左開(kāi)俊
面對(duì)未來(lái)社會(huì)的高度智能化、不確定性與模糊性,人才的培養(yǎng)目標(biāo)究竟應(yīng)該習(xí)得何種知識(shí)、培養(yǎng)何種能力、具有何種品格等問(wèn)題尚無(wú)法做出完整回答。然而,基于未來(lái)社會(huì)的上述特性對(duì)當(dāng)下人才培養(yǎng)達(dá)成的共識(shí)是:相較于知識(shí)表層的簡(jiǎn)單記憶,其背后邏輯思維、科學(xué)方法與情感價(jià)值的內(nèi)蘊(yùn)生成則更為重要;相比于專一特長(zhǎng)人才,未來(lái)社會(huì)更需要人才的跨學(xué)科知識(shí)統(tǒng)整、跨學(xué)科思維體悟以及跨學(xué)科素養(yǎng)獲取。正因如此,如何“開(kāi)展學(xué)科之間的‘對(duì)話’,建立多學(xué)科有意義、多層面的聯(lián)結(jié)”在教育教學(xué)的研究中得以體現(xiàn)至關(guān)重要。[1]與此同時(shí),生物學(xué)作為觀察生命現(xiàn)象,探討生命科學(xué)規(guī)律的學(xué)科,其與眾多學(xué)科的知識(shí)內(nèi)容存在著密切聯(lián)系。那么,在生物學(xué)教學(xué)中滲透跨學(xué)科知識(shí)具備何種價(jià)值,又該如何滲透跨學(xué)科知識(shí)去深化其育人價(jià)值,想要回答這一問(wèn)題,就必須要從生物學(xué)教學(xué)中滲透跨學(xué)科知識(shí)的價(jià)值性與實(shí)踐性兩個(gè)方面進(jìn)行探討。
生物學(xué)以基本的生命現(xiàn)象為觀察對(duì)象,強(qiáng)調(diào)采用實(shí)驗(yàn)探究、觀察推理等得出在一定歷史時(shí)期內(nèi)最科學(xué)的生命科學(xué)規(guī)律。可見(jiàn),生物學(xué)的研究方法與學(xué)科思維等方面均與物理、化學(xué)等其他科學(xué)學(xué)科間存在密切聯(lián)系。除此之外,由生命體結(jié)構(gòu)與功能、物質(zhì)與能量等基本觀念來(lái)看,這些既展示著生命美學(xué)的魅力,又凸顯了唯物辯證的哲學(xué)內(nèi)容。這也說(shuō)明生物學(xué)與眾多學(xué)科均存在著緊密聯(lián)系。在具體的生物學(xué)教學(xué)中滲透跨學(xué)科的知識(shí),從表象上來(lái)看是多維學(xué)科的內(nèi)容整合,既有利于生物學(xué)教學(xué)借助其他學(xué)科知識(shí)流暢地完成某一教學(xué)流程,又有利于不同學(xué)科知識(shí)的查漏補(bǔ)缺。而從深層次上分析,恰恰由于表象知識(shí)的聯(lián)系,往往讓學(xué)生有時(shí)愿意去思考所關(guān)聯(lián)表象知識(shí)背后的學(xué)科觀點(diǎn)。如此一來(lái),便在生物學(xué)教學(xué)中進(jìn)行了多維化的學(xué)科觀點(diǎn)聯(lián)系。一方面,其有利于學(xué)生從異質(zhì)性學(xué)科觀點(diǎn)中看待生物學(xué),學(xué)生進(jìn)一步打造生成自我的學(xué)科意識(shí),這也印證了生命觀念的生成需要“多邊融通”[2];另一方面,這也初步培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)科統(tǒng)整意識(shí)、學(xué)科遷移能力,從而為學(xué)生在未來(lái)社會(huì)中能夠創(chuàng)造性地解決復(fù)雜性問(wèn)題奠定基礎(chǔ)。
