創(chuàng)新素養(yǎng)培養(yǎng)視角下的初中生物跨學科探究活動設計與實踐

摘要：《義務教育生物學課程標準（2022年版）》新增了跨學科主題學習內(nèi)容，強調(diào)綜合化學習，旨在提升學生的綜合素養(yǎng)。基于此，分析了創(chuàng)新素養(yǎng)培養(yǎng)對初中生發(fā)展的意義，并進一步探討了初中生物學與語文、數(shù)學、化學、物理、地理、道德與法治等學科的結合路徑。研究表明，創(chuàng)新素養(yǎng)培養(yǎng)視角下的初中生物跨學科探究活動能培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)，提升其語言表達能力、邏輯思維能力、實驗操作能力、團隊協(xié)作能力以及社會責任感，為培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的人才奠定堅實基礎。關鍵詞：創(chuàng)新素養(yǎng)；初中生物；跨學科探究活動；實踐能力在當今社會，創(chuàng)新已成為推動國家發(fā)展和提升國際競爭力的核心要素。初中生作為未來社會的建設者和接班人，其創(chuàng)新素養(yǎng)的培養(yǎng)尤為重要。創(chuàng)新素養(yǎng)不僅關乎個體的思維能力和問題解決能力，也是其綜合素質(zhì)的重要體現(xiàn)。一、創(chuàng)新素養(yǎng)培養(yǎng)對初中生發(fā)展的意義（一）對初中生思維能力的提升作用創(chuàng)新素養(yǎng)在初中階段具有舉足輕重的地位，它不僅是學生未來學習和工作的核心競爭力，更是推動社會進步與發(fā)展的重要基石。對于初中生而言，創(chuàng)新素養(yǎng)的價值首先體現(xiàn)在對思維能力的顯著提升上。相較于側重知識灌輸與記憶的傳統(tǒng)教育模式，指向創(chuàng)新素養(yǎng)培養(yǎng)的教學鼓勵學生主動探索、勇于質(zhì)疑，注重學生思維的活躍性與批判性［1］，鼓勵學生在解決問題時采用創(chuàng)造性方法。例如，在“利用生物技術改善校園環(huán)境”的探究活動中，學生需要觀察校園內(nèi)存在的環(huán)境問題，如垃圾處理不當、綠化不足等，并運用所學知識設計和落實解決方案。在這一過程中，學生能夠發(fā)揮想象力，將理論知識轉(zhuǎn)化為實際操作，從而提升實踐能力與創(chuàng)新思維。（二）對初中生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)作用創(chuàng)新素養(yǎng)的培養(yǎng)不僅限于思維層面的提升，對初中生的綜合素質(zhì)也具有深遠影響。在跨學科探究活動中，學生需要自主查閱資料、設計實驗、分析數(shù)據(jù)，這一過程促使學生從被動接受知識轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃犹剿?，能夠培養(yǎng)他們的學習主動性和獨立性。創(chuàng)新素養(yǎng)的培養(yǎng)有助于提升學生的團隊協(xié)作能力?？鐚W科探究活動通常需要小組合作完成，學生在團隊中扮演不同角色，如項目負責人、數(shù)據(jù)記錄員、報告撰寫人等。通過分工合作，溝通交流，共同解決問題，學生不僅能夠鍛煉組織協(xié)調(diào)能力，還能培養(yǎng)團隊精神與合作意識。創(chuàng)新素養(yǎng)的培養(yǎng)還有助于學生社會責任感的形成。例如，在“生物多樣性保護”主題的探究活動中，學生在了解生物多樣性的現(xiàn)狀和重要性后，往往會更加關注環(huán)境保護問題，積極參與到實際的保護行動中。在這一過程中，學生將深刻認識到個人行為對社會的影響，進而增強社會責任感與使命感。二、初中生物跨學科探究活動與創(chuàng)新素養(yǎng)培養(yǎng)的結合路徑（一）與語文學科結合：提升表達與創(chuàng)新能力1.提升描述與解讀生物實驗的能力實驗探究是學習生物學的重要途徑。準確、生動地描述和解讀實驗過程與結果，是學生需要掌握的技能，而語文學科中的敘述、描寫、議論等表達方式，能為這一技能的提升提供有力支持。例如，在“觀察草履蟲的結構和運動”實驗中，教師可以引導學生運用語文中的細節(jié)描寫技巧，生動地描繪草履蟲的形態(tài)特征、運動方式，以及實驗中的關鍵步驟；還可以鼓勵學生使用比喻、擬人等修辭手法，使實驗報告更加生動有趣。