《高中化学化学与生物与新时代前行再出发课｜了解理念 树立意识》

202X演讲人2026-06-101课程核心定位与开设背景课程核心定位与开设背景01新时代我国发展进程中化学与生物融合的核心应用场景02化学与生物交叉融合的核心内涵与理念演进03立足高中成长，树立服务新时代发展的核心意识04目录《高中化学化学与生物与新时代前行再出发课｜了解理念树立意识》我是一名拥有17年教龄的一线高中化学教师，在多年教学中深刻感受到，传统分科教学下学生对知识的认知存在明显割裂，而新时代国家发展对交叉型人才的需求日益迫切。本课以化学与生物的交叉融合为核心，带领大家从理念到实践逐步梳理，最终明确高中阶段学习者应当树立的发展意识。01PARTONE课程核心定位与开设背景1新时代高中育人理念的必然要求当前我国高中教育已进入核心素养导向的新阶段，新课标明确要求化学、生物教学要落实STSE（科学-技术-社会-环境）教育理念，突出学科知识对国家发展和民生改善的支撑作用。化学作为“中心学科”，本身就是连接物质科学与生命科学的核心纽带，新时代的生命科学突破离不开化学方法的支撑，化学领域的新应用也大多需要结合生物学规律落地，二者融合是育人理念的必然要求。2当前高中阶段学生的认知痛点我在日常教学和选科后的学情调研中发现一个普遍问题：选考化学的学生多数对生物学核心概念缺乏基本认知，选考生物的学生往往不能用化学原理解释生命现象。比如2021年我在高三模考中出了一道跨学科题目：“为什么mRNA疫苗需要对核苷酸分子进行化学修饰”，全年级只有不到12%的学生同时答对化学修饰的作用和mRNA的功能，多数学生要么只知道mRNA是翻译的模板，要么只懂羟基修饰的性质，完全不能建立二者的关联。这种认知割裂，正是我们需要弥补的短板。3本课的核心目标本课的核心目标可以概括为两点：一是厘清化学与生物交叉融合的核心理念，打通高中阶段不同学科知识点的关联；二是引导大家树立对接新时代发展的责任意识，明确自身学习的方向。接下来，我们首先从核心内涵层面解析化学与生物交叉融合的底层逻辑。02PARTONE化学与生物交叉融合的核心内涵与理念演进1学科发展的必然逻辑：从边界割裂到深度融合1.1早期学科边界的形成与突破近代科学发展早期，化学聚焦非生命物质的结构与变化，生物学聚焦生命现象的观察与描述，二者存在清晰的学科边界，甚至曾有“生命力论”认为生命物质只能由生命体产生，无法通过化学合成。直到1828年维勒用无机物氰酸铵合成了有机物尿素，才打破了这个边界，开启了化学与生物融合的序幕。1学科发展的必然逻辑：从边界割裂到深度融合1.2现代学科的融合发展趋势进入20世纪后，x射线衍射等化学方法被引入生物学研究，直接推动了DNA双螺旋结构的发现，分子生物学由此诞生，化学与生物已经密不可分。我1999年读大学的时候，生物化学就是化学和生物专业的共同核心课，我当时做本科毕设，课题是提取植物中的抗氧化酶，需要用化学方法做层析提纯，再用生物学方法测酶活性，整个过程缺了任何一部分都做不出来，那时候我就深刻感受到，二者根本无法分开。到今天，合成生物学、系统生物学等新兴交叉学科已经成为国家战略层面的重点发展领域，融合已是不可逆转的趋势。2高中阶段融合理念的核心要求2.1立足教材的联动延伸，不额外增加学业负担高中阶段的融合理念不是要求大家学习大学的深奥内容，而是打通现有教材知识点的关联。比如化学教材讲“蛋白质的变性”，生物教材讲“高温使酶失活”，本质是同一个化学变化，联动起来理解反而能降低记忆负担；再比如化学讲“酯化反应”，生物讲“ATP中的高能磷酸键”，本质都是酯键的形成与断裂，掌握化学原理就能更快理解生物功能。2高中阶段融合理念的核心要求2.2突出价值引领，对接新时代发展需求高中阶段的融合教育，核心不是知识的叠加，而是价值引领：让大家明白我们学习的知识点不是试卷上的考点，而是能解决实际问题、支撑国家发展的工具。理清理念内涵之后，我们结合新时代我国的核心发展领域，具体看化学与生物融合的实践价值。03PARTONE新时代我国发展进程中化学与生物融合的核心应用场景1人民生命健康领域：从疫情防控到创新药研发1.1新冠疫情防控中的交叉支撑2020年新冠疫情暴发后，大家都熟悉了口罩、疫苗这些防控物资，但很少有人注意到其中的交叉逻辑：口罩核心材料熔喷布，需要通过化学驻极处理让纤维带静电，才能吸附病毒颗粒，这是化学的贡献；而mRNA疫苗的核心突破，就是用化学方法修饰mRNA的核苷酸，解决了mRNA容易被人体降解、免疫原性过高的问题，没有化学修饰就没有mRNA疫苗，这就是化学支撑生物技术的典型案例。