在一線的生物學(xué)教學(xué)中,學(xué)生死記硬背的現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮,不少教師常常反映生物學(xué)知識(shí)體系較為零散、冗雜,很多時(shí)候“生物”被教成了“死物”。導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因有兩點(diǎn),一是現(xiàn)實(shí)的生物學(xué)教學(xué)過(guò)程中難以關(guān)聯(lián)起現(xiàn)實(shí)生活的相關(guān)問(wèn)題,學(xué)生尚未形成對(duì)生物學(xué)的學(xué)科興趣,進(jìn)而難以主動(dòng)地投入學(xué)習(xí);二是教師教學(xué)中并未將生物學(xué)現(xiàn)象與規(guī)律發(fā)現(xiàn)生成一個(gè)完整的知識(shí)體系,從而學(xué)生難以“見(jiàn)微知著、知一萬(wàn)畢”。實(shí)則,現(xiàn)實(shí)生活的情境并非僅靠單一學(xué)科就能解決,加之生物學(xué)本身知識(shí)體系的建構(gòu)已借鑒了物理與化學(xué)等眾多學(xué)科的觀點(diǎn)思想或者方法思維。因而,在生物學(xué)教學(xué)中加強(qiáng)跨學(xué)科的滲透將有利于學(xué)生建構(gòu)系統(tǒng)化的知識(shí)結(jié)構(gòu)。具體而言,生物學(xué)教學(xué)中相關(guān)跨學(xué)科知識(shí)的滲透可以讓學(xué)生依據(jù)系統(tǒng)化的科學(xué)知識(shí)、整體性的學(xué)科觀點(diǎn)去思考現(xiàn)實(shí)問(wèn)題,更有助于現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活情境中的科學(xué)實(shí)踐。此外,跨學(xué)科知識(shí)的滲透促進(jìn)生命學(xué)科自身更好地闡釋與建構(gòu),幫助學(xué)生能夠以更為微觀、細(xì)致、綜合的觀念審視生物學(xué)學(xué)科的內(nèi)在價(jià)值。綜上所述,生物學(xué)教學(xué)中滲透跨學(xué)科知識(shí)以向外的意義延展與向內(nèi)的學(xué)科審視讓學(xué)生去不斷自我建構(gòu)系統(tǒng)化的知識(shí)結(jié)構(gòu)。
隨著學(xué)科建制不斷成熟、專業(yè)與細(xì)化,專業(yè)性人才成為了社會(huì)數(shù)十年來(lái)的基本需求。然而,在解決實(shí)際問(wèn)題中我們往往發(fā)現(xiàn)觸類旁通、歸納演繹的能力十分重要。生物學(xué)教學(xué)中加強(qiáng)跨學(xué)科滲透,一方面要求學(xué)生以不同學(xué)科的眼光審視生命現(xiàn)象及其規(guī)律,另一方面也要求教師應(yīng)當(dāng)具備跨學(xué)科的能力,幫助學(xué)生關(guān)聯(lián)不同的學(xué)科內(nèi)容,以更好地理解生命現(xiàn)象及其規(guī)律。正是在教與學(xué)的雙邊互動(dòng)中,師生可以體悟綜合化的思維品質(zhì)。由于學(xué)生的身心發(fā)展具有綜合性的特點(diǎn),所以沿襲著學(xué)科本位的教學(xué)方法不利于多重情境互通和學(xué)科對(duì)話。在生物教學(xué)中滲透跨學(xué)科知識(shí)便于學(xué)生采用不同的學(xué)科知識(shí)、方法與思維去綜合化思考真實(shí)情境的問(wèn)題,從而真正進(jìn)行究其所以或者解釋原因的科學(xué)實(shí)踐。而依據(jù)教師專業(yè)發(fā)展的特點(diǎn),其走向名師的根本路徑是要思考學(xué)科育人的本質(zhì)與教育的本質(zhì)。[3]不經(jīng)歷跨學(xué)科知識(shí)的滲透,教師往往安于自身固有學(xué)科本位的舒適圈,難以跳出學(xué)科自身去采用綜合的品質(zhì)思維審視學(xué)科與自身的發(fā)展,更無(wú)法品悟到學(xué)科育人的本質(zhì)與教育的本質(zhì)。在生物學(xué)教學(xué)中滲透跨學(xué)科知識(shí)可以讓教師圍繞著學(xué)生的跨學(xué)科學(xué)習(xí),自身先進(jìn)行跨學(xué)科的學(xué)習(xí),日積月累中立足于學(xué)科而又超越學(xué)科,促進(jìn)綜合化的思維品質(zhì)漸漸生成,也就幫助其實(shí)現(xiàn)了自我的專業(yè)發(fā)展。
