初中生物跨学科实践活动的设计与实施

摘要：本文以设计和制作生态瓶为例，开展生物跨学科实践活动.活动开展过程中遇到的问题，学生需要查找相关学科知识，综合运用多学科知识解决实际问题.在活动中提升学生的关键能力，培养生物学科核心素养，提升综合素质.

关键词：跨学科；实践活动；生态瓶；初中生物

中图分类号：G632文献标识码：A文章编号：1008-0333（2024）26-0136-03

《义务教育生物学课程标准（2022年版）》（以下简称《新课标》）中明确提出了“生物学与社会·跨学科实践活动”学习主题，这也是此次新课标的重要改动和亮点内容之一［1］.通过参与跨学科实践活动，学生能够发现生物学科与其他学科的联系，并尝试运用不同学科的知识和方法设计和制作解决现实问题或生产特定的产品，发展核心素养［2］.跨学科实践是落实五育并举、实现课程协同育人的重要途径，让学生在实践中成为有责任、有担当的接班人.

1开展初中生物跨学科实践活动

1.1活动目标

我们所生存的生物圈是地球上最大的生态系统，它是如何维持稳定和可持续发展呢？活动以生物圈Ⅱ号作为情境引入，激发学生的兴趣：“30年前，人类做了一场复制地球的美梦！在地球上建立一个封闭的小型生物圈的计划，科学家把这个迷你型生物圈，称为“生物圈Ⅱ号”.它占地13 000平方米，圈内包含沙漠、草原、热带雨林、海洋、沼泽等生态系统和两个人工生物群落，共约有4 000个物种，同时有8名科学家进驻生物圈Ⅱ号.但可惜的是，这场梦最终以实验失败而告终.人类渴望窥探地球精妙的平衡，只是以人类现有的认知水平，还无法望其项背.充满好奇、勇于探索的你们，能否运用所学知识，设计并制作一个生态瓶来体验这神奇的平衡，看看哪位同学制作的生态瓶能坚持更长的时间，快来挑战一下吧！”

学生先结合生物所学，并根据所给提纲，查阅多学科资料，制定计划.适逢国庆假期，利用走亲访友、外出旅游的机会，就地取材，完成生态瓶的制作.

本实践活动的主要目标是通过设计并制作生态瓶，学生可以更好地了解生态系统的组成，认同生态系统具有一定的自我调节能力，理解生态系统中的能量流动和物质循环，同时发展生态思想，即生物与环境的整体性、自动调节实现的稳定性、生物与环境的发展协调性.确定主题后，指导学生查阅相关学科资料，修改和完善活动方案，开展跨学科实践活动.

1.2活动涉及学科领域

以下是活动涉及的学科领域及要求，具体内容见表1.

2活动设计过程：设计实践报告单，引导学生思考并查找相关跨学科知识

2.1设计生态瓶

我们生活的周边环境，如森林、草原、湖泊、城市等都可看作是一个个生态系统.生态系统要维持稳定，必须保证其内部实现良性的物质循环和能量流动.通过讨论得出：我们要研究设计的生态瓶，必须与外界隔离，这样的研究才有可信度.透明容器可为瓶内植物提供进行光合作用的必要条件——光能，同时便于观察生态系统的变化情况；河水或湖水中含有丰富的微生物，有利于物质循环.所选生物的生命力强弱是生态瓶成败的关键因素，旺盛生命力的生物，可以保证生态瓶内的物质循环和能量流动，且在一定时期内还需保持相对稳定.

（1）容器

透明 （）不透明容器（）理由说明：

（2）水源

自来水（）有丰富微生物的河水或湖水（）

理由说明：

（3）植物的选择要求：

（4）动物的选择要求：

（5）其他材料：

（6）评价：完成表2内容.

2.2制作生态瓶

容器留出20%左右的空间储备空气，可模拟固态、液态、气态等基础物质的循环过程；瓶内生物数量必须满足一定的比例，否则将破坏瓶内生态平衡，导致实验早早失败.制作好的生态瓶，必须放在阳光漫射处，保证光源，同时避免直射光导致的瓶内温度过高导致生物死亡.

（1）容量

装满（）留部分空间（）

理由说明：

（2）生产者和消费者数量：

（3）放置地点

黑暗处（）阳光直射处（）阳光漫射处（）

理由说明：

（4）评价：完成表3内容.

2.3观察与分析

每天观察瓶内环境及生物的变化，及时记录.思考瓶内水滴的形成原因，推演水循环过程；根据瓶内生物存活情况帮助学生理解光合作用、呼吸作用相关知识，推测生物与生物、生物与环境之间相互依存相互制约的关系.

（1）水质变化：

可能原因：

（2）植物变化：

可能原因：

（3）动物变化：

可能原因：

（4）瓶内水循环分析：

（5）瓶内碳循环分析：

2.4展示汇报

小组围绕本组生态瓶存活情况进行汇报，分析具体成败原因.若实验失败，分析生物死亡原因，并通过查阅资料、小组讨论等途径，进一步修改生态瓶设计，提出改善措施.通过总结生态系统被破坏的可能原因，进一步关注实际生活中存在的一些失衡现象，在此基础上，提出解决方案.若成功，分析瓶内的水循环、碳氧循环，重新梳理巩固了生物学知识.实践活动不仅落实了基础知识，将枯燥的课本知识变得生动鲜活.学生在汇报、交流、讨论过程中，可以不断进行思维碰撞，进而增强学生的表达和交流能力.

（1）生态瓶维持时间：

成功/失败原因分析：

（2）改进措施：

（3）生态瓶的制作是学生在家中完成，教师和其他学生无法对其进行现场评价，可直接观察实验结果，根据生态瓶维持时间的长短进行评价.

3结束语

本活动以生态瓶的设计与制作为主线，有机融合了化学、物理、语文、美术等多科学的方法与技术，引导学生走进自然，亲近自然，以所学生物学知识为主体，通过观察生态瓶的运行规律，更深刻感受生物圈中的生物与生物、生物与环境之间相互制约、相互依存的关系.综合应用多学科知识，分析生态瓶运行过程中遇到的实际问题，可以很好地形成多角度思考问题的习惯，发展学生应用跨学科知识分析和解决问题的综合能力，提高动手实践的操作能力等综合素养.通过生态瓶失败的经验，切身体会到保护生物和环境的重要性，从“人与自然”的角度，思考如何促进生态系统的可持续发展.

参考文献：［1］ 郑云桓.凸显理科属性：初中生物学跨学科实践活动的教学研究［J］.中小学班主任，2022（18）：11-14.

［2］ 中华人民共和国教育部.义务教育生物学课程标准（2022年版）［M］.北京：北京师范大学出版社，2022：4.

［责任编辑：季春阳］