摘 要：跨學(xué)科教學(xué)通過(guò)整合學(xué)科間知識(shí)，旨在培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題解決能力，是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的有效途徑。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，跨學(xué)科教學(xué)必須分析教材和課程標(biāo)準(zhǔn)，精心設(shè)置問(wèn)題情境和教學(xué)活動(dòng)，確保學(xué)科的交叉聯(lián)系能直觀地呈現(xiàn)給學(xué)生。文章以“蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者”為例，探討如何通過(guò)生物學(xué)和化學(xué)跨學(xué)科教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：高中生物學(xué);核心素養(yǎng);跨學(xué)科教學(xué);蛋白質(zhì)

核心素養(yǎng)是學(xué)生為適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)需求所必須具備的關(guān)鍵品格和能力，它集合了一系列的知識(shí)、技能和態(tài)度，是學(xué)校課程改革的基本目標(biāo)和總體導(dǎo)向，由于核心素養(yǎng)的綜合性，教師應(yīng)在教學(xué)過(guò)程中幫助學(xué)生建立知識(shí)間的聯(lián)系，并將所學(xué)知識(shí)與生活實(shí)際相聯(lián)系。

《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》指出跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的重要路徑[ 1 ]。生物學(xué)與化學(xué)聯(lián)系緊密，例如蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、糖類(lèi)、水分等都涉及化學(xué)知識(shí)，交叉內(nèi)容大體上歸納為3個(gè)部分：

（1）生物體內(nèi)的化學(xué)物質(zhì);

（2）生命活動(dòng)過(guò)程中的化學(xué)變化;

（3）人類(lèi)與環(huán)境[ 2 ]。

在高中生物學(xué)教學(xué)中，教師引導(dǎo)學(xué)生從不同學(xué)科視角對(duì)主題相關(guān)知識(shí)進(jìn)行建構(gòu)，將原本沒(méi)有直接聯(lián)系的學(xué)科有機(jī)融合在一起，可以更好地培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。

本文以“蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者”為例，從跨學(xué)科知識(shí)分析、跨學(xué)科教學(xué)目標(biāo)確定、跨學(xué)科課堂教學(xué)實(shí)施三個(gè)方面對(duì)跨學(xué)科教學(xué)的實(shí)踐活動(dòng)進(jìn)行初步探索。

1 跨學(xué)科知識(shí)分析

將高中生物學(xué)和高中化學(xué)課標(biāo)與教材中的蛋白質(zhì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)生物學(xué)科側(cè)重氨基酸的結(jié)構(gòu)通式與種類(lèi)、脫水縮合的過(guò)程、結(jié)構(gòu)與功能的多樣性，化學(xué)學(xué)科側(cè)重氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、蛋白質(zhì)的性質(zhì)與人體健康的關(guān)系[ 3 ]（表1）。

經(jīng)整合，本節(jié)內(nèi)容包括：蛋白質(zhì)組成元素、蛋白質(zhì)在人體中的功能、氨基酸結(jié)構(gòu)與兩性、脫水縮合過(guò)程、蛋白質(zhì)與人體健康的關(guān)系。蛋白質(zhì)的鹽析和變性對(duì)于高一學(xué)生來(lái)說(shuō)可能過(guò)于復(fù)雜，因此在授課過(guò)程中簡(jiǎn)單提及，之后在化學(xué)科目中進(jìn)一步學(xué)習(xí)。

2 跨學(xué)科教學(xué)目標(biāo)確立

跨學(xué)科教學(xué)目標(biāo)要與學(xué)習(xí)任務(wù)緊密結(jié)合，體現(xiàn)所涉及學(xué)科的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)。本節(jié)的核心素養(yǎng)目標(biāo)確立如下：

（1）生命觀念：理解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)，認(rèn)同蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者這一生命觀。

