李秀娟
(从化中学,广东 广州 510900)
摘 要：随着新一轮高考改革的全面推广，新《课程标准》将培养学生核心素养作为课程设计的宗旨。同时，在实施建议中要求教师“加强和完善生物学实用教学”，并“注意学科间的联系”。文章例析如何在高中生物教学中跨学科整合实验，从而培养学生理性思维，提高学生核心素养，并整合资源提升校本课程质量。
关键词：跨学科；整合实验；核心素养；校本课程
长期以来，由于受应试教育的影响，教师在教育教学中往往会只关注专业教育，而忽略了综合能力的培养。随着社会科技的迅猛发展，基因工程、医疗技术等许多科学社会热点问题，再也不能靠单一学科知识来解决。当今时代，很多科学前沿的成果都是学科渗透、融合的结晶。[1]在教学中如何培养综合性创新性人才，是教育界必须要正视的且急需解决的问题。
在新一轮高考的深层次改革下，《普通高中生物课程标准（2017年版2020年修订）》将培养学生核心素养作为课程设计的宗旨。同时，在实施建议中要求教师“加强和完善生物学实用教学”，并“注意学科间的联系”。文章例析如何在高中生物教学中跨学科整合实验，从而提高学生核心素养，整合资源，提升校本课程质量。
一、日常教学活动中强化跨学科整合实验，提高学生核心素养
新课程标准明确要求：应培养学生的核心素养。教师在高中生物日常教学活动中，应注重培养学生知识迁移的能力；培养善于思考和探究的品质；深化认知并形成结构化的知识系统；引导学生关注社会热点，了解科技动态和学科前沿知识；增强社会责任感。
（一）跨学科整合实验，帮助学生突破生物学难点
在高中生物学习中，部分知识的深度和广度较大，知识专业性强，内容抽象，难于理解，不易引起学生的学习兴趣和探究欲望，往往成为教学的难点。而在高考中又常常出现相应内容的考查，这给很多同学造成压力。帮助学生突破难点，就能让他们在选拔性考试中占优势取得好成绩。下面以“呼吸作用和光合作用速率测定”为例，谈谈跨学科整合实验，帮助学生突破生物学难点。
在呼吸作用和光合作用速率测定实验中，液滴法（装置如图1）是较为常见的方法，也是高考的高频考点。据近几年相应题目考查情况分析，学生这类题目的得分率不高，解题速度较慢。
题目往往是通过把NaOH更换为蒸馏水或NaHCO3，从而分析瓶内气压变化。这就需要学生理解NaOH和NaHCO3与瓶内CO2含量的关系，而高中生物课程中完全没有提及相关内容。因此，在教学中就必须整合化学知识，高中化学必修本教材中明确介绍NaOH能与CO2反应，NaHCO3在特定情况下能分解产生CO2。如过量二氧化碳情况下：2CO2+2NaOH=2NaHCO3；少量二氧化碳情况下：CO2+2NaOH=Na2CO3+2H2O。综合生化学科知识，学生便能轻松理解题目信息，快速解答并提高得分率。
图1
（二）跨学科整合实验，深化学生认知水平。
培养学生灵活应用知识，将所学知识应用到新情景中解决问题，也是高中生物核心素养的重要内容。举一反三，将旧知识与新情境的链接,对新问题的认知和解决，都必须以系统化的专业知识为前提。在高中生物教学中培养学生知识迁移能力，就必须在教学中注重各学科的知识渗透与交叉，深化学生认知水平。[2]
显微镜是高中生物学实验中经常使用的仪器，显微镜的操作和成像特点也是各类考试重点考查的内容。在义务教育阶段的生物课程中，学生已经使用过显微镜，可是其成像原理并没有任何的讲述，给学生的认知造成极大困扰。为此教师在讲述显微镜结构时，可以融合物理知识。剖析显微镜结构和光路原理，显微镜下看到的是放大的倒像，总放大倍数是目镜放大倍数与物镜放大倍数的乘积，指的是直线距离的放大，而不是面积比。由此，深化的学生的认知水平，形成专业化系统化知识结构。
（三）跨学科整合实验，促进学生科学探究。
探究性思维和能力的培养，一直都是教师教学中的重点。教师应合理引导并创造、提供机会给学生开展科学探究。让学生在思考中动手设计实验，并在实践中修正探究思路和操作，体验探究过程的曲折和乐趣，理解探究的本质，促进学生的探究能力。 下面以“酒精的检测”例，谈谈跨学科整合实验，促进学生科学探究的途径。
高中生物必修本和选修本都提到：检测酒精的产生，可以用橙色的酸性重铬酸钾与乙醇（俗称酒精）发生化学反应，将会观察到橙色变成灰绿色的变化。教材中的做法是在 2ml待测样液中滴入物质的量浓度为3mol/L的mlH2SO43滴，再加入常温下饱和的重铬酸钾溶液3滴。但是，经过实验发现，以上操作的颜色反应不明显，给学生的造成了疑惑。如果想要检验结果更有说服力，实验还能如何改进呢？是否能设计实验测定酒精的浓度呢？普通高中化学人教版教材《有机化学基础》选修本中，介绍了乙醇被酸性重铬酸钾溶液氧化的实验，说明乙醇具有一定的还原性。而对具体的操作，试剂的浓度和混合比例并没有详细介绍。
