藝術(shù)與生物學(xué)的跨學(xué)科融合路徑研究

摘"要：文章探討了生物學(xué)與藝術(shù)的跨學(xué)科融合，強(qiáng)調(diào)基于真實(shí)情境的跨學(xué)科學(xué)習(xí)對(duì)于學(xué)生知識(shí)體系的構(gòu)建具有重要作用。文章主要探討了三條跨學(xué)科融合路徑：一是設(shè)計(jì)藝術(shù)與生物學(xué)融合的跨學(xué)科作業(yè)，二是有效應(yīng)用生物學(xué)教材圖示，三是在生活實(shí)踐中促進(jìn)藝術(shù)與生物學(xué)的跨學(xué)科融合。通過設(shè)計(jì)“未來生物”作業(yè)，鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合生物學(xué)知識(shí)與藝術(shù)設(shè)計(jì)，提升創(chuàng)新能力和綜合素養(yǎng)；通過巧用教材圖示，幫助學(xué)生突破生物學(xué)知識(shí)難點(diǎn)，增強(qiáng)對(duì)復(fù)雜生理過程的理解；通過將藝術(shù)創(chuàng)作融入生物教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的審美能力和綜合素質(zhì)。文章旨在通過這些實(shí)踐探索藝術(shù)與生物學(xué)的深度融合，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維與藝術(shù)素養(yǎng)的共同發(fā)展。關(guān)鍵詞：跨學(xué)科融合；未來生物設(shè)計(jì)；美育；教材圖示《中國(guó)教育現(xiàn)代化2035》指出，“全面加強(qiáng)和改進(jìn)學(xué)校美育，堅(jiān)持以美育人，以文化人，開齊開足美育課，提高學(xué)生審美和人文素養(yǎng)?！北M管藝術(shù)創(chuàng)造是美育的重要途徑之一，但社會(huì)上常將藝術(shù)與“特長(zhǎng)”或“天賦”聯(lián)系在一起，形成了藝術(shù)的“高架”觀念。實(shí)際上，藝術(shù)與生活密不可分，生命本身就是一件令人嘆服的藝術(shù)品。在生物教學(xué)中，藝術(shù)無處不在。在信息快速更新和技能迭代的時(shí)代，傳統(tǒng)的單一生物學(xué)科碎片化教學(xué)已無法滿足學(xué)生的知識(shí)能力需求，青少年需要培養(yǎng)基于真實(shí)情境的問題解決能力?？鐚W(xué)科實(shí)踐有真實(shí)、綜合的特點(diǎn)。研究表示，跨學(xué)科教學(xué)可促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)，培養(yǎng)創(chuàng)造力、批判性思維、協(xié)作和溝通能力。文章嘗試探索藝術(shù)與生物學(xué)的跨學(xué)科融合路徑。一、設(shè)計(jì)藝術(shù)與生物學(xué)融合的跨學(xué)科作業(yè)藝術(shù)與生物學(xué)融合的跨學(xué)科作業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下步驟：確定作業(yè)主題—整合學(xué)科資源—確定跨學(xué)科的教學(xué)目標(biāo)—確定跨學(xué)科作業(yè)的評(píng)價(jià)方式—學(xué)生完成作業(yè)—作業(yè)成果展示—作業(yè)反饋及評(píng)價(jià)。以“未來生物”作業(yè)設(shè)計(jì)為例。1.作業(yè)布置：“歡迎來到2050?。?）恭喜你獲得‘免費(fèi)定制一個(gè)細(xì)胞’的機(jī)會(huì)，請(qǐng)畫下你要定制的細(xì)胞，簡(jiǎn)要描述它的形態(tài)/功能/設(shè)計(jì)理念，并介紹可能用到的材料用具、技術(shù)等。（2）‘未來多樣性創(chuàng)造協(xié)會(huì)’邀請(qǐng)你為生物（動(dòng)物、植物、微生物等）設(shè)計(jì)未來藍(lán)圖。請(qǐng)畫出它們的模樣，并作簡(jiǎn)要介紹?！?.