（2）科學(xué)思維：以社會(huì)事件為切入點(diǎn)，能夠科學(xué)合理地分析與處理信息、歸納與概括并多角度分析問(wèn)題。

（3）科學(xué)探究：能運(yùn)用模型解釋現(xiàn)象，能基于證據(jù)對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其變化進(jìn)行推理和驗(yàn)證，建立跨學(xué)科思維。

（4）社會(huì)責(zé)任：關(guān)注日常飲食營(yíng)養(yǎng)搭配;關(guān)注社會(huì)食品安全事件，樹(shù)立誠(chéng)信意識(shí)，增強(qiáng)社會(huì)道德。

3 跨學(xué)科教學(xué)實(shí)施

由于高一學(xué)生缺乏氨基酸和蛋白質(zhì)的化學(xué)知識(shí)，且尚未學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)，氨基酸又是微觀內(nèi)容，比較抽象，因此本節(jié)內(nèi)容對(duì)學(xué)生有一定困難。教師在教學(xué)過(guò)程中，合理構(gòu)建問(wèn)題情境，將生物學(xué)與化學(xué)知識(shí)和方法交叉融合，利用模型和圖解將學(xué)科之間的聯(lián)系清晰地呈現(xiàn)給學(xué)生，并鼓勵(lì)學(xué)生提問(wèn)、探究、應(yīng)用跨學(xué)科知識(shí)分析和解決問(wèn)題，從而促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的形成（圖1）。

3.1 構(gòu)建情境，提出問(wèn)題

教師向?qū)W生提供關(guān)于三鹿奶粉事件的背景材料，展示奶粉蛋白質(zhì)含量的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并說(shuō)明三鹿集團(tuán)非法添加三聚氰胺以虛假提高蛋白質(zhì)含量的行為，與學(xué)生共同分析材料，引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題：

問(wèn)題1：蛋白質(zhì)對(duì)于人體特別是嬰幼兒究竟有什么作用？

問(wèn)題2：奶粉中的蛋白質(zhì)如何構(gòu)成人體所需的蛋白質(zhì)？

問(wèn)題3：如何檢測(cè)蛋白質(zhì)的含量？為什么會(huì)將三聚氰胺檢測(cè)為蛋白質(zhì)？

3.2 學(xué)科融合，解決問(wèn)題

3.2.1 蛋白質(zhì)的功能

教師先讓學(xué)生通過(guò)閱讀教材實(shí)例歸納出蛋白質(zhì)在人體中的功能，再讓學(xué)生根據(jù)已有生活經(jīng)驗(yàn)探討蛋白質(zhì)在人體中的作用，包括在嬰幼兒身體發(fā)育中的作用，進(jìn)而認(rèn)同蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者這一生命觀念。

3.2.2 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)單位——氨基酸

奶粉中的蛋白質(zhì)如何被人體消化吸收？由此引出氨基酸相關(guān)內(nèi)容。

首先，教師展示不同氨基酸的結(jié)構(gòu)圖，引導(dǎo)學(xué)生歸納它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上的共同特點(diǎn)并寫(xiě)出結(jié)構(gòu)通式，進(jìn)一步講解氨基酸的性質(zhì)，讓學(xué)生對(duì)氨基酸在生物體內(nèi)參與多種生化反應(yīng)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有正確的認(rèn)識(shí)。接著，分發(fā)球棍模型配件，指導(dǎo)學(xué)生搭建丙氨酸分子模型，使學(xué)生從立體角度加深對(duì)氨基酸結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。學(xué)生搭建的丙氨酸模型可能會(huì)出現(xiàn)異構(gòu)現(xiàn)象，教師引導(dǎo)學(xué)生探討兩種構(gòu)型的丙氨酸模型能否在空間結(jié)構(gòu)上完全重合，從而引入氨基酸立體異構(gòu)體的化學(xué)概念。

