《跨学科融合教学案例——以“生态系统的奥秘”为例》
教学背景
在当今教育强调培养学生综合素养和创新能力的背景下，跨学科融合教学成为一种重要的教学趋势。“生态系统的奥秘”这一主题涉及生物学、地理学、化学等多个学科领域，通过跨学科融合教学，可以让学生更全面、深入地理解生态系统的复杂性和重要性,培养学生的综合思维能力和解决实际问题的能力。
教学目标
（一）知识与技能目标
- 学生能够阐述生态系统的组成成分、结构以及物质循环和能量流动的过程（生物学科知识）。
- 了解生态系统在不同地理环境中的分布和特点，分析地理环境对生态系统的影响（地理学科知识）。
- 掌握生态系统中物质循环和能量流动所涉及到的化学原理（化学学科知识）。
（二）过程与方法目标
- 通过实地考察、观察和实验等方法，培养学生的观察能力、实践能力和科学探究精神。
- 引导学生运用跨学科知识分析和解决生态系统相关的问题,提高学生综合运用知识的能力。
- 组织学生进行小组讨论和合作学习,培养学生的团队协作能力和沟通能力。
（三）情感态度与价值观目标
- 增强学生对生态系统的保护意识,树立人与自然和谐共生的观念。
- 培养学生对科学研究的兴趣和热爱,激发学生探索自然奥秘的欲望。
与活动设计
（一）导入环节：创设情境，引发兴趣
- 展示图片或视频：展示不同类型生态系统的美丽图片或生动的视频，如森林生态系统的郁郁葱葱、海洋生态系统的波澜壮阔等，让学生直观感受生态系统的魅力,引发学生对生态系统的好奇心和探索欲望。
- 提出问题：引导学生思考“这些生态系统是由哪些部分组成的？它们之间是如何相互联系的？”等问题,激发学生的学习兴趣和求知欲。
（二）知识讲解环节：跨学科知识融合
- 生物学科知识讲解
- 生态系统的组成成分：通过图片、实例等方式，详细讲解生态系统中的生产者（如绿色植物）、消费者（如动物）、分解者（如细菌、真菌）以及非生物的物质和能量（如阳光、水、空气等）的作用和相互关系。
- 生态系统的结构：介绍生态系统的营养结构——食物链和食物网，分析物质和能量在食物链中的流动过程,让学生理解生态系统中各种生物之间的相互依存关系。
- 地理学科知识讲解
- 生态系统的分布：结合地图，讲解不同生态系统在地球上的分布规律，如森林生态系统主要分布在湿润和半湿润地区，草原生态系统分布在干旱地区等，分析地理环境因素（如气候、土壤等）对生态系统分布的影响。
- 生态环境问题：探讨由于人类活动和自然环境变化导致的生态系统破坏问题，如森林砍伐、沙漠化、水污染等,引导学生思考如何从地理角度保护生态系统。
- 化学学科知识讲解
- 物质循环：以碳循环为例，讲解生态系统中物质循环的过程和原理，分析二氧化碳在生物与无机环境之间的转化过程，涉及到的化学反应（如光合作用、呼吸作用等）,让学生理解物质循环对维持生态系统平衡的重要性。
（三）实践活动环节：实地考察与实验探究
- 实地考察：组织学生到附近的公园、树林或河流等地进行实地考察，观察生态系统的组成成分、生物的种类和分布情况，记录观察到的现象和数据，在考察过程中，引导学生运用所学的地理知识和生物知识,分析当地的生态环境特点和存在的问题。
- 实验探究：开展有关生态系统的实验，如“探究光照强度对植物光合作用的影响”（涉及生物和化学知识），学生分组进行实验，通过控制变量、设置对照实验等方法，探究光照强度与植物光合作用速率之间的关系，分析实验数据并得出结论，在实验过程中，培养学生的实验操作能力、数据处理能力和科学探究精神。
（四）小组讨论与汇报环节：跨学科问题解决
- 提出问题：给出一些与生态系统相关的跨学科问题，如“如何通过合理调整农业产业结构来减少农业生态系统的环境污染？”“在城市建设中，如何实现人与自然的和谐共生？”等,让学生分组讨论。
- 小组讨论：学生在小组内运用所学的生物、地理、化学等学科知识，分析问题、提出解决方案，并进行讨论和交流,每个小组推选一名代表进行记录和汇报。
- 小组汇报与评价：各小组代表进行汇报，展示小组讨论的结果和解决方案，其他小组可以进行提问和补充，教师对学生的汇报进行点评和总结，肯定学生的创新思维和团队合作精神,同时指出存在的问题和不足之处。
（五）总结与拓展环节：知识梳理与应用
- 知识梳理：引导学生对本节课所学的跨学科知识进行梳理和总结，形成知识网络，让学生明确生态系统的组成、结构、分布以及物质循环和能量流动等核心概念,以及这些概念之间的内在联系。
- 拓展延伸：布置一些拓展性的作业或任务，如让学生撰写一篇关于“保护生态系统，从我做起”的小论文，或者设计一个基于生态系统原理的生态瓶等，通过拓展延伸，进一步巩固学生所学的知识,培养学生的创新意识和实践能力。
教学资源
- 多媒体课件：包含生态系统的图片、视频、动画等资料,用于展示和讲解相关知识。
- 实地考察工具：如望远镜、放大镜、记录本、相机等,供学生在实地考察时使用。
- 实验器材：如光照强度测定仪、二氧化碳测定仪、植物叶片等,用于开展实验探究活动。
- 图书资料：提供相关的生物、地理、化学教材和科普读物,供学生自主学习和查阅。
教学评价
- 过程性评价：关注学生在课堂讨论、小组合作、实地考察和实验探究等活动中的表现，包括参与度、团队协作能力、问题解决能力等,及时给予学生反馈和评价。
- 终结性评价：通过学生的作业、考试等方式，对学生的学习成果进行评价，重点考查学生对跨学科知识的理解和运用能力,以及对生态系统相关问题的分析和解决能力。
相关问题与解答
问题1：在跨学科融合教学中，如何确保不同学科知识的有机整合？
解答：在教学设计时，要明确各学科知识之间的内在联系和交叉点，以主题为核心，将不同学科知识围绕主题进行系统梳理和整合，在“生态系统的奥秘”教学中，以生态系统为核心，将生物学科的生态系统组成、结构、物质循环和能量流动知识，地理学科的生态系统分布和生态环境问题知识，化学学科的物质循环原理知识等有机结合起来，通过创设情境、提出问题、实践活动等方式，引导学生在解决问题的过程中运用跨学科知识,实现知识的有机整合。
问题2：跨学科融合教学对教师有哪些要求？
解答：跨学科融合教学要求教师具备跨学科的知识储备和教学能力，教师不仅要精通自己所教的学科知识，还要了解相关学科的基本知识和教学方法，能够将不同学科知识融会贯通，教师还需要具备较强的教学设计能力和组织协调能力，能够合理安排教学内容和活动，引导学生进行跨学科学习和探究，教师要注重与其他学科教师的合作与交流，共同探讨跨学科融合