1人民生命健康领域：从疫情防控到创新药研发1.2创新药研发的核心基础当前全球所有创新药的研发流程，都是化学家合成靶点分子、生物学家验证药效活性，二者缺一不可。屠呦呦团队发现的青蒿素，最初是生物方法提取，后续通过化学改造结构得到了药效更强、副作用更低的青蒿素衍生物，成为全球抗疟的核心药物；现在热门的CAR-T细胞疗法，也需要化学合成靶向的嵌合抗原，才能让T细胞准确识别癌细胞，我国目前进入临床的CAR-T产品，大多是由国内化学家和生物学家联合研发的。2双碳目标与粮食安全领域：从固碳增汇到粮食增产2.1二氧化碳人工合成淀粉的交叉突破2021年我国科学家在《科学》杂志发表成果，实现了二氧化碳到淀粉的人工全合成，这个成果就是化学与生物深度融合的典型：整个合成路径中，化学家负责设计高效的无机催化剂，将二氧化碳还原为三碳化合物，生物学家负责设计改造人工合成途径，将三碳化合物聚合为淀粉，整体能量转化效率是植物光合作用的8倍多。这个成果如果实现产业化，既可以消耗二氧化碳助力双碳目标，又可以缓解粮食危机，意义重大。我去年带学生参观省科技馆，很多学生看完这个成果的展项后说，原来化学加生物能解决这么大的国家问题，那种震撼是单纯讲知识点给不了的。2双碳目标与粮食安全领域：从固碳增汇到粮食增产2.2生物育种中的交叉应用现在我国推广的新一代转基因作物、基因编辑作物，核心技术突破也离不开化学与生物的融合。目前广泛应用的CRISPR-Cas9基因编辑技术，核心优化就是对向导RNA（gRNA）进行化学修饰，大幅提升了编辑的特异性和效率，降低了脱靶风险。我有一个大学同学在省农科院生物育种中心工作，他现在做抗除草剂大豆的育种，他们团队一共12个人，5个是化学背景，7个是生物背景，他常跟我说“没有化学家帮我们优化编辑工具，我们根本没法培育出稳定的新品种”，这就是一线研发的真实情况。3生态环境保护领域：从污染治理到绿色材料3.1生物修复污染的交叉应用当前我国治理土壤重金属污染、水体有机物污染，主流的绿色方法就是生物修复：化学家负责筛选高效降解污染物的微生物菌株，优化微生物生存的化学环境，生物学家负责验证菌株在自然环境中的修复效果，整个方法比传统的物理化学修复成本低70%以上，还不会产生二次污染。3生态环境保护领域：从污染治理到绿色材料3.2可降解绿色材料的研发应用现在推广的可降解塑料PLA、PHA，要么是通过化学方法合成可降解的高分子，要么是通过微生物发酵合成，最终都可以被微生物完全分解为二氧化碳和水，解决了传统塑料带来的白色污染问题，直接对接双碳目标，这也是化学与生物融合的成果。我们认识了理念，看到了实践，接下来要落脚到高中阶段的学习与成长，思考我们应当树立怎样的意识，对接新时代的发展要求。04PARTONE立足高中成长，树立服务新时代发展的核心意识1树立打破学科壁垒的跨学科学习意识很多同学选科之后就会下意识放弃另一个学科的知识积累，实际上新时代不管是升学还是就业，都需要跨学科的思维。我在日常教学中会布置跨学科探究作业，比如“探究加酶洗衣粉的去污效果与温度的关系”，既涉及化学的蛋白质变性原理，又涉及生物的酶活性影响因素，多数学生做完作业后都会说“原来这两个知识点是一回事，放在一起理解记得更牢”。所以大家首先要打破“我选了化学就不用学生物”或者“我选了生物就不用学化学”的误区，主动建立知识点的关联。2树立对接国家需求的责任意识当前我国很多卡脖子问题都集中在交叉领域：高端原料药的合成、基因编辑核心工具的研发、新一代生物育种技术，都需要大量既懂化学又懂生物的年轻人才。我教过的2015届有一个学生，当时听了我讲的交叉内容，本科读了化学，硕士读了生物制药，现在在国内一家创新药企业做靶点研发，去年他回学校看我，跟我说“当年您说交叉是未来方向，我现在做的就是啃卡脖子的硬骨头，确实需要两边的知识”，听到这话我特别欣慰，这就是我们开设这门课的意义。3树立践行绿色发展的行动意识化学与生物融合的核心方向就是绿色可持续发展，这种意识不只是停留在口头上，还要落实到行动中。我们学校化学实验课早就要求学生分类处理实验废弃物，对有机废液用微生物降解后再排放，就是把绿色理念落到实处；平时生活中，大家主动选择可降解产品、践行低碳生活，也是这种意识的体现。总结综上，本次课程从背景引入到理念解析，再到实践展示、意识培养，形成了完整的逻辑递进。核心内容可以精炼概括为：化学与生物的交叉融合是学科发展的必然趋势，