通過結合語文知識撰寫實驗反思或?qū)嶒瀳蟾?，學生能夠進一步鍛煉邏輯思維能力和批判性思維，學會用準確、嚴謹?shù)恼Z言表達科學觀點。2.融合語文元素創(chuàng)新生物學習材料傳統(tǒng)的生物學習材料多側重于科學知識的傳授，往往忽略了語言的魅力與文化內(nèi)涵。將語文元素融入生物學習材料，能使學生在掌握科學知識的同時，感受語言的韻律之美和文化的深厚底蘊。例如，教師可以選取與生物相關的古詩詞或成語，如“春種一粒粟，秋收萬顆子”（描述生物繁殖過程）、“螳螂捕蟬，黃雀在后”（反映生物間的食物鏈關系）等，作為生物課堂的引入或討論話題。這些詩文不僅能激發(fā)學生的學習興趣，還能幫助其從文化的角度理解生物現(xiàn)象，拓寬視野。此外，教師還可以鼓勵學生創(chuàng)作與生物相關的科普文章、詩歌、劇本等文學作品。例如，以“生物多樣性保護”為主題，學生可以撰寫一篇科普文章，介紹生物多樣性的重要性及保護措施；或者創(chuàng)作一首詩歌，歌頌大自然的美麗與生命的奇跡；甚至編寫劇本，用角色扮演的方式模擬生物間的相互作用，展現(xiàn)生態(tài)平衡的重要性。（二）與數(shù)學學科結合：培養(yǎng)邏輯思維與探究精神1.利用數(shù)學工具深化生物學問題分析生物學研究涉及大量數(shù)據(jù)，而數(shù)學正是處理數(shù)據(jù)，揭示其背后規(guī)律的有力工具。在數(shù)學工具的輔助下，學生可以更加深入地理解生物現(xiàn)象，提升問題分析的準確性和深度［2］。例如，在學習種群生態(tài)學時，學生可以利用數(shù)學中的指數(shù)增長模型和邏輯斯蒂增長模型來描述種群數(shù)量的變化，基于實際數(shù)據(jù)，繪制種群增長曲線，計算增長率、環(huán)境容納量等關鍵參數(shù)。這不僅有助于學生加深對種群增長規(guī)律的理解，還能鍛煉他們的數(shù)據(jù)處理能力和數(shù)學建模能力。又如，在學習遺傳學時，學生可以利用概率論和統(tǒng)計學知識，分析基因型、表現(xiàn)型的分布規(guī)律，計算雜交后代的基因型和表現(xiàn)型比例，評估遺傳病的發(fā)病風險，從而直觀地理解基因遺傳規(guī)律，提高對遺傳學原理的掌握程度。2.借助數(shù)學思維提升生物實驗的嚴謹性數(shù)學思維強調(diào)邏輯嚴密、推理嚴謹，這與生物實驗的要求高度契合。在生物實驗中，運用數(shù)學思維有助于學生更加科學地設計實驗方案、控制實驗條件、分析實驗結果，提升實驗的嚴謹性和可靠性。例如，在“光合作用中光反應與暗反應的關系”實驗中，學生可以借鑒控制變量的思想，通過改變光照強度、二氧化碳濃度等單一變量，觀察并記錄光合作用速率的變化。這樣，學生不僅能夠準確探討各變量對光合作用的影響，還能培養(yǎng)實驗設計能力與數(shù)據(jù)分析能力。（三）與化學學科結合：促進知識轉(zhuǎn)化與創(chuàng)新應用1.融合生物化學知識以加深理解將生物化學知識融入生物教學中，有利于學生更全面地理解生命現(xiàn)象，促進其對化學原理的深入掌握。例如，在講解蛋白質(zhì)的結構與功能時，教師可以引導學生回顧化學中的氨基酸、肽鍵等概念，解釋蛋白質(zhì)是如何由氨基酸的脫水縮合形成的，以及蛋白質(zhì)的一級、二級、三級和四級結構如何決定其生物功能，以化學原理在生物學中的具體應用加深學生對蛋白質(zhì)結構的理解。又如，在探討糖類的代謝時，教師可以結合化學中的氧化還原反應和酶催化作用，闡述葡萄糖如何經(jīng)過一系列化學反應在細胞內(nèi)釋放能量，并生成二氧化碳和水。在這一過程中，學生不僅能夠理解糖類的代謝途徑，還能掌握化學反應在生物體內(nèi)的調(diào)控機制。2.在生物學探究中應用化學實驗方法化學實驗方法是科學研究的重要工具，其在生物學探究中的應用同樣具有不可替代的作用。以化學實驗的精確性和可控性為導向，學生能夠更加科學地探索生命現(xiàn)象，驗證生物學原理。例如，在進行“DNA的粗提取與鑒定”實驗時，教師可以引導學生運用化學中的“溶解與沉淀”原理，選擇合適的溶劑和沉淀劑，從生物材料中提取DNA，或是利用電泳技術等化學實驗技術，觀察DNA的遷移情況，驗證其存在和純度。（四）與物理學科結合：探究原理與拓寬視野1.應用物理學原理解釋生物現(xiàn)象作為自然科學的基礎，物理學在解釋生物現(xiàn)象時同樣展現(xiàn)出強大的力量。應用物理學原理解釋生物現(xiàn)象，可以幫助學生更深入地理解生命活動的本質(zhì)與規(guī)律。