吸收相同大小的熱量。④用溫度計(jì)分別測出水和煤油的末溫。⑤末溫減去初溫，計(jì)算出水和煤油在吸收相同熱量的情況下分別升高的溫度。學(xué)生們按照實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)水和煤油在相同時(shí)間吸收相同熱量的情況下升高的溫度卻不同，煤油的溫升約是水的溫升的兩倍，說明水的比熱容較高，溫度相對不容易發(fā)生改變。學(xué)生通過跨學(xué)科知識的學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)，激發(fā)了學(xué)習(xí)熱情，提高了科學(xué)探究能力。

4 利用跨學(xué)科知識培養(yǎng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任意識

教學(xué)時(shí)，教師如果利用“學(xué)科交叉”欄目中的跨學(xué)科知識，要求學(xué)生通過圖書、報(bào)刊、音像和網(wǎng)絡(luò)等多種媒體了解我國及學(xué)校周邊地區(qū)中與學(xué)生現(xiàn)實(shí)生活相關(guān)的問題，引導(dǎo)學(xué)生利用跨學(xué)科的知識思考與生物學(xué)有關(guān)的社會(huì)問題，參與社會(huì)決策，那么就能培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任意識。

例如，“生物有共同祖先的證據(jù)”一節(jié)中的“學(xué)科交叉”欄目內(nèi)容：“沉積巖是指成層堆積的松散沉積物固結(jié)而成的巖石?！苯虒W(xué)時(shí)，教師可以組織學(xué)生上網(wǎng)觀看央視《地理中國》、《進(jìn)化》等與生物進(jìn)化內(nèi)容有關(guān)的紀(jì)錄片。紀(jì)錄片給學(xué)生帶來強(qiáng)烈的視覺、聽覺以及情感方面的沖擊，學(xué)生能夠從中直觀地認(rèn)識到分布在地殼表層的沉積巖是由風(fēng)化的巖石顆粒，經(jīng)大氣、水流、冰川的搬運(yùn)作用，到一定地點(diǎn)沉積下來，受到高壓的成巖作用而逐漸形成的。因此，沉積巖的層理有地球氣候環(huán)境變化的信息，保留了許多地球的歷史信息，包含了大量的古代動(dòng)植物化石。通過觀看紀(jì)錄片，了解科學(xué)家以沉積巖的地層中挖掘出的大量古代動(dòng)植物化石為研究對象來研究地球和生物進(jìn)化的歷史，學(xué)生深刻地認(rèn)識到人類不僅是生物進(jìn)化的產(chǎn)物，還對其他物種進(jìn)化產(chǎn)生影響，不少物種因受人類活動(dòng)的影響走向絕滅，因此，地球上的所有生物必須在相互依存、相互制約中生存和發(fā)展，人類和其他生物的和諧生存與發(fā)展始終有益于生物多樣性，保護(hù)生物多樣性是每個(gè)人應(yīng)盡的責(zé)任。教師把課堂知識引向課外，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社會(huì)問題，參與保護(hù)環(huán)境的行動(dòng)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任意識。

總之，高中生物學(xué)教材設(shè)置“學(xué)科交叉”欄目，旨在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)欲望，發(fā)揮學(xué)生主體作用，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用跨學(xué)科知識解決生物學(xué)問題，拓寬學(xué)生的知識面，培養(yǎng)學(xué)生對自然科學(xué)的探究熱情，從而有效提升學(xué)生的生物學(xué)科核心素養(yǎng)。