理性思維是一種建立在證據(jù)和邏輯推理基礎(chǔ)上的思維,它是一種有明確的思維方向,有充分的思維依據(jù),能對(duì)事物或問(wèn)題進(jìn)行觀察、比較、分析、綜合、抽象與概括的一種思維。理性思維的類型有:比較與分類、分析與綜合、歸納與演繹、抽象與概括、建立模型、批判性思維,等等。[4]在生物學(xué)教學(xué)中,自然滲透和融入哲學(xué)內(nèi)容,可以引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社會(huì)議題,積極運(yùn)用辯證唯物主義思想和生物學(xué)知識(shí)、方法,參與討論并對(duì)社會(huì)議題作出理性解釋,辨別迷信和偽科學(xué)。例如,選擇性必修一中的“植物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)”內(nèi)容:影響植物生命活動(dòng)的因素有主要因素和次要因素,但從對(duì)植物生命活動(dòng)調(diào)節(jié)的角度分析,兩者又都是重要因素。在幼果發(fā)育時(shí)期,植物體內(nèi)的生長(zhǎng)素、赤霉素、細(xì)胞分裂素的含量非常高,發(fā)揮著主導(dǎo)作用,是主要因素;而此時(shí)植物體內(nèi)的乙烯、脫落酸含量較低,盡管是次要因素,但也發(fā)揮著其應(yīng)盡的作用。故分析生物學(xué)問(wèn)題或探尋生物學(xué)規(guī)律時(shí),應(yīng)緊扣主要矛盾,且要分清主要矛盾和次要矛盾的關(guān)系。中學(xué)生物教科書(shū)呈現(xiàn)了很多滲透哲學(xué)內(nèi)容的事實(shí)性知識(shí)(見(jiàn)表1)。
表1 . 中學(xué)生物教學(xué)的哲學(xué)內(nèi)容滲透舉證
從上表中可以看出,教科書(shū)中蘊(yùn)含了不同知識(shí)表征的大量富含哲學(xué)思想的生物學(xué)內(nèi)容,這些內(nèi)容的表象大多為生物學(xué)基本現(xiàn)象。實(shí)際教學(xué)中需要結(jié)合層層遞進(jìn)的學(xué)生活動(dòng),經(jīng)過(guò)由表及里、由特殊到一般的師生思維交互才能提煉出哲學(xué)思想。哲學(xué)思想的提煉是為了讓學(xué)生從生物學(xué)知識(shí)的表象深入至知識(shí)本質(zhì)的邏輯思維、科學(xué)方法與價(jià)值觀念,從而為涵育學(xué)生的理性思維,生成系統(tǒng)的生物學(xué)思想提供了可能。在生物學(xué)教學(xué)中滲透哲學(xué)思想,一方面培育了學(xué)生用運(yùn)動(dòng)發(fā)展、辯證批判的思維去審視問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題與解決分析問(wèn)題,另一方面也讓學(xué)生明確了生命科學(xué)體系建構(gòu)的基本理念仍舊是以事實(shí)為依據(jù)、以問(wèn)題為導(dǎo)向、以變化為完善的科學(xué)哲學(xué)范式。具體教學(xué)時(shí),教師可以通過(guò)大量生物學(xué)事實(shí)的觀察比較、歸納概括與審辨推理得出生物學(xué)哲學(xué)思想,幫助學(xué)生建構(gòu)生物學(xué)科的知識(shí)體系與思想觀念。除此之外,教師亦可以由生物學(xué)的部分哲學(xué)觀念出發(fā),讓學(xué)生合理推測(cè)、依理預(yù)判生命科學(xué)中的相關(guān)事實(shí)或現(xiàn)象,從而將理性思維通過(guò)正向與逆向兩個(gè)方面共同涵育。
