李聰聰

摘要：STEAM教育是綜合的技術(shù)教育，它需要跨學(xué)科融合，STEAM的課堂常常是基于真實(shí)問(wèn)題解決的探究學(xué)習(xí)、基于設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)發(fā)展學(xué)生的設(shè)計(jì)能力與問(wèn)題解決能力。從案例中去體現(xiàn)STEAM的特征，從多角度體會(huì)STEAM的優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：STEAM；生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

STEAM是科學(xué)、技術(shù)、工程學(xué)、藝術(shù)、數(shù)學(xué)的英文首字母的簡(jiǎn)寫，指在科學(xué)課程中嵌入科學(xué)、技術(shù)、工程學(xué)、藝術(shù)和數(shù)學(xué)的內(nèi)容并強(qiáng)調(diào)這些學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)和應(yīng)用，其基本思路和策略完全適合生物學(xué)課程。采用STEAM的課程設(shè)計(jì)有助于學(xué)生將生物學(xué)、數(shù)學(xué)和其他自然科學(xué)的原理、技術(shù)的手段和工程學(xué)的思路應(yīng)用于解決現(xiàn)實(shí)生活中的問(wèn)題，有助于學(xué)生理解科學(xué)、數(shù)學(xué)和技術(shù)的本質(zhì)，提高學(xué)生的實(shí)踐能力。下面我就STEAM背景下的生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)談?wù)勛约旱臏\見(jiàn)。

STEAM的特征

一、STEAM的趣味性

從學(xué)生的興趣出發(fā)，基于真實(shí)問(wèn)題，營(yíng)造探索、發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造三個(gè)條件激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)；培養(yǎng)學(xué)生的求知欲、自信、思維技巧、創(chuàng)意表達(dá)、解決問(wèn)題能力，發(fā)展學(xué)生的個(gè)性特長(zhǎng)，提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

案例一：洗手液的價(jià)格與品質(zhì)

實(shí)驗(yàn)探究背景：學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)有關(guān)細(xì)菌和真菌的知識(shí)認(rèn)識(shí)到洗手前比洗后后手上的細(xì)菌和真菌的數(shù)量少。因此學(xué)生開(kāi)始十分注意清潔手部衛(wèi)生，那么我們應(yīng)該選擇什么品牌的什么價(jià)位的洗手液呢？某些品牌的洗手液真的如廣告中那樣效果明顯嗎？學(xué)生進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

（一）材料用具

不同價(jià)位的洗手液10個(gè)，培養(yǎng)皿22個(gè)，封口膠，高壓滅菌鍋，牛肉膏，蛋白胨，蒸餾水。

（二）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1、配置培養(yǎng)基，按照一定的比例配置培養(yǎng)基。

2、滅菌：將培養(yǎng)皿，和配置好的培養(yǎng)基用高壓滅菌鍋進(jìn)行滅菌。

3、將培養(yǎng)基倒入培養(yǎng)皿中，蓋蓋冷卻至室溫并凝固。在培養(yǎng)皿上分別標(biāo)上1-11號(hào)以及洗手液的價(jià)位。

4、接種：10位同學(xué)選用不同價(jià)位的洗手液，用相同的洗手步驟和時(shí)間對(duì)自己的手部進(jìn)行清潔，清潔完成后每位同學(xué)分別找到標(biāo)有對(duì)應(yīng)價(jià)位的1-10號(hào)培養(yǎng)基，右手迅速打開(kāi)蓋子將自己的左手在培養(yǎng)基上輕摁一下，接種完成后迅速蓋上蓋子并用封口膠將培養(yǎng)皿封好，11號(hào)培養(yǎng)基不做任何處理，直接封口，做空白對(duì)照。

5、培養(yǎng)：將1-11號(hào)培養(yǎng)基放在相同且適宜的恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)。

6、觀察：培養(yǎng)一段時(shí)間后進(jìn)行觀察，觀察并比較每一個(gè)培養(yǎng)基上的菌落數(shù)量作好記錄。

7、匯報(bào)總結(jié)與交流：通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得出洗手液的清潔程度與價(jià)位之間的關(guān)系。交流實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在的問(wèn)題與經(jīng)驗(yàn)。

