跨学科整合在初中生物核心素养培养中的应用

韩小霞（甘肃省庆阳第五中学）

【摘要】跨学科整合教学是培养学生生物学科核心素养的重要途径。生物学科与物理、化学、数学等学科存在密切联系，在初中生物教学 中实施跨学科整合，有助于学生建立系统的知识结构，培养科学思维能力，提升实践创新素养。通过创设跨学科情境、开展多维度探究 活动、优化课程资源建设等策略，能够有效促进学生生命观念的形成、科学思维能力的发展和创新实践能力的提升。

【关键词】初中生物；跨学科整合；核心素养；教学策略；科学探究

【中图分类号】G633.91 【文献标志码】A 【文章编号】2096—9937（2025）17—0076—04

生物学科具有实践性和综合性特点，需要学生 具备观察、实验、分析和推理等多种能力。传统的 单一学科教学模式难以满足核心素养培养的要求，

跨学科整合教学打破了学科界限，通过知识的有机 融合，帮助学生构建完整的知识体系。在生物教学 中实施跨学科整合，不仅有助于学生掌握生物学知 识，更能培养其科学思维方式和探究能力，提升核 心素养。因此，研究跨学科整合在生物学科核心素 养培养中的应用具有重要意义。

一、初中生物学科核心素养的构成与培养要求

（一）生命观念的形成与科学精神的孕育

生命观念涉及学生对生命现象的认知、理解和 价值判断。在初中阶段培养学生正确的生命观念， 关键在于引导学生认识生命的多样性与统一性、生 命的层次性与整体性、生命与环境的关系。通过系 统的生物教学，帮助学生理解从细胞到生物圈各个 层次的生命系统特征，认识生命的神奇与奥妙[1]。

在教学过程中，教师应设计多样化的教学活动，

使学生通过观察、实验、探究等方式深入了解生命 现象背后的科学原理。例如，在学习细胞结构与功 能时，通过显微镜观察和模型制作，让学生认识到 细胞是生命的基本单位；在学习生态系统时，通过 野外考察和数据分析，使学生理解生物与环境之间 的相互关系。同时，教学中应注重生命伦理教育，培 养学生尊重生命、珍爱生命的情感态度，形成正确 的生命价值观；引导学生认识人与自然的和谐共生 关系，树立保护生态环境、维护生物多样性的意识， 从而在知识、能力、情感等方面实现生命观念的全 面提升。

（二）科学思维的萌发与探索能力的培养

科学思维能力是生物学科核心素养的核心要 素，体现在观察、分析、推理等多个方面。培养学生 的科学思维能力，需要在教学过程中注重思维方法 的训练和思维品质的养成。在观察能力培养方面， 可以通过引导学生运用显微镜观察细胞结构、解剖 动植物器官等，培养学生细致观察、准确记录的能 力。分析能力的培养体现在引导学生对实验数据进

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行定性定量分析，对生物现象进行归纳总结[2]。例 如，在探究影响酶活性的因素实验中，学生需要通 过控制变量法设计实验方案，通过数据分析得出温 度、pH值等因素对酶活性的影响规律。推理能力的 培养则体现在通过假设-验证的探究过程，使学生 掌握从现象到本质、从特殊到一般的科学思维方 法。例如，在遗传学教学中，学生需要运用遗传规律 推断基因型、预测遗传现象。

（三）实践创新意识的觉醒与探究能力的发展

实践创新能力需要通过系统化的实验操作和 探究活动来培养。在初中生物教学中，实验教学是 培养学生实践创新能力的主要途径。通过显微镜使 用、生物切片制作、植物器官解剖等基础实验，学 生逐步掌握生物学实验的基本技能。在此基础上， 设计开放性的探究实验，如植物生长发育条件的探 究、酶活性影响因素的研究等，引导学生独立设计 实验方案、选择实验器材、规范操作程序。在探究 过程中，学生学会发现问题、提出假设、设计验证方 案、得出结论，形成完整的科学探究能力。创新能力 的培养体现在鼓励学生对实验方案进行改进和优 化，提出新的研究思路和方法。

二、跨学科整合在核心素养培养中的价值

（一）不同学科知识的深度融合与智慧建构  跨学科整合在知识层面的价值主要体现在打破

学科壁垒、促进知识融会贯通。生物学作为自然科 学的重要分支，与物理、化学、数学等学科有着广泛 而深入的联系。在细胞呼吸过程的教学中，生物学 知识需要与化学中的氧化还原反应知识相结合，帮 助学生理解能量转化的本质；在生物体结构与功能 的学习中，物理学中的力学、光学等原理为学生认识 生命系统提供了科学依据；在对种群数量变化规律 的探讨中，数学中的统计分析方法为学生理解生物 学规律提供了重要工具。通过跨学科知识的有机整 合，学生能够建立起系统完整的知识结构，形成对 自然现象的整体认知[3]。例如，在光合作用的教学 中，将生物结构特征、物理光能转换、化学能量转化

等知识有机结合，使学生深入理解光合作用的完整 过程。这种知识的融会贯通不仅有助于学生掌握各 门学科的基础知识，更重要的是能够培养学生运用

多学科知识分析和解决问题的能力，形成科学的世 界观和方法论。

（二）综合思维能力的立体培养与多维发展

综合思维能力的培养需要通过跨学科知识整 合来实现，这种整合为学生提供了多维度思考问题 的视角和方法。在初中生物教学中，通过引入不同 学科的思维方式，可以促进学生逻辑思维、辩证思 维、空间思维等多种思维形式的发展。以生态系统 的教学为例，学生需要运用系统思维分析生物与环 境的关系，运用数学思维分析种群数量变化规律， 运用化学思维理解物质的循环过程，这种多维度的 思维训练有效提升了学生的综合分析能力。在遗传 学教学中，学生需要将逻辑推理、数学运算、生物特 征分析等多种思维方式结合，形成完整的问题解决 思路。通过跨学科实验探究活动，学生能够学会从 不同角度观察现象、分析数据、推导结论，培养批判 性思维和创新思维。跨学科知识的整合不仅拓展了 学生的思维广度，更增加了思维的深度和灵活性， 使学生形成多元化、立体化的思维模式，为解决复 杂问题奠定了基础。