設(shè)計(jì)目的：通過對(duì)細(xì)胞工程、基因工程等前沿生物技術(shù)知識(shí)的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)未來生物有了新的視角。教師通過將學(xué)生帶入2050年的未來情境，激發(fā)他們的想象力。學(xué)生需要調(diào)動(dòng)新舊知識(shí)、查詢資料，譜寫“未來生物狂想曲”，培養(yǎng)他們的學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力，提升信息素養(yǎng)，感受藝術(shù)設(shè)計(jì)與科學(xué)融合的魅力。3.成果展示：教師對(duì)學(xué)生的作品做出點(diǎn)評(píng)，并對(duì)設(shè)計(jì)思路新穎的作品做重點(diǎn)分享。學(xué)生的思路主要圍繞以下幾個(gè)方面：（1）借鑒“馬鈴薯—番茄”雜種植株的培育，暢想“萬果樹”、希望小王子的“玫瑰花”能長(zhǎng)番薯等。（2）借鑒“單克隆抗體”的生產(chǎn)，設(shè)計(jì)“超級(jí)抗毒細(xì)胞”、植入人類細(xì)胞的葉子、“美人魚”“魷魚與蝎子”等。（3）使人類具備“超能力”，如“超強(qiáng)記憶細(xì)胞”“籃球細(xì)胞”、使人們?nèi)矸潘傻募?xì)胞、護(hù)眼的“杯眼細(xì)胞”、與納米技術(shù)結(jié)合的細(xì)胞等。（4）一些對(duì)未來人類生活的思考，如有“愛心”的幸福小人（圖1）；未來的魚；戴上仿生翅膀，飛往凝固的云朵上看夕陽（圖2）；戴防毒面具的人類等。（5）科技服務(wù)于生活，如“幫幫機(jī)器人”，既可以當(dāng)小型交通工具，又能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)健康，還可以幫老人做家務(wù)。4.作品評(píng)價(jià)：學(xué)生在作品中展現(xiàn)了豐富的想象力，也表達(dá)了深切的人文思考。從“與納米技術(shù)結(jié)合的細(xì)胞”一圖可以看出陳同學(xué)的科技素養(yǎng)，他描述道：“這是一個(gè)單細(xì)胞，細(xì)胞內(nèi)含有許多線粒體，極強(qiáng)的細(xì)胞流動(dòng)性能夠使細(xì)胞主動(dòng)向帶有輻射的物質(zhì)靠近并吞噬；尖形頭部使其具有強(qiáng)大的撕破力和減少阻力，將所吞噬的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為能量，進(jìn)行自我修復(fù)；另外，細(xì)胞進(jìn)化出一個(gè)尾巴和兩個(gè)推進(jìn)器，以增加細(xì)胞的靈活性?！眻D1則傳遞了其相信人類終將用愛心戰(zhàn)勝新冠疫情的美好信念，也表達(dá)了“希望每個(gè)小伙伴都在愛與誠(chéng)里長(zhǎng)大”的美好祝福?！拔磥砩镌O(shè)計(jì)”就像一次生物科學(xué)與藝術(shù)的盛宴，引領(lǐng)學(xué)生在科學(xué)思維的指導(dǎo)下暢想未來世界，樹立生命觀念，思考人類命運(yùn)共同體，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。畫圖這種形象化的方式可以讓學(xué)生更好地培養(yǎng)結(jié)構(gòu)與功能觀，從而提高對(duì)生物學(xué)知識(shí)的理解和運(yùn)用能力，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和實(shí)踐能力。二、有效應(yīng)用生物學(xué)教材圖示生物科學(xué)圖畫融合了理論美、自然美和藝術(shù)美，教材的每幅圖都經(jīng)過精心挑選，嚴(yán)謹(jǐn)而生動(dòng)。教師可以通過圖示引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)知識(shí)，將抽象的理論具體化，特別是對(duì)于如細(xì)胞呼吸、光合作用、減數(shù)分裂、特異性免疫等重要生理活動(dòng)，這些活動(dòng)通常具有抽象、步驟繁多和知識(shí)點(diǎn)瑣碎的特點(diǎn)。