由此思考，教师在教学中就可以引导学生进行系列探究。系列梯度浓度的硫酸与系列梯度的重铬酸钾溶液混合，明确探究实验中需要遵循单一变量和对照等的设计原则，促进学生形成科学的探究思维。经实验观察得到结论可选取90%的硫酸和3%的重铬酸钾溶液体积1:1混合得到的酸性重铬酸钾溶液，实验效果最明显。
（四）跨学科整合实验，引导学生关注科学前沿。
“光合色素的提取和分离实验”是高中生物必修一《分子与细胞》教材中的一个重要实验。光合色素在光合作用中具有吸收、传递与转化光能的作用。通过实验，学生明确光合色素的种类和分布，加强学生对光合作用过程的理解和掌握，培养学生实验的技能。在光合作用这部分内容中，还涉及光谱等光学知识，不同的光合色素吸收不同波长的光，且吸收的峰值有别。可是教材中完全没有涉及吸光情况的实验操作，由于资源的欠缺，不少学校的生物实验室也没有相应器材进行实验。为了开拓学生视野，确保教学效果，引导学生关注科学前沿，可以对实验进行优化整合：借用物理实验室的器材三棱镜，再把色素提取和分离实验搬到化学实验室进行操作。将提取出来的叶绿体色素放在三棱镜前，观察其色带变化。这时三棱镜就相当于分光仪，再用可见光照射，发现投射在银幕上出现明显的光带。同时，利用化学实验室的分光光度计观察叶绿体色素的吸收光谱。取色素提取液用96%乙醇定容，置于波长665nm、649 nm 、470 nm下测定吸光度。分光光度计在医学领域应用广泛，主要应用于核酸的定量、蛋白质的直接定量(UV法)、比色法蛋白质定量，恰好这些内容也是高中生物中有所提及的。
通过知识点的交叉，建立与其他学科的知识渗透、融合，充分利用各科教学资源，既完成了教学任务，还引导学生关注科学前沿，提高学生核心素养。
（五）跨学科整合试验，增强学生社会责任。
培养学生社会责任是高中生物学核心素养的目标之一。作为一名高中生，应该能应用所学知识，对社会问题作出理性判断和解释，并尝试运用所学知识解决生活中的问题，做一个有担当有责任的时代新人。
亚硝酸盐主要指亚硝酸钠，为白色至淡黄色粉末或颗粒状，味微咸，易溶于水。腐烂的蔬菜、食剩的熟菜在高温长时间下存放、刚腌制的食物等亚硝酸盐含量很高。食入0.3到0.5克的亚硝酸盐即可引起中毒，3克导致死亡 。高中选修本中“检测亚硝酸盐含量”，在弱酸条件下亚硝酸盐与对氨基苯磺酸重氮化后，再与N－1－萘基乙二胺偶合形成紫红色染料，与标准比较定量。这种检测方法准确吗？对于亚硝酸盐的危害，有降解亚硝酸盐的方法吗？ 这时教师可以引导学生结合化学学科知识，可用紫外可见分光光度计于波长538nm处测定其吸光度后，与标准比较定量，能准确测出其含量。
同时，教师可以拓展维生素C和维生素E等多种氧化剂的氧化作用，可阻断N-亚硝基化合物的生成。继而引导学生总结降低亚硝酸盐的危害从而预防癌症的方法。促使学生增强防癌意识，并主动向他人普及预防癌症健康生活的方法，增强学生社会责任感。[3]
二、加强学科渗透整合资源，提升校本课程质量
在中国新课改的教育形势下，校本课程成为了新课改的重点。加强学科渗透整合资源，可提升校本课程质量。下面以校本课程《酒驾醉驾的定性与危害》为例，谈谈加强学科渗透整合资源，提升校本课程质量的途径。
人体大脑受酒精的麻醉作用，会使个体注意力、记忆力下降，平衡功能失调，往往无法正常控制油门、刹车；对光、声刺激的反应时间延长，从而无法正确判断距离和速度。严重时还会使中枢神经系统损伤，精神亢奋。酒驾醉驾对社会危害极大。
酒驾醉驾如何测定呢？交通警察用到的酒精测试仪运用了高中生物、化学、物理的哪些知识呢？酒精测试仪原理包含物理知识，其中气体传感器相当于随酒精气体浓度变化的变阻器。酒精测试仪原理包含化学知识，原理是酒精蒸气被酸性高锰酸钾溶液氧化，根据溶液褪色的时问来推测乙醇的浓度。测定血液中的酒精浓度更离不开生物知识。
综上所述，加强跨学科整合实验不仅能提高学生学习兴趣，提高学生核心素养，也能丰富校本课程资源。教师应在教学中对跨学科整合实验多思考，多实践，确保更好地培养人才。
参考文献:
[1]杨燕平, 赵晶华. 浅谈高中生物教学中学科交叉渗透的途径[J]. 现代交际月刊,2012.
[2]耿立杰. 在高中生物学新课程中开展跨学科教学的行动研究[D]. 2011.
[3]周欣欣. 基于高中生物学核心素养的跨学科教学例析[J]. 新课程研究(上旬刊), 2018, 000(010):35-36.
项目：本文为全国教育科学“十三五”规划教育部重点课题“中小学智能实验教学系统的建构与应用实践研究”（课题批准号DCA190327）的子课题“多元化背景下经济薄弱地区高中生物教师对实验教学需求和特征的调查研究及应对策略初探——以广东省广州市从化区为例”（课题号DCA190327—44043）项目研究成果。
作者简介：李秀娟（1986.3-），女，广东省广州市从化区，学士学位，广州市从化区从化中学，中学一级教师，研究方向：高中生物教育。