（三）科学探究素养的系统提升与创新突破

跨学科整合在提升科学探究素养方面发挥着重 要作用。整合不同学科的探究方法和研究工具，拓 展了生物学探究的广度和深度。在探究活动中，学 生运用物理学的测量方法、化学的分析手段、数学 的统计工具，使探究过程更加科学规范。例如，在探 究植物生长与环境因子的关系时，学生需要运用物 理传感器测量光照强度、温度等环境参数，利用化 学方法测定土壤pH值，采用数学统计方法处理实 验数据，从而得出科学合理的结论。这种多学科交 叉的探究方式不仅能培养学生的实验操作技能，更 重要的是丰富了研究方法，使学生的探究思维得到 发展。通过设计综合性的探究项目，如校园生态调 查、生物技术应用研究等，学生可以在实践中学会

运用多学科知识解决实际问题，形成完整的科学探 究能力体系[4]。这种基于跨学科整合的探究活动， 能够使学生掌握科学研究的基本范式，培养严谨求 实的科学态度和创新进取的科学精神。

三、生物与其他学科跨学科知识整合的要点

（一）生物与物理学科知识整合要点

生物与物理学科知识的整合主要体现在生命系 统的结构、功能和能量转换等方面。在人体运动系 统的教学中，骨骼和肌肉的配合运动涉及杠杆原理， 可以借助简单的杠杆模型分析人体关节运动中的力 点、支点和作用点的位置关系，以深化对运动系统 工作原理的理解。在循环系统的教学中，血液循环 过程涉及流体力学原理，可以结合物理学中的连通 器原理和帕斯卡定律，说明血压的形成机制和血液 运输规律。在植物水分运输的教学中，植物茎干中 的水分上升现象与毛细管现象密切相关，通过毛细 管上升实验，可以使学生理解植物输导组织的结构 特点与功能。在光合作用的教学中，叶绿体对不同波 长光的吸收与光的色散特性相关，通过光的色散实 验，可以帮助学生认识光合色素的吸光特性。这种 物理学原理在生物学中的应用，不仅能够加深学生 对生命现象的理解，而且能提升学生运用物理学知 识解释生物学现象的能力。

（二）生物与化学学科知识整合要点

生物与化学学科知识的整合主要围绕生命活动 中的物质转换和能量代谢展开。在细胞呼吸的教学 中，葡萄糖的分解过程涉及氧化还原反应，可以设 计葡萄糖氧化实验，引导学生观察溴水褪色现象， 理解有机物在体内氧化分解产生能量的过程。在消 化系统的教学中，消化酶的作用原理与化学反应催 化密切相关，可以设计淀粉酶实验，让学生观察碘 液变色反应，探究温度、pH值等因素对酶活性的影 响。在光合作用的教学中，通过叶绿素提取实验，使 学生了解有机溶剂的溶解性质，认识光合色素的化 学特性；通过淀粉检验实验，引导学生掌握碘液检 测淀粉的方法，验证光合作用的产物。在植物矿质

营养的教学中，可以结合无机盐的化学性质，通过 水培实验探究不同离子对植物生长发育的影响。

（三）生物与数学学科知识整合要点

生物与数学学科知识的整合主要体现在数据分 析、统计建模和定量研究等方面。在种群数量变化的 教学中，可以通过对校园内特定植物个体数量的定 期统计和记录，引导学生运用数学函数知识绘制增 长曲线，分析种群数量随时间的动态变化规律[5]。在 生态系统能量流动的教学中，让学生测量不同营养级 生物的生物量，运用百分比和比例知识计算生态金字 塔各营养级的能量转化效率，建立数学模型，描述能 量传递规律。在遗传学教学中，结合家族性状调查数 据，指导学生应用概率统计方法分析基因型和表型 的分离比例，预测后代性状的分布概率。在光合作用 强度的探究实验中，通过测定不同光照强度下叶绿 体产氧速率的实验数据，运用描点作图和数据拟合 方法，探究光照强度与光合作用强度的函数关系，培 养学生的数据分析能力和模型思维。

四、面向核心素养培育的教学实践策略

（一）创设跨学科情境

创设跨学科情境需要注重生活化、趣味性与

专业性的有机结合。在初中生物细胞观察实验教学 中，可以引入物理学中的光学原理，让学生理解显微 镜的成像过程，掌握调节光线强度的方法。例如， 在洋葱鳞片叶表皮细胞观察实验中，将实验过程与 化学知识相结合，引导学生思考为什么要使用清水 而不是生理盐水，探讨渗透作用对植物细胞形态的 影响；结合数学中的测量知识，指导学生计算显微 镜的放大倍数，培养学生的数学思维和实验操作能 力；通过创设化学实验情境，让学生理解碘液染色 的原理，观察细胞结构的变化过程，体会化学试剂 在生物实验中的重要作用；在情境创设中融入语文 元素，引导学生用专业术语准确描述细胞的形态特 征，提高表达能力。

（二）开展多维度探究活动

多维度探究活动的开展需要将实验观察、数