王旭

跨學科實踐即圍繞生活中真實的問題，綜合運用所學的各門學科知識，解決生活中的問題。初中生物學學習中經(jīng)常需要借助數(shù)學模型進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和圖表分析，打破了學科之間的壁壘，開展生物學與數(shù)學的深度融合教學，更有助于培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)。

一、背景

“雙減”政策落地之后，國家又頒布了《義務(wù)教育生物學課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”），新課標進一步深化課程改革，不斷加強課程綜合性和實踐性，推進育人方式的變革，發(fā)展學生核心素養(yǎng)，高度關(guān)注學生個性化、多樣化的學習和發(fā)展需求。特別是新增了“生物學與社會·跨學科實踐”專題，強調(diào)學生理解各個學科間的相互關(guān)系，嘗試運用多學科知識方法，通過設(shè)計和制作，解決生活中的問題，發(fā)展核心素養(yǎng)。

二、生物學與數(shù)學跨學科教學的意義

生物學作為一門自然科學，在學習過程中經(jīng)常會涉及數(shù)學學科的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和統(tǒng)計圖的制作與分析等相關(guān)的內(nèi)容。數(shù)學的數(shù)理統(tǒng)計與分析、圖表分析是學習生物學必不可少的一項基本素養(yǎng)，可以幫助學生更好地開展科學探究實踐活動，提升生物學核心素養(yǎng)。

通過跨學科實踐活動的開展，在提高學生生物學核心素養(yǎng)的同時，為數(shù)學學科的學習提供了鮮活的生活情景，學生在真實的問題情景中學會數(shù)據(jù)統(tǒng)計、計算，根據(jù)實際情況選擇圖表呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，分析得出結(jié)論，從而解決問題。跨學科學習有助于提高學生學習數(shù)學的興趣，同時發(fā)展學生的數(shù)學核心素養(yǎng)。

新課標中建議學生可以通過培養(yǎng)作物、探究實踐、對照實驗等方式，深入了解植物生長的規(guī)律以及環(huán)境因素對植物生長的影響。在數(shù)學課程中，以生活實際為中心展開數(shù)據(jù)收集和分析則是關(guān)鍵的素養(yǎng)之一。通過生物學與數(shù)學跨學科教學可以幫助學生建立學科之間的聯(lián)系，雖然是分不同學科，但是學生通過相關(guān)活動可以建構(gòu)以問題解決為核心的知識體系，通過思考如何運用不同學科的知識完成相關(guān)實踐探究活動，從而解決問題。

三、活動介紹

1.活動設(shè)計思路

“種子萌發(fā)的條件”跨學科主題學習活動主要以任務(wù)驅(qū)動方式進行，激發(fā)學生學習探究的內(nèi)驅(qū)力，通過層層遞進的任務(wù)，制訂嚴謹?shù)目茖W探究方案，引導(dǎo)學生進行科學探究。探究活動依托數(shù)學模型建構(gòu)，學生通過對實驗現(xiàn)象、數(shù)據(jù)、圖表的分析歸納得出結(jié)論，找到影響種子萌發(fā)的內(nèi)因和外因（見圖1）。

2.活動過程

活動以初中生物學中常用的對照實驗的形式開展，探究在不同溫度、空氣、水分條件下種子的萌發(fā)情況。學生以小組為單位開展探究實踐活動，詳細記錄實驗過程中的實驗現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)并選擇合適的統(tǒng)計圖對數(shù)據(jù)進行進一步整理，構(gòu)建與種子萌發(fā)有關(guān)數(shù)據(jù)的數(shù)學模型。三類統(tǒng)計圖各具特色：折線統(tǒng)計圖主要反映數(shù)據(jù)變化的趨勢；柱狀統(tǒng)計圖的對比更明顯，可以反映數(shù)據(jù)之間的差異；扇形統(tǒng)計圖可以反映數(shù)據(jù)的比例情況。通過模型的輔助分析以及對各組對照實驗的結(jié)果分析得出結(jié)論：種子萌發(fā)需要完整、有活力的胚，還需要充足的空氣、適宜的溫度、適量的水等環(huán)境條件。

