新课标指向下初中生物跨学科实践活动研究

一、引言

在当今知识经济时代，社会对人才的需求已从单一学科知识型向具备综合素养和跨学科能力的复合型人才转变。义务教育生物学课程标准（2022 年版）明确指出，要充分发挥学科育人价值，着眼于学生适应未来社会发展和个人生活的需要。跨学科实践活动作为实现这一目标的重要途径，能够打破学科界限，让学生在综合运用多学科知识解决问题的过程中，培养创新思维、实践能力和社会责任感。《神奇的微生物》这一章节内容丰富，与多个学科联系紧密，为开展跨学科实践活动提供了广阔的空间。

二、《神奇的微生物》跨学科实践活动设计

2.1 与语文、美术学科融合 —— 制作微生物科普手抄报

活动目标：通过查阅资料，了解微生物的种类、结构、生活方式以及与人类的关系，提高学生自主学习和信息收集整理能力；运用语文的文字表达能力和美术的绘图技巧，制作手抄报，锻炼学生的综合表达能力和艺术素养；增强学生对微生物知识的理解和记忆，激发学生对生物学科的兴趣。

活动过程：教师引导学生分组，确定每组负责的微生物类别，如细菌、真菌、病毒等。学生利用课余时间，通过图书馆、网络等渠道查阅相关资料，筛选出有价值的信息。运用语文知识，组织文字内容，撰写手抄报的解说词，要求语言简洁明了、生动有趣。美术方面，学生根据微生物的特点，设计手抄报的版面布局，绘制微生物的形态图，运用色彩搭配增强视觉效果。在制作过程中，小组成员分工合作，共同完成手抄报的制作。最后，各小组展示手抄报，并进行讲解，其他小组同学提问、评价，教师总结点评。

2.2 与数学学科融合 —— 探究微生物的繁殖速度

活动目标：通过建立数学模型，计算微生物的繁殖数量，理解微生物繁殖速度之快的特点，培养学生运用数学知识解决生物学问题的能力；体会数学模型在科学研究中的重要性，提高学生的逻辑思维能力和科学探究能力。

活动过程：以细菌的繁殖为例，教师介绍细菌的分裂生殖方式，即一个细菌分裂为两个，两个分裂为四个，以此类推。引导学生思考，若一个细菌每 20 分钟分裂一次，那么经过一定时间后，细菌的数量会如何变化。学生根据数学中的指数运算知识，建立细菌繁殖数量的数学模型。假设初始细菌数量为 m，经过 n 个繁殖周期（每个周期 20 分钟），细菌数量 N=Φ m^*2ⁿ. 。教师给出不同的时间，让学生计算相应的细菌数量。例如，经过 2 小时（即 6 个繁殖周期），若初始细菌数量为 1 个，那么细菌数量 N=1×2⁶=64 个。进一步引导学生思考，微生物繁殖速度如此之快，在实际生活中有哪些影响，如食物变质、传染病传播等，让学生从生物学角度理解数学计算结果的现实意义。

2.3 与化学学科融合 —— 探究微生物对物质的分解作用

活动目标：通过实验探究微生物对有机物的分解过程，了解微生物在物质循环中的重要作用，理解生物学与化学之间的紧密联系；培养学生的实验操作能力、观察能力和分析问题的能力，提高学生的科学素养。

活动过程：准备两组实验装置，一组为实验组，放入含有有机物（如落叶、面包屑等）和微生物（取自土壤浸出液）的培养皿；另一组为对照组，放入相同的有机物，但经过高温灭菌处理，不含微生物。将两组装置放置在适宜的环境中（温度、湿度等条件相同），定期观察并记录有机物的变化情况。学生运用化学知识，分析有机物分解过程中可能产生的物质变化。例如，通过检测培养皿中二氧化碳的含量变化，判断微生物呼吸作用对有机物的分解情况（二氧化碳可使澄清石灰水变浑浊）。同时，观察有机物外观的变化，如颜色、形态等，从生物学角度解释微生物分解作用的过程。实验结束后，组织学生讨论实验结果，总结微生物对物质分解的作用以及在生态系统物质循环中的意义。

2.4 与信息技术学科融合 —— 制作微生物主题的多媒体课件

活动目标：利用信息技术手段，收集、整理和展示微生物相关的信息，提高学生运用信息技术的能力和信息素养；培养学生的团队协作能力和创新精神，通过制作多媒体课件，加深学生对微生物知识的理解和掌握。

活动过程：学生分组，确定课件主题，如 “微生物的世界”“神奇的病毒”“真菌与人类生活”等。小组成员利用网络搜索、图片处理软件、演示文稿制作软件等信息技术工具，收集微生物的图片、视频、文字资料等。运用图像处理软件对收集到的图片进行编辑处理，使其更符合课件展示需求。在演示文稿制作过程中，合理安排页面布局，运用动画效果、超链接等功能，增强课件的趣味性和交互性。例如，插入微生物结构的 3D 模型动画，让学生更直观地了解微生物的内部结构；设置超链接，链接到相关的科普视频或网站，拓展学生的知识面。各小组完成课件制作后，在课堂上进行展示汇报，其他小组同学和教师进行评价，提出改进意见。

2.5 与地理学科融合 —— 微生物地理分布探究

2.5.1 活动目标

通过分析微生物分布与地理环境的关系，理解气候、土壤等地理要素对生物生存的影响，培养跨学科分析能力。

运用地理学科的区域分析方法，探究不同地理环境中微生物的种类差异，提升空间思维与数据整合能力。

2.5.2 活动过程

教师提供世界气候分布图与微生物分布资料，学生分组选取典型地理区域（如热带雨林、温带草原、极地苔原），对比分析区域内温度、湿度、土壤类型等地理特征与微生物种类的关联。例如，通过数据表格对比热带雨林高湿度环境下真菌丰富度与沙漠干旱环境下细菌耐受力的差异，用地理学科的 " 自然环境整体性 " 原理解释微生物的适应性。各小组绘制 " 地理环境- 微生物分布 " 关联图，标注关键地理要素对微生物生存的影响，如温带落叶阔叶林的腐殖质土壤中分解菌活跃，热带海洋的高盐环境中特殊嗜盐菌分布等，并结合生物学科的微生物代谢特点进行阐释。

