一、选题背景与意义

（一）选题背景

在当今科技飞速发展的时代，学科之间的界限日益模糊，跨学科研究与学习成为教育领域的重要发展趋势。高中阶段是学生知识体系构建和思维能力培养的关键时期，传统的单一学科教学模式已难以满足学生对知识综合运用和创新能力培养的需求。

生物学和物理学作为自然科学的重要分支，在研究生命现象和物质运动规律方面有着紧密的联系。例如，生物电现象、生物力学等领域都涉及到物理知识在生物学中的应用。然而，在实际教学中，生物和物理学科往往各自为政，缺乏有效的整合。

探究式学习作为一种以学生为中心的教学方法，强调学生通过自主探究、合作交流来获取知识和技能，培养创新精神和实践能力。将跨学科理念与探究式学习相结合，应用于高中生物和物理教学中，有助于打破学科壁垒，提高学生的综合素养。

（二）选题意义

1. 理论意义：本课题的研究将丰富跨学科教学和探究式学习的理论体系。通过对高中生物物理跨学科“探究式学习”教学策略的研究，深入探讨跨学科教学的内在规律和探究式学习的有效实施方法，为教育理论的发展提供新的视角和思路。

2. 实践意义：在教学实践中，本课题的研究成果将为高中生物和物理教师提供具体的教学策略和方法，促进教师教学方式的转变，提高课堂教学质量。同时，有助于培养学生的跨学科思维和探究能力，使学生能够更好地适应未来社会的发展需求。

二、研究目标与内容

（一）研究目标

1. 理论体系的系统构建：深入研究跨学科教学理论和探究式学习理论，构建"知识整合-思维发展-能力培养"三位一体的生物物理跨学科探究式教学模式。该模式将明确跨学科教学的价值定位、实施路径和评价标准，为STEM教育理念在高中教学中的本土化实践提供理论框架。

2. 课程资源的创新开发：基于高中生物和物理课程标准，开发系列跨学科主题单元，如"生物力学与运动分析"、"光学与视觉生理"、"声波与听觉机制"等。每个主题单元包含探究问题设计、实验活动方案、评价工具等完整教学资源，形成可推广的资源包。

3. 学生素养的全面提升：通过跨学科探究活动，重点培养学生的四项核心能力：跨学科知识迁移能力、科学探究实践能力、创新问题解决能力和团队协作沟通能力。使学生在真实情境中体验知识的综合应用，发展高阶思维和综合素养。

4. 教师发展的专业支持：构建生物-物理教师协作发展机制，提升教师在跨学科课程设计、探究活动指导、综合评价等方面的专业能力。通过建立跨学科教研组、开展联合备课等方式，促进教师专业共同体的形成和持续发展。

（二）研究内容

1. 跨学科知识图谱构建：系统分析高中生物与物理教材，绘制"概念-方法-应用"三维知识联系图谱。重点挖掘两学科在能量转换、物质运动、信息传递等主题的内在联系，确定适合高中阶段的跨学科教学切入点，为课程设计提供内容框架。

2. 探究式学习模式创新：设计"问题-证据-解释-应用"的探究循环模型，开发适合跨学科教学的特色探究方法：对比实验法（如比较机械波与神经冲动的传播特性）、系统建模法（如构建血液循环的流体力学模型）、工程设计法（如仿生器械制作）等，形成多元化的探究策略工具箱。

3. 教学策略的系统开发：制定三类核心教学策略：教学设计策略（如"双学科目标融合"）、教学组织策略（如"协同教学"）、学习支持策略（如"跨学科思维脚手架"）。针对不同课型（理论课、实验课、项目课）开发差异化的实施指南，提供具体的操作建议和典型案例。

4. 评价体系的科学构建：建立包含"知识整合度、探究深度、创新水平、合作效能"四个维度的评价框架。开发表现性评价工具，如跨学科概念图、探究过程观察量表、项目成果评价量规等，实现对学生学习过程和结果的全面评估。

5. 教师协作机制研究：探索生物与物理教师协同备课、联合授课的有效模式。设计包含理论研修、案例研讨、实践反思等环节的教师培训体系，重点提升教师的跨学科视野和课程整合能力。建立教师专业学习社群，促进经验分享和持续发展。

6. 资源建设与技术支持：研发跨学科实验器材包、数字化模拟软件等教学资源，建设在线资源共享平台。研究虚拟实验、增强现实等技术在跨学科探究中的应用，拓展学习时空，提升探究效果。特别关注低成本实验资源的开发，促进教育公平。

7. 实施保障体系构建：研究跨学科教学实施的制度保障，包括课程安排、教师协作、资源支持等方面的管理创新。探索与高校、科研机构的合作机制，为中学跨学科教学提供专业支持。关注实施过程中的问题诊断与持续改进，确保教学效果。