3.活動評價

活動評價對促進學生參加活動的積極性、主動性尤為重要。為了發(fā)揮評價的導(dǎo)向、激勵作用，實現(xiàn)教學評一致性，應(yīng)該采取多種評價方式，促使學生參與評價、接受評價，幫助他們從多個角度了解自己。

學生在自評的過程中普遍反映對跨學科實踐活動有濃厚興趣，知識掌握更扎實，能從知識更深層次理解生物學知識——種子萌發(fā)的條件，學會分析統(tǒng)計數(shù)據(jù)和繪制圖表，并能應(yīng)用在各學科學習過程中。同時在探究過程中能進行思考，科學探究能力、科學思維能力都得到很大提升。同時學生也反思了在實驗過程中的不足，例如：（1）實驗開始時對實驗的整體規(guī)劃性欠佳；（2）實驗過程中還不夠嚴謹，澆水量不一致，判斷種子萌發(fā)時間有誤差。

探究活動結(jié)束后我們對實驗班和平行班進行對比分析：（1）實驗班學習生物學和數(shù)學的熱情明顯要高于其他班級，學生對所學知識在生活中的應(yīng)用表現(xiàn)出濃厚的興趣。（2）實驗班對與種子萌發(fā)條件的相關(guān)知識掌握程度要優(yōu)于平行班，在基礎(chǔ)知識小測試中正確率達到100%。但是平行班只有73%，主要區(qū)別是實驗班通過參與跨學科實踐活動對影響種子萌發(fā)的條件理解更透徹，回答更準確。（3）實驗班學生發(fā)現(xiàn)學科之間是緊密聯(lián)系的，在解決問題的過程能夠改變思路，主動運用生物學與數(shù)學的知識解釋生活中的現(xiàn)象和解決生活中的問題。

四、目前生物學與數(shù)學跨學科實踐面臨的困難

一是教師跨學科教學的意識薄弱，在實際教學中教師側(cè)重生物學或數(shù)學某一學科知識教學，對于與跨學科有關(guān)的活動不能充分開展。例如，教師直接對數(shù)據(jù)圖表進行分析得出結(jié)論，忽略了學生探究實踐的過程。

二是教師專業(yè)成長受限，在教師培養(yǎng)的過程中沒有提供開展跨學科教學思路和方法。

三是對學科教研不夠重視，開展與跨學科有關(guān)的教研活動較少，沒有深入挖掘有效開展跨學科教學的方式方法。

五、生物學與數(shù)學跨學科教學的優(yōu)勢

1.學科知識融合，訓練學生整體性思維

在面對復(fù)雜的生物學問題時，學生可以從數(shù)學角度出發(fā)，通過數(shù)學模型尋找解決問題的思路和方法。學生認同各學科知識相互關(guān)聯(lián)、密不可分，形成整體性思維。

2.激發(fā)學習興趣，開啟科學探究之旅

學生看到一個問題在生物學與數(shù)學中的不同呈現(xiàn)方式時，會對問題有更深入的理解，從而激發(fā)他們的好奇心和探究欲望?？鐚W科探究實踐活動激發(fā)學生學習興趣的同時，提高了學生的科學思維和科學探究能力。

3.提升學生綜合素質(zhì)，為未來發(fā)展蓄能

開展跨學科探究實踐活動有助于進行綜合素質(zhì)教育，在活動過程中激發(fā)學生的創(chuàng)造力、批判性思維、溝通協(xié)作等能力，從而更好地適應(yīng)未來社會的需求。

總之，生物學與數(shù)學跨學科教學對學生生物學與數(shù)學核心素養(yǎng)提升具有顯著的優(yōu)勢，可以提升學生的綜合素質(zhì)，讓學生在面對生活中各種復(fù)雜的問題情景時能夠創(chuàng)造性地運用不同學科知識解決問題，更好地把握未來的機遇和應(yīng)對各種挑戰(zhàn)。