例如，在解釋“植物向光性”這一現(xiàn)象時，教師可以引入物理學中的光學原理。植物葉片中的光合作用色素能夠吸收光能并將其轉(zhuǎn)化為化學能，而光線的方向性使植物能夠感知光源的位置。基于光的直線傳播、光的反射等物理學原理，學生可以理解植物如何通過調(diào)整生長方向來最大化地接收光照，以滿足光合作用的需求［3］，進而理解植物向光性的生物學意義，深刻體會到物理學原理在生物學中的應用價值。2.在生物物理學科交叉領域中拓寬視野在生物物理學交叉領域的學習中，學生能夠接觸到前沿的科學研究，培養(yǎng)跨學科的創(chuàng)新思維和實踐能力。例如，在生物力學的學習中，學生可以探索生物體在力學作用下的行為與響應。通過研究骨骼的力學特性、肌肉的收縮機制以及生物材料的力學性能等，學生能夠了解生物體如何適應和應對力學環(huán)境的變化，以及這些原理是如何應用于生物醫(yī)學工程、康復醫(yī)學等領域的。這不僅能拓寬學生的知識視野，還能為他們未來的科學研究與技術創(chuàng)新提供思路和方向。又如，在生物光學的研究中，學生可以探究生物體與光的相互作用。通過研究生物發(fā)光現(xiàn)象、生物組織對光的吸收和散射特性、光學成像技術在生物醫(yī)學中的應用等，學生可以深入了解生物光學的基本原理和前沿進展，認識生物光學成像、光療等領域。這不僅能提升學生的科學素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，還能為其未來的職業(yè)發(fā)展提供更多的可能。（五）與地理學科結合：增強社會責任感與環(huán)境保護意識地理知識，特別是關于氣候、地形、水文等自然要素的知識，對于理解生物生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能至關重要。在生物生態(tài)系統(tǒng)的分析中融入地理知識，有助于學生深入領會生態(tài)系統(tǒng)的復雜性，為環(huán)境保護和管理提供科學依據(jù)［4］。例如，在分析亞馬遜雨林的生態(tài)系統(tǒng)時，教師可以讓學生考慮亞馬遜雨林所處的地理位置（赤道附近、熱帶雨林氣候區(qū)）、地形特征（平坦廣闊、河流縱橫）以及水文條件（降水豐富、河流眾多）對生物多樣性的影響，通過引導學生探討人類活動（如森林砍伐、農(nóng)業(yè)擴張）是如何改變這些地理要素，對生態(tài)系統(tǒng)造成破壞的，激發(fā)學生對生態(tài)保護的思考。生物與地理的結合為學生分析生態(tài)系統(tǒng)提供了工具，是培養(yǎng)學生生態(tài)保護意識的重要途徑。通過學習生物地理學，學生可以深刻認識到人類與自然環(huán)境的緊密聯(lián)系，以及保護生態(tài)環(huán)境對人類可持續(xù)發(fā)展的重要性。教師可以組織學生開展生物多樣性調(diào)查活動，實地考察不同地理區(qū)域（如山地、濕地、城市綠地）的生物多樣性，直觀感受生態(tài)系統(tǒng)的豐富性和脆弱性。在調(diào)查過程中，教師應引導學生思考生物多樣性在維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定、促進物質(zhì)循環(huán)與能量流動中的重要作用，以及人類活動對生物多樣性的威脅。這樣的跨學科實踐活動能提高學生的實踐能力，讓他們在實踐中深刻體會生態(tài)保護的重要性。（六）與道德與法治學科結合：培養(yǎng)人文素養(yǎng)與正確價值觀生命倫理教育是生物教學的重要組成部分，關乎學生對生命價值的認知、對科研道德的把握以及對社會責任的擔當。將道德與法治學科知識融入生命倫理教育，有助于學生深刻理解生命倫理的內(nèi)涵，形成正確的生命觀和科研觀。例如，在講授基因編輯技術時，教師可以探討基因編輯技術的倫理邊界和社會影響。教師可以進行案例分析，引導學生思考基因編輯技術的合理使用與濫用之間的界限，以及科學家在科研活動中應承擔的道德責任，從而增強學生的倫理意識，使他們認識到科技發(fā)展與倫理規(guī)范之間的緊密關系。生物學和道德與法治學科的融合，不僅限于生命倫理教育，還要貫穿于生物教學的全過程［5］。這一融合教學可以讓學生更全面地理解生命科學的真諦，提升人文素養(yǎng)，樹立正確的價值觀。教師可以介紹生物學史上的重大發(fā)現(xiàn)或科學家的故事，激發(fā)學生的科學精神和創(chuàng)新精神。例如，介紹孟德爾的豌豆實驗，達爾文的進化論等科