三、研究方法与步骤

（一）研究方法

1. 系统性文献研究：采用文献计量学和内容分析法，全面梳理国内外跨学科教学与探究式学习的研究成果。重点分析STEM教育理念、建构主义学习理论、概念转变理论等相关研究，绘制知识图谱，把握研究前沿。通过比较研究，提炼可借鉴的国际经验，为本土化实践提供理论框架。

2. 多维度调查研究：设计分层抽样调查方案，针对教师和学生分别编制调查工具。教师问卷侧重跨学科教学认知、实践困难和培训需求；学生问卷关注学习兴趣、探究体验和能力发展。采用"问卷星"平台结合实地访谈，确保数据收集的广度和深度，为课程设计提供精准需求分析。

3. 循环式行动研究：遵循"计划-行动-观察-反思"的研究路径，在合作学校开展教学实验。每轮行动研究聚焦一个跨学科主题（如"生物电现象与电路分析"），通过课前设计、课堂实施、课后研讨的完整流程，持续优化教学策略。建立研究日志制度，详细记录实施过程和关键事件，形成实践性知识。

4. 深度案例研究：选取3-5个典型教学案例，采用课堂录像分析、师生深度访谈、作品分析等方法，全方位还原教学实施过程。运用"情境-问题-策略-效果"的分析框架，提炼跨学科探究式教学的关键要素和成功经验，为模式推广提供范例支持。

（二）研究步骤

1. 准备阶段（第1-3个月）

o 组建研究团队，明确分工。

o 查阅文献，确定研究课题和研究方案。

o 设计调查问卷和访谈提纲，开展前期调查。

2. 实施阶段（第4-12个月）

o 根据前期调查结果，制定高中生物物理跨学科“探究式学习”的教学策略。

o 在高中生物和物理教学中实施跨学科“探究式学习”教学实验，收集教学过程中的相关数据和资料。

o 定期召开研讨会，对教学实践中出现的问题进行分析和讨论，及时调整教学策略。

3. 总结阶段（第13-15个月）

o 对教学实验数据和资料进行整理和分析，总结跨学科“探究式学习”的教学效果和经验教训。

o 撰写研究报告，形成高中生物物理跨学科“探究式学习”的教学策略体系。

o 组织专家对研究成果进行鉴定和评估。

四、预期成果与创新点

（一）预期成果

1. 研究报告：《高中生物物理跨学科“探究式学习”教学策略研究报告》。

2. 教学案例集：收录高中生物物理跨学科“探究式学习”的优秀教学案例。

3. 教学资源库：包括跨学科教学课件、教学设计、探究活动方案等教学资源。

（二）创新点

1. 课程整合模式的创新：首创"概念-方法-情境"三维整合模式：在概念层面，挖掘生物与物理学科的核心概念联系（如能量转换、信号传递）；在方法层面，融合两学科的特色研究方法（如生物观察法与物理实验法）；在情境层面，设计真实问题情境（如运动损伤的生物力学分析），实现学科间的深度交融而非简单叠加。

2. 探究式学习路径的创新：开发"双循环探究"学习模式：外循环遵循"提出问题-设计方案-实施探究-形成结论"的科学探究流程；内循环嵌入"观察-假设-验证-反思"的思维训练过程。两个循环相互促进，既保证探究活动的规范性，又强化科学思维的培养，形成独特的教学特色。

3. 评价体系的范式创新：构建"过程性表现-成果性产出-发展性成长"三位一体的评价体系。创新采用"跨学科概念图"评估知识整合能力，设计"探究能力观察量表"记录科学实践过程，开发"项目答辩评分量规"评价问题解决能力，实现对学生综合素养的多维度、立体化评价。

4. 教师协作机制创新：建立"共备-轮教-互评"的跨学科教研新模式：生物与物理教师共同备课确定教学框架，轮流执教发挥专业优势，互相观摩提供改进建议。这种协作机制突破了传统单科教研的局限，促进了教师间的专业对话与共同成长。

5. 技术融合的教学创新：探索虚拟仿真技术在跨学科探究中的应用，开发"人体运动生物力学模拟系统"等数字化工具，解决复杂现象难以直观观察的问题。研究手持技术传感器在生物物理实验中的创新用法，实现实验数据的实时采集与分析，提升探究活动的科学性和趣味性。

五、研究的可行性分析

（一）理论基础可行

跨学科教学和探究式学习在国内外教育领域已经有了一定的研究基础，相关的理论和方法为课题的研究提供了坚实的理论支持。

（二）实践基础可行

在一些学校已经开展了跨学科教学和探究式学习的实践探索，积累了一定的经验，为本课题的研究提供了实践参考。

（三）资源保障可行

学校拥有丰富的教学资源和先进的教学设备，为课题的研究和教学实践提供了物质保障。