高中生物学跨学科实验教学模式的构建与实践研究

随着学科综合与实践能力培养的教学转向，高中生物实验教学亟需从单一技能训练转型为跨学科探究活动。构建符合核心素养要求的跨学科实验教学模式，是落实学科育人与提升学生综合科学素质的重要路径，亦是教学改革的迫切需求。

一、高中生物实验教学的现实困境与转型诉求

（一）实验内容碎片化与学科边界限制教学深度

当前高中生物实验教学以教材设定的验证性实验为主，内容孤立、步骤标准、目标单一，往往停留在概念演示与技能训练层面，难以引导学生深入理解实验原理或自主建构实验方案。实验多聚焦于单一知识点，缺乏与化学反应原理、物理操作逻辑及信息技术数据处理的有机融合，使学生仅在生物学框架内进行机械操作，未能实现知识迁移与能力提升。此外，教材中的实验内容固定，教师教学空间受限，难以结合社会热点或真实问题开展创设型实验，导致课程活力不足，学生探究动机被抑制，科学思维难以深入发展。传统实验课程形式化、程式化的问题，使实验教学失去了作为科学探究主阵地的功能。因此，生物实验教学亟需转型为具备跨学科内容整合与问题导向实践的综合型课程结构，围绕真实情境设计任务链条，在结构层面重建实验的逻辑基础与育人价值。

（二）学生实验兴趣不足与探究能力发展受限

在传统教学中，实验多作为知识教学的附属，学生被动执行教师设定流程，缺乏主动提问与验证的机会，实验缺乏挑战性与思维性，学生参与意愿不高。高度标准化与内容重复导致学生对实验操作产生倦怠，对实验原理缺乏深入理解与探究动力。受限于安全管理、设备不足和课时压缩，实验教学频次和时长被削减，学生缺乏系统训练，导致操作技能弱、实验记录流于形式、数据分析能力薄弱，科学探究能力难以在真实操作中逐步建构，实验课程育人价值难以实现。

（三）教师课程整合能力弱与教学资源配置滞后

教师在实验教学中多局限于生物学科范畴，缺乏多学科整合意识与实践经验，难以设计融合物理、化学、信息技术等内容的实验方案。多数教师依赖教材与传统教案，缺乏将现实问题转化为实验主题的能力，对跨学科工具的理解与应用路径不清晰。课时紧张制约教师创新尝试，教学安排难以兼顾多学科融合实验的组织与实施。学校实验资源配置滞后，设备类型单一，新型传感器、模拟平台等匮乏，信息技术支持不足，限制了实验课程多元化与深度化发展的空间。

二、高中生物跨学科实验教学模式的构建路径

（一）基于真实情境的跨学科实验主题设计策略

有效的跨学科实验教学主题应立足于真实问题情境，引导学生围绕现实生活中的科学现象提出问题、设计实验并完成探究过程，以实现生物知识与其他学科知识的交叉融合和情境迁移。教师在设计实验主题时，应从国家发展战略、社会热点议题或校园生态现象中提取素材，如碳达峰背景下的植物光合作用效率比较、生活垃圾微生物降解实验等，将生物学基本原理与物理传感技术、化学检测方法或编程数据分析相结合，构建多环节协同的任务路径。例如以“不同光照条件对植物呼吸速率的影响”为主题，学生需运用光学测量（物理）、气体定量分析（化学）、数据处理（信息技术）等手段开展全流程探究。设计过程中应明确每一阶段所承载的学科知识点与核心素养要素，使主题不只是任务起点，更是能力培养的路径图。通过构建具有真实情境、跨学科价值和逻辑推进力的主题结构，引导学生在“做中学、学中探”，提升科学思维品质和综合实践能力。

（二）融合多学科知识的实验方案结构建构机制

实验方案的设计应体现生物、化学、物理、数学与信息技术等学科知识的系统融合，构建结构清晰、逻辑严密、目标导向的任务链条。教师需将复杂的综合实验目标进行模块化分解，如设定实验前的背景资料研读、变量控制设计、实验原理建构、结果预测建模、数据采集与图表分析、结果解释与方案优化等环节，环节之间层层递进、相互支撑。不同学科知识在各环节中发挥特定作用，如用化学反应进行成分检测，用物理原理理解仪器操作机制，用数学建模进行结果解释与优化判断，用编程工具处理与可视化实验数据。实验方案中应体现知识整合、能力发展与思维训练的协同推进，避免学科碎片化操作。教师团队在设计过程中需建立“共案共研”机制，集结不同学科教师进行方案研讨、任务演练与流程优化，以确保实验任务结构具备真实复杂性、认知合理性与可实施性，强化综合育人导向。

（三）项目式与任务驱动下的学生协同探究组织形式

跨学科实验教学的实施需构建以项目为核心的学生协同探究结构，引导学生在任务驱动下完成多阶段目标，体验真实科研流程。学生以小组为单位，围绕教师设定的主题任务自主开展资料查阅、问题聚焦、实验设计、方案分工、数据处理与成果展示全过程，通过结构化学习任务促进团队成员在角色分担中形成合作机制。在组织形式上应强化目标共识与过程记录，通过使用任务书、实验记录卡、阶段性汇报机制保障任务推进的系统性与连续性。教学中教师由主导者转为引导者，提供必要的技术指导与方法支持，在关键节点设置协商环节与资源补充。实验组织可通过设立“专题研讨”“成果答辩”“跨班展示”等环节提升交流广度与质量，推动学生间的深度学习与反思生成。

（四）多维度过程评价与成果展示的反馈机制

跨学科实验教学的评价需突破传统知识测评模式，构建以过程性表现、任务完成质量与学习迁移能力为导向的多维度评价机制。教师应设计涵盖科学方法应用、数据处理能力、团队合作表现、科学表达质量与创新意识等维度的综合评价量规，并贯穿于任务实施全过程。在每一阶段设置阶段性评价点，如实验设计评审、操作规范检查、中期成果汇报与终期成果展示，使评价成为学习的一部分。学生通过自评、互评与教师评价三元结构获得多源反馈，提升元认知能力与自我调节水平。成果展示部分应鼓励多元形式呈现，如学术海报、研究论文、PPT 汇报、实物模型、视频作品等，强调科学性、逻辑性与表达效果的统一。学校可设立跨学科研究成果交流平台，如“校园科学节”“学生探究成果展”等，为学生提供广泛展示与对外交流的机会，强化学习的目标感与荣誉感，推动学习成果与评价价值的深度融合。

三、结束语

高中生物学跨学科实验教学的构建不仅有助于打破学科壁垒、增强教学的综合性与实践性，更为学生提供了真实问题解决的体验空间，促进其科学探究能力、合作能力与创新意识的整体提升。教师应持续探索以项目为核心、以任务为导向的教学实践形态，优化实验设计与评价体系，提升自身课程统整能力，推动实验教学从知识训练向素养培育转变，实现实验室内外联动与教学方式革新，为新课标背景下生物教育的高质量发展提供支撑。

参考文献：

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