科學(xué)認(rèn)知是對(duì)思維及其過(guò)程采取跨學(xué)科認(rèn)知的一種科學(xué)理性行為。它從廣義上考察了認(rèn)知的本質(zhì)、任務(wù)和功能??茖W(xué)認(rèn)知關(guān)注的心智能力包括語(yǔ)言、感知、記憶、注意力、推理和情感。物理對(duì)生命科學(xué)、宇宙與地球等自然科學(xué)產(chǎn)生了重要影響,推動(dòng)了環(huán)境、能源等科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,促進(jìn)了人類生產(chǎn)生活方式的變革,對(duì)人類的思維方式、價(jià)值觀念產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。辯證唯物論認(rèn)為,有什么樣的世界觀就有什么樣的方法論。一個(gè)人的物理觀支配他從事活動(dòng)的方式,決定著他處理實(shí)際問(wèn)題的能力。[5]例如,必修二中的“神經(jīng)興奮的傳導(dǎo)”內(nèi)容:這部分的知識(shí)是與物理中的電學(xué)知識(shí)緊密聯(lián)系、交互融合的,該部分內(nèi)容以物理電學(xué)知識(shí)為鋪墊,其中涉及物理學(xué)科中的電荷移動(dòng)、電位差等內(nèi)容。教師在設(shè)計(jì)教學(xué)方案流程時(shí),可先通過(guò)播放“興奮傳導(dǎo)動(dòng)態(tài)變化”的微觀視頻,然后提出事先醞釀好的問(wèn)題:未受刺激的神經(jīng)元其膜內(nèi)外電位為“外負(fù)內(nèi)正”,當(dāng)神經(jīng)元受到興奮的刺激時(shí)其膜內(nèi)外電位會(huì)變?yōu)椤巴庹齼?nèi)負(fù)”,那么,它們之間的這種電位變化是如何產(chǎn)生的呢?引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合物理學(xué)知識(shí)展開(kāi)分析,從而加深學(xué)生對(duì)膜電位變化及局部電流傳導(dǎo)的理解。中學(xué)生物教科書(shū)呈現(xiàn)了很多滲透物理內(nèi)容的事實(shí)性知識(shí)(見(jiàn)表2)。
從表2中可以看出,很多涉及物理學(xué)的知識(shí)內(nèi)容被融進(jìn)了生物學(xué)教科書(shū),其目的是為了使學(xué)生的生命科學(xué)的認(rèn)知深入到熱力學(xué)基本原理、微觀分子與原子組成等層面,從而更好地孕育學(xué)生唯物觀的基本科學(xué)認(rèn)知。生物體的本源構(gòu)成就是各類物質(zhì)與物質(zhì)的運(yùn)動(dòng),物質(zhì)與能量的相互轉(zhuǎn)化、結(jié)構(gòu)與功能的相互適應(yīng)恰恰說(shuō)明了生命基本觀念的科學(xué)認(rèn)知仍舊需要為學(xué)生牢固樹(shù)立唯物意識(shí)。生物學(xué)教學(xué)中物理學(xué)知識(shí)的融合滲透,能幫助學(xué)生從物質(zhì)組成、運(yùn)動(dòng)與變化的視角理解自然、認(rèn)識(shí)自然,建構(gòu)關(guān)于自然界的物理圖景,了解“物理+生物”成果應(yīng)用的典范,認(rèn)識(shí)“物理+生物+技術(shù)”的關(guān)系。[6]教師在具體實(shí)施教學(xué)時(shí),要善于借助學(xué)生熟知的物理內(nèi)容,建構(gòu)與生物學(xué)知識(shí)整合的模式,順利地幫助學(xué)生完成對(duì)自然生命現(xiàn)象的解釋和理解??缥锢碇R(shí)的生物課堂,呈現(xiàn)的應(yīng)是科學(xué)認(rèn)知的多維延展,深入的應(yīng)是科學(xué)本質(zhì)的延伸,培育的應(yīng)是保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)責(zé)任。
表2 . 中學(xué)生物教學(xué)的物理內(nèi)容滲透舉證