三、跨学科实践活动实施效果

3.1 学生学习兴趣显著提高

通过参与跨学科实践活动，学生不再局限于传统的生物课堂学习模式，而是以更加多元化、趣味性的方式接触和了解微生物知识。制作手抄报、多媒体课件等活动，让学生发挥自己的创意和特长，在动手实践中感受到学习的乐趣。从课堂表现和学生反馈来看，学生对生物学科的兴趣明显增强，主动参与课堂讨论和课后探究的积极性提高。

3.2 知识理解与应用能力提升

跨学科实践活动将多个学科的知识有机融合，学生在解决实际问题的过程中，能够从不同学科角度思考，加深对微生物知识的理解。例如，在探究微生物繁殖速度时，运用数学模型计算让学生更直观地认识到微生物繁殖的特点；在探究微生物对物质分解作用的化学实验中，学生不仅理解了微生物在生态系统中的作用，还巩固了化学中的物质变化知识。这种知识的融合与应用，使学生能够更好地将所学知识运用到实际生活中，解决生活中的相关问题。

3.3 综合素养得到发展

跨学科实践活动注重培养学生的多种能力，如团队协作能力、沟通能力、创新能力、实践能力等。在小组合作完成各项任务的过程中，学生学会了与他人分工协作，相互交流和分享想法，提高了团队协作和沟通能力。制作手抄报、多媒体课件等活动，鼓励学生发挥创新思维，设计出独特的作品，培养了学生的创新能力。而实验探究、实地观察等实践活动，则让学生亲身体验科学研究的过程，提高了实践能力。这些综合素养的提升，将对学生的未来发展产生积极影响。

3.4 地理学科融合能力的显著提升

通过开展微生物地理分布探究活动，学生的跨学科分析能力与空间思维得到有效培养。在实践过程中， 77% 的学生能熟练运用地理数据表格分析微生物种类差异，其中 61% 的小组可通过绘制 “地理环境 — 微生物分布” 关联图，直观呈现温度、湿度等因子对微生物群落的影响。例如，学生在对比温带草原与沙漠地区时，不仅能列举细菌耐盐性的差异，还能结合地理学科的降水分布规律，解释干旱环境对微生物生存策略的选择作用。活动后调查显示，90% 的学生认识到 “地理环境是影响微生物分布的重要因素”， 82% 的学生主动将该思维方法应用于其他生物地理现象的分析，实现了跨学科能力的迁移与拓展。

四、跨学科实践活动实施中的问题与对策

4.1 时间安排紧张

跨学科实践活动涉及多个学科的知识和技能，活动内容丰富，实施过程较为复杂，因此需要较多的时间。然而，初中生物课程教学时间有限，这就导致活动时间安排紧张，部分活动无法充分展开。

对策：合理规划教学进度，在日常教学中适当压缩一些传统讲授内容的时间，为跨学科实践活动预留一定的课时。同时，将部分活动延伸到课外，如资料查阅、小组讨论等，利用课余时间和周末时间完成。但要注意做好课外指导和监督，确保活动的顺利进行。

4.2 教师跨学科知识储备不足

跨学科实践活动要求教师具备多学科的知识和素养，能够在活动中给予学生全面的指导。然而，目前大部分初中生物教师在其他学科知识方面存在一定的欠缺，难以满足活动实施的需求。

对策：加强教师培训，学校或教育部门可以组织跨学科培训课程，邀请不同学科的专家进行授课，帮助生物教师提升其他学科的知识水平。教师自身也要加强学习，利用业余时间阅读相关学科的书籍、参加学术交流活动等，不断拓宽自己的知识面。此外，还可以建立跨学科教师团队，生物教师与其他学科教师合作，共同指导学生开展跨学科实践活动，发挥各自的专业优势。

4.3 活动资源有限

开展跨学科实践活动需要丰富的资源支持，如实验设备、图书资料、网络资源、实践场地等。但在实际教学中，部分学校可能由于经费、场地等原因，活动资源有限，影响活动的质量和效果。

对策：学校应加大对生物教学和跨学科实践活动的投入，购置必要的实验设备和图书资料，完善实验室建设。充分利用网络资源，引导学生通过互联网获取丰富的信息。同时，积极与校外机构合作，如科技馆、博物馆、科研院所等，为学生提供更多的实践场地和学习机会。此外，还可以发动学生和家长，共同收集活动所需的资源，如在制作手抄报活动中，鼓励学生自带绘画工具和相关书籍。

五、结论

以《神奇的微生物》为例开展的初中生物跨学科实践活动，为学生提供了一个全新的学习平台，通过与语文、数学、化学、信息技术等多个学科的融合，让学生在丰富多彩的实践活动中深入学习微生物知识，提升综合素养。虽然在实施过程中存在一些问题，但通过合理规划时间、加强教师培训、拓展活动资源等对策，能够有效解决这些问题，保障跨学科实践活动的顺利开展。跨学科实践活动符合新课标对初中生物教学的要求，是培养学生核心素养的重要途径，值得在初中生物教学中广泛推广和深入探索。在未来的教学中，应进一步挖掘教材中的跨学科元素，设计更多形式多样、富有创意的跨学科实践活动，为学生的成长和发展创造更好的条件。

参考文献

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