3.2.3  脫水縮合與蛋白質(zhì)多樣性原因

消化后的氨基酸又是如何形成人體所需蛋白質(zhì)？進(jìn)而引出脫水縮合反應(yīng)。

教師首先指導(dǎo)學(xué)生使用球棍模型模擬兩個(gè)氨基酸分子脫水縮合形成肽鍵的過(guò)程。接著通過(guò)動(dòng)畫(huà)演示多肽、肽鏈以及肽鏈空間結(jié)構(gòu)的形成過(guò)程，讓學(xué)生分析肽鍵、游離氨基和羧基的數(shù)目變化。然后引導(dǎo)學(xué)生閱讀課本，總結(jié)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能多樣性的原因，并引入化學(xué)教材中關(guān)于蛋白質(zhì)一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu)的概念，從而幫助學(xué)生建立結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。

3.2.4 蛋白質(zhì)含量的測(cè)定

引導(dǎo)學(xué)生比較蛋白質(zhì)與糖類(lèi)、脂質(zhì)組成元素的不同，認(rèn)識(shí)到生物組織中絕大部分氮元素來(lái)自蛋白質(zhì)，從而使學(xué)生理解通過(guò)氮元素檢測(cè)蛋白質(zhì)含量的原因。

教師首先簡(jiǎn)單介紹測(cè)定食品蛋白質(zhì)含量的化學(xué)方法——?jiǎng)P氏定氮法。接著展示三聚氰胺結(jié)構(gòu)（圖2），引導(dǎo)學(xué)生分析添加三聚氰胺使蛋白質(zhì)檢測(cè)含量升高的原因：三聚氰胺含氮量約66%，一般食品蛋白質(zhì)含氮量為16%，凱氏定氮法可同時(shí)檢測(cè)三聚氰胺和蛋白質(zhì)的含氮量，從而造成蛋白質(zhì)含量增高。

3.3 事件反思，價(jià)值培養(yǎng)

三鹿奶粉事件是一起震驚社會(huì)的食品安全事故，引發(fā)了公眾對(duì)食品安全以及健康飲食習(xí)慣的深入思考。學(xué)生理解三鹿事件與課程內(nèi)容的緊密聯(lián)系后，社會(huì)責(zé)任感等方面的課程思政教育也能夠自然地開(kāi)展起來(lái)。一是誠(chéng)信教育，無(wú)論處于人生中什么階段，無(wú)論做什么事，都要保持誠(chéng)信;二是社會(huì)責(zé)任感的養(yǎng)成，所學(xué)的知識(shí)與技能要用在正確的道路上，為人民服務(wù)。

4 跨學(xué)科教學(xué)反思

采取從宏觀到微觀的跨學(xué)科教學(xué)策略，通過(guò)構(gòu)建問(wèn)題情境、呈現(xiàn)學(xué)習(xí)任務(wù)，從蛋白質(zhì)的功能深入到氨基酸的結(jié)構(gòu)、脫水縮合過(guò)程，符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律。通過(guò)搭建模型和化學(xué)知識(shí)的融合，加深學(xué)生認(rèn)識(shí)，幫助構(gòu)建跨學(xué)科知識(shí)體系，最后引導(dǎo)學(xué)生思考三鹿奶粉事件背后的教育價(jià)值和社會(huì)意義，培養(yǎng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任感。

跨學(xué)科教學(xué)須以培育學(xué)生核心素養(yǎng)為指向，突破學(xué)科間的隔閡，促進(jìn)知識(shí)整合，鼓勵(lì)學(xué)生將多學(xué)科知識(shí)和方法應(yīng)用于實(shí)際情境，因此教師需不斷探索和完善跨學(xué)科教學(xué)方法，以提升教學(xué)成效。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022：2-8.

[2] 念敏慧，陳靈穎，鄭柳萍.基于新課標(biāo)的化學(xué)和生物學(xué)科交叉內(nèi)容分析及教學(xué)建議[J].化學(xué)教育（中英文），2020，41（19）：14-19.

[3] 中華人民共和國(guó)教育部.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)：2017年版2020年修訂[S].人民教育出版社，2020：12，53.