微觀探析是基于微觀層面,深入理解、掌握物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)的一種探究能力,是學(xué)習(xí)者對(duì)于生活認(rèn)知的一種方式和習(xí)慣,它決定著學(xué)習(xí)者對(duì)科學(xué)知識(shí)的深入理解和靈活應(yīng)用。在生物學(xué)教學(xué)中,自然滲透和融入化學(xué)知識(shí),能多視角、動(dòng)態(tài)地借助化學(xué)原理解決簡(jiǎn)單的生物學(xué)實(shí)際問(wèn)題。例如,必修一中的“細(xì)胞膜功能”內(nèi)容:相似相溶原理是化學(xué)學(xué)科中物質(zhì)溶解的一般規(guī)律,對(duì)于分析和辨識(shí)物質(zhì)的互溶具有重要的作用。在進(jìn)行細(xì)胞膜功能教學(xué)時(shí),可以引導(dǎo)學(xué)生基于該原理分析“脂溶性物質(zhì)如何聚集成膜?細(xì)胞膜為何不易溶于水而保持相對(duì)穩(wěn)定?細(xì)胞膜為何易讓脂類物質(zhì)通過(guò)?”在此教學(xué)過(guò)程中,教師利用學(xué)生已具備的化學(xué)知識(shí),實(shí)現(xiàn)了對(duì)此生物學(xué)問(wèn)題的微觀探析。中學(xué)生物教科書(shū)呈現(xiàn)了很多滲透化學(xué)內(nèi)容的事實(shí)性知識(shí)(見(jiàn)表3)。
表3 . 中學(xué)生物教學(xué)的化學(xué)內(nèi)容滲透舉證
從上文的舉證中不難發(fā)現(xiàn),生物學(xué)教科書(shū)中存在著大量以化學(xué)原理為基礎(chǔ)的知識(shí)。此類知識(shí)中要么展示著化學(xué)學(xué)科微觀探析的研究方法對(duì)生命科學(xué)研究的幫助,要么則體現(xiàn)了生命活動(dòng)現(xiàn)象及其規(guī)律背后的化學(xué)微觀闡釋。生物學(xué)教學(xué)中滲透此類的化學(xué)知識(shí),一方面有助于學(xué)生進(jìn)一步理解宏觀生命世界精巧奇妙、復(fù)雜多變背后的微觀解釋,另一方面則可以陶染學(xué)生微觀探析意識(shí),并培養(yǎng)其借助化學(xué)學(xué)科研究方式突破生物學(xué)探究疑難的能力。具體而言,教師在實(shí)施教學(xué)時(shí)要善于挖掘所教內(nèi)容中蘊(yùn)藏的化學(xué)原理或方法,圍繞資源、能源、環(huán)境等與可持續(xù)發(fā)展密切相關(guān)的生物學(xué)問(wèn)題,開(kāi)展“透過(guò)生物現(xiàn)象探究、協(xié)調(diào)化學(xué)學(xué)科知識(shí),培植微觀探析意識(shí)”的教學(xué)模式,進(jìn)一步培育和發(fā)展學(xué)生統(tǒng)整學(xué)科知識(shí)、解決綜合問(wèn)題的能力。化學(xué)學(xué)科與生物學(xué)科有效地互融互補(bǔ),一方面從生命健康的視角,能幫助學(xué)生形成科學(xué)的生活態(tài)度、生活觀念;另一方面從安全與環(huán)境保護(hù)意識(shí)的視角,讓學(xué)生自發(fā)地形成呵護(hù)生存環(huán)境的生命觀念,樹(shù)立和踐行“綠水青山就是金山銀山”的生態(tài)理念,自覺(jué)地投入和參與到環(huán)境保護(hù)實(shí)踐當(dāng)中。
抽象思維是人們?cè)谡J(rèn)識(shí)活動(dòng)中,運(yùn)用概念、判斷、推理等思維形式,反映客觀現(xiàn)實(shí)的間接、一般化過(guò)程。抽象思維是理性認(rèn)知的一部分,其重點(diǎn)和中心是“透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)”。在生物學(xué)教學(xué)中,引導(dǎo)學(xué)生用數(shù)學(xué)眼光審視生命世界、用數(shù)學(xué)思維思考生物學(xué)問(wèn)題、用數(shù)學(xué)語(yǔ)言表達(dá)生物學(xué)規(guī)律,提升學(xué)生的思維能力、拓展學(xué)生的實(shí)踐能力、開(kāi)發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。