除了借助視頻教學(xué)和分步驟講解外，教師可以靈活應(yīng)用教材圖示，通過“臨摹式”繪圖、“默寫式”繪圖以及將題型融入圖示等方式，加深學(xué)生對(duì)生理過程的理解，并提升藝術(shù)素養(yǎng)?！芭R摹式”繪圖要求學(xué)生臨摹課本中的生理活動(dòng)圖示，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注細(xì)胞的“結(jié)構(gòu)特點(diǎn)”和“關(guān)鍵事件”。例如，在繪制“體液免疫”圖示時(shí)，學(xué)生繪制病毒與B細(xì)胞結(jié)合的過程時(shí)，會(huì)聯(lián)想到病毒表面的“刺突”與B細(xì)胞表面的“受體”結(jié)合的細(xì)節(jié)，從而加深對(duì)細(xì)胞膜屏障功能及信息交流功能的理解。通過模仿課本繪圖，學(xué)生也會(huì)注意到一些細(xì)節(jié)，例如在繪制“有氧呼吸”圖示時(shí)，第一階段產(chǎn)生的丙酮酸需進(jìn)入線粒體基質(zhì)中完成第二階段的反應(yīng)?！澳瑢懯健崩L圖則是將課本合上，憑記憶繪制生理活動(dòng)的關(guān)鍵步驟，從而檢索和鞏固關(guān)鍵知識(shí)。除了直接參照教材圖示，教師還可以對(duì)課本中的圖示進(jìn)行改動(dòng)，將題型融入其中。例如，在講解必修二第2章第2節(jié)“基因在染色體”后，教師可以對(duì)“減數(shù)分裂和受精作用”中的“減數(shù)分裂示意圖”（教材P22）進(jìn)行改動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生在圖示中標(biāo)注基因型，幫助學(xué)生理解“互換”對(duì)生殖細(xì)胞多樣性的影響（如圖3所示）?！皽p數(shù)分裂的示意圖”展示了減數(shù)分裂過程中“互換”現(xiàn)象對(duì)生殖細(xì)胞的影響。首先，賦予該精原細(xì)胞基因型，如AaBb，并在圖示中標(biāo)出，引導(dǎo)學(xué)生在教材上標(biāo)注該圖其他時(shí)期的基因型。在繪圖過程中，學(xué)生理解了“基因在染色體上”的含義，認(rèn)識(shí)到“互換”對(duì)生殖細(xì)胞多樣性的意義。類似地，在講解“自由組合定律”的實(shí)質(zhì)時(shí)，教師可以對(duì)“哺乳動(dòng)物精子的形成過程示意圖”（教材P19，必修二第2章第1節(jié)）中的精原細(xì)胞標(biāo)注基因型，讓學(xué)生為后期各細(xì)胞階段標(biāo)注基因型。通過繪圖，學(xué)生可以理解：在減數(shù)分裂的過程中，“等位基因會(huì)隨同源染色體的分開而分離，分別進(jìn)入兩個(gè)配子中”“同源染色體上的等位基因彼此分離的同時(shí)，非同源染色體上的非等位基因自由組合”。學(xué)生很快理解了“自由組合定律”的實(shí)質(zhì)，學(xué)會(huì)在減數(shù)分裂情境中推斷生殖細(xì)胞的基因型。在繪圖過程中，教師還可以借助學(xué)生常見錯(cuò)誤，如“減數(shù)第一次分裂末期同源染色體未分離”的情況，介紹染色體數(shù)目異常的常見情形。三、在生活實(shí)踐中促進(jìn)藝術(shù)與生物學(xué)的跨學(xué)科融合藝術(shù)與生物學(xué)的跨學(xué)科融合可以立足于生活化的藝術(shù)資源，讓學(xué)生在生活實(shí)踐中提升跨學(xué)科融合的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，發(fā)展綜合素養(yǎng)。教師通過引入生物攝影作品、視頻和模具等藝術(shù)素材，能夠有效提升學(xué)生的藝術(shù)素養(yǎng)。教師可以展示每年的“尼康微世界”攝影大賽獲獎(jiǎng)作品，并鼓勵(lì)學(xué)生參賽。此外，還可以將彩豆畫、壓花、藝術(shù)插花、盆景設(shè)計(jì)等以生物為素材的藝術(shù)活動(dòng)融入生物教學(xué)，為學(xué)生提供感受自然美的機(jī)會(huì)。例如，在教授選擇性必修二第4章第3節(jié)“生態(tài)工程”時(shí)，教師可以要求學(xué)生結(jié)合生態(tài)工程原理設(shè)計(jì)盆景。