高中生物学实验教学中跨学科融合实践

一、引言

跨学科融合教学是指打破单一学科的知识壁垒，将不同学科的理念、方法与内容有机结合，形成综合性教学体系的教学模式。在高中生物学实验教学中，生物学知识常与化学、物理、数学、信息技术等学科存在紧密关联，例如酶的特性实验涉及化学中的物质反应原理，显微镜的使用涉及物理中的光学知识，实验数据的处理则需要数学统计方法支撑。当前，高中生物学实验教学多以单一学科知识为核心，学生难以形成系统的知识网络与综合应用能力，无法满足新课程标准对学生核心素养培养的要求。在此背景下，探索高中生物学实验教学中跨学科融合的实践路径，成为提升生物学实验教学质量、促进学生全面发展的重要课题。

二、实施策略

跨学科融合在高中生物学实验教学中的落地，需遵循“从基础到综合、从理论到实践、从过程到评价”的逻辑，通过分阶段、有步骤的设计与实施，确保融合教学的科学性与可操作性，具体可通过以下四个过程推进。

（一）基于学科关联梳理构建实验融合框架

在开展跨学科融合实验教学前，需先系统梳理高中生物学实验内容与其他学科的关联点，构建清晰的实验融合框架。首先，教师需全面研读高中生物学课程标准与教材，明确各实验模块的核心知识点与能力目标，例如“细胞呼吸”实验模块，核心知识点包括细胞呼吸的类型、产物及影响因素，能力目标为学生能设计实验验证细胞呼吸产物、分析实验数据。

接着，结合其他学科的知识体系，挖掘与生物学实验相关的内容，如“细胞呼吸”实验中，验证二氧化碳需用到澄清石灰水或溴麝香草酚蓝溶液，这涉及化学学科中酸碱反应与物质颜色变化的知识；测量细胞呼吸速率可通过密闭装置中气压变化实现，这与物理学科中气体压强的原理相关；对实验数据进行统计与分析时，则需要运用数学学科中的平均值计算、折线图绘制等方法。

（二）结合学生认知水平设计分层实验任务

构建实验融合框架后，需结合学生的认知水平与能力基础，设计分层的跨学科实验任务，确保不同层次的学生都能参与其中并获得发展。首先，教师需通过课堂提问、作业反馈、前期测试等方式，了解学生对生物学及关联学科基础知识的掌握情况，例如在“光合作用”跨学科实验前，了解学生是否掌握光合作用的原料与产物、化学中光合作用相关物质的化学式、物理中光的强度与波长概念等。

根据学生的认知水平，将实验任务分为基础层、提升层与拓展层三个层次。基础层任务以验证性实验为主，侧重帮助学生巩固基础跨学科知识，例如让学生使用给定的实验装置，通过添加不同物质（如氢氧化钠溶液吸收二氧化碳），观察叶片是否产生淀粉，初步融合生物学与化学知识；提升层任务以探究性实验为主，引导学生运用多学科方法解决问题，例如让学生设计实验，探究不同光照强度（物理知识）对光合作用产生氧气量（生物学现象）的影响，并通过收集氧气的体积（物理测量）进行数据分析（数学方法）；拓展层任务以创新性实验为主，鼓励学生自主结合多学科知识设计实验方案，例如让学生尝试利用信息技术手段（如传感器）实时监测光合作用过程中二氧化碳浓度变化，结合化学知识分析物质转化，再通过数学建模预测光合作

用速率。

（三）依托多学科资源推进实验过程实施

分层实验任务设计完成后，需依托多学科资源，有序推进实验过程的实施，确保跨学科融合落到实处。首先，整合实验所需的硬件资源，除生物学实验室常规器材（如显微镜、培养皿、试剂）外，根据实验融合需求，协调其他学科实验室的资源，例如开展“物质跨膜运输”实验时，需借用物理实验室的半透膜装置与渗透压测量仪器，开展“DNA 粗提取与鉴定”实验时，需准备化学实验室的氯化钠溶液、酒精等试剂，同时利用信息技术教室的电脑设备，用于实验数据的录入与分析。

其次，组建跨学科教师团队，由生物学教师牵头，联合化学、物理、数学、信息技术等学科教师，共同参与实验教学过程。在实验前，各学科教师共同开展备课，明确自身在实验教学中的职责，例如化学教师负责讲解实验中化学试剂的特性与使用注意事项，物理教师负责指导实验装置的搭建与物理原理的应用，数学教师负责培训学生数据处理方法。

（四）围绕综合能力发展完善实验评价体系

实验过程结束后，需围绕学生综合能力发展，构建完善的跨学科实验评价体系，全面评估实验教学效果。评价内容需涵盖多维度，不仅包括学生对生物学核心知识点的掌握情况，还需关注学生对跨学科知识的应用能力、实验设计能力、团队协作能力与创新能力。例如在“生态系统稳定性”跨学科实验评价中，除考查学生对生态系统成分、物质循环等生物学知识的理解，还需评价学生是否能运用数学方法分析生态系统中种群数量变化数据，是否能结合物理、化学知识提出改善生态系统稳定性的方案。

评价方式采用多元化形式，结合过程性评价与终结性评价。过程性评价贯穿实验全过程，通过教师观察记录、学生实验日志、小组互评等方式，记录学生在实验设计、操作、数据处理等环节的表现，例如记录学生是否能主动结合跨学科知识优化实验方案，在小组合作中是否能有效沟通协作；终结性评价以实验报告与成果展示为主，要求学生在实验报告中清晰阐述跨学科知识的应用过程与逻辑，在成果展示环节，通过 PPT 汇报、实验模型制作等形式，呈现实验结论与创新思考，由跨学科教师团队共同评分，确保评价的客观性与全面性。

三、结语

高中生物学实验教学中跨学科融合实践，是突破传统单一学科教学局限、培养学生核心素养的重要途径。未来，跨学科融合实验教学还需不断探索与创新，结合新时代教育技术与社会发展需求，进一步拓展融合的深度与广度，让高中生物学实验教学成为连接多学科知识、培养复合型人才的重要平台，为学生未来的学习与发展奠定坚实基础。

参考文献

[1] 陈明宇。高中理科实验教学跨学科融合的实践研究[J]. 中学生物教学，2024(3):45-49.

[2] 李梦琪。多学科资源整合在生物学实验教学中的应用 [J]. 教学与管理，2024(5):78-82.

[3] 张文杰。高中生物学跨学科实验评价体系的构建与实践 [J]. 教育探索，2024(2):36-40.