例如,選擇性必修一中的“生長(zhǎng)素兩重性”內(nèi)容:低濃度的生長(zhǎng)素能促進(jìn)植物的生長(zhǎng),高濃度的生長(zhǎng)素能抑制植物的生長(zhǎng),濃度過(guò)高甚至?xí)斐芍参锼劳觯瑢?duì)于這個(gè)“生長(zhǎng)素兩重性”的論段,學(xué)生不理解什么時(shí)期生長(zhǎng)素是低濃度、什么時(shí)期生長(zhǎng)素又是高濃度。對(duì)于這個(gè)教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn),可以引入數(shù)學(xué)曲線模型(如圖1)。[7]
圖1 生長(zhǎng)素對(duì)植物生長(zhǎng)的影響
教師通過(guò)引入數(shù)學(xué)思維,建構(gòu)數(shù)學(xué)曲線模型,學(xué)生就明白了:b 點(diǎn)為生長(zhǎng)素的最適濃度,在這一濃度下植物生長(zhǎng)速度最快。曲線abc 段對(duì)應(yīng)的生長(zhǎng)素濃度對(duì)植物的生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用,且在ab段范圍內(nèi),隨著生長(zhǎng)素濃度的增大,促進(jìn)作用增強(qiáng);而bc段則反之。曲線cd段對(duì)應(yīng)的生長(zhǎng)素濃度對(duì)植物的生長(zhǎng)具有抑制作用,且隨著生長(zhǎng)素濃度的增大,抑制作用也增強(qiáng)。中學(xué)生物教科書(shū)呈現(xiàn)了很多滲透數(shù)學(xué)內(nèi)容的事實(shí)性知識(shí)(見(jiàn)表4)。
表4 . 中學(xué)生物教學(xué)的數(shù)學(xué)內(nèi)容滲透舉證
根據(jù)上表的內(nèi)容舉證不難發(fā)現(xiàn),數(shù)學(xué)以其簡(jiǎn)約的表達(dá)與統(tǒng)整的提煉表述了許多生物學(xué)中核心知識(shí),讓遺傳規(guī)律、生化反應(yīng)與種群進(jìn)化等均“有規(guī)可依、有律可循”。實(shí)則,生物學(xué)家在探究生命科學(xué)規(guī)律的時(shí)候,正是采用了數(shù)學(xué)知識(shí)的輔助,才能將復(fù)雜的生物學(xué)現(xiàn)象抽象為簡(jiǎn)約卻又飽含深意的基本公式或圖像。由此可見(jiàn),在生物學(xué)教學(xué)中滲透以上的數(shù)學(xué)知識(shí),一方面可以幫助學(xué)生習(xí)得數(shù)學(xué)的抽象思維,用于思考生物學(xué)現(xiàn)象、解決生物學(xué)問(wèn)題;另一方面也可以借由數(shù)學(xué)的通約表達(dá)與抽象概括,讓學(xué)生感悟和體會(huì)生命世界的本質(zhì)規(guī)律。具體而言,教師在實(shí)施教學(xué)時(shí)要開(kāi)展多維化的學(xué)生活動(dòng),善于啟發(fā)學(xué)生用熟悉的邏輯推理、直觀想象、數(shù)據(jù)分析和數(shù)學(xué)建模等方式,參與到生物學(xué)現(xiàn)象與問(wèn)題的探討、本質(zhì)規(guī)律的數(shù)形抽象之中。只有這樣才能既培養(yǎng)學(xué)生基于數(shù)學(xué)的內(nèi)在邏輯和外顯形式去解決或解釋生物學(xué)問(wèn)題的能力,也于活動(dòng)中浸育了學(xué)生利用數(shù)學(xué)方式進(jìn)行推理論證、客觀表述的抽象思維,進(jìn)而幫助其感悟數(shù)學(xué)的審美價(jià)值、應(yīng)用價(jià)值和科學(xué)價(jià)值。
天津師范大學(xué)學(xué)報(bào)(基礎(chǔ)教育版)2021年1期