（3）實(shí)驗(yàn)拓展：

1、選用同學(xué)們常用的不同品牌的洗手液，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，比一比各皮牌的洗手液的清潔程度。

2、有同學(xué)認(rèn)為肥皂的清潔程度比香皂好，針對(duì)這一意見(jiàn)我們也可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

STEAM的趣味性主要體現(xiàn)在：學(xué)生發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象和提出的問(wèn)題有趣；學(xué)生為探究問(wèn)題而做出的實(shí)驗(yàn)思路及設(shè)計(jì)具有挑戰(zhàn)性；學(xué)生的研究方向及問(wèn)題與學(xué)生生活息息相關(guān)。學(xué)生通過(guò)自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果、解決問(wèn)題的過(guò)程能夠收獲一份成就感。同時(shí)也可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。

二、STEAM的跨學(xué)科性

STEAM教育是綜合的技術(shù)教育，它需要跨學(xué)科融合，STEAM的課堂常常是基于真實(shí)問(wèn)題解決的探究學(xué)習(xí)、基于設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)發(fā)展學(xué)生的設(shè)計(jì)能力與問(wèn)題解決能力。

案例二：男孩女孩的出生概率

實(shí)驗(yàn)探究背景：新生兒性別是人們普遍關(guān)注的問(wèn)題，過(guò)去受重男輕女思想的影響，有的婦女因生了女孩備受責(zé)難。如今醫(yī)療技術(shù)手段先進(jìn)，胎兒的性別鑒定成了日常人們討論的話題，利用現(xiàn)代技術(shù)手段來(lái)控制胎兒性別必定會(huì)導(dǎo)致男女比例失衡的問(wèn)題。那么生男生女到底是怎么回事兒呢？學(xué)生對(duì)此問(wèn)題產(chǎn)生疑惑，根據(jù)所學(xué)男女性染色體的結(jié)構(gòu)，同學(xué)們對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

（一）材料用具

白卡紙條，紙杯，筆等。

（二）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1、在10個(gè)白色卡紙條一端寫上Y代表含Y染色體的精子，在10個(gè)白色卡紙條一端寫上X代表含X染色體的精子。將這20個(gè)卡紙條寫有字母的一端朝下放入一個(gè)寫有精子的紙杯中，搖勻。

2、在20個(gè)白色卡紙條一端寫上X代表卵細(xì)胞。將這20個(gè)卡紙條寫有字母的一端朝下放入一個(gè)寫有卵細(xì)胞的紙杯中，搖勻。

3、兩位同學(xué)分別從裝有“精子”和裝有“卵細(xì)胞”的紙杯中隨機(jī)取一個(gè)紙條；第三位同學(xué)負(fù)責(zé)記錄兩個(gè)卡紙條代表的性染色體組成。每次取完記錄后，再將卡紙條放回去，注意搖勻再取，共記錄10次。

4、全班統(tǒng)計(jì)各個(gè)小組模擬精子與卵細(xì)胞隨機(jī)結(jié)合的結(jié)果。

此案例體現(xiàn)了生物與數(shù)學(xué)的整合，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析離不開(kāi)數(shù)學(xué)思想。STEAM課程是跨越學(xué)科界限的，這種課程的開(kāi)展需要多學(xué)科知識(shí)的綜合應(yīng)用，如科學(xué)、技術(shù)、工程學(xué)、藝術(shù)、數(shù)學(xué)等，初中生物實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)亦是如此，我們?cè)诶枚鄬W(xué)科知識(shí)的同時(shí)將重心放在特定的問(wèn)題上。

三、STEAM的體驗(yàn)性和情境性

STEAM課程的情境性體現(xiàn)在，它強(qiáng)調(diào)把知識(shí)還原于豐富的生活，結(jié)合生活中有趣、具有挑戰(zhàn)的問(wèn)題在生活的情境中設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)辨識(shí)問(wèn)題本質(zhì)，從而解決學(xué)生的問(wèn)題。

STEAM課程的體驗(yàn)性性體現(xiàn)在，STEAM課程不僅主張學(xué)習(xí)概念、原理，更強(qiáng)調(diào)動(dòng)手做，讓學(xué)生在“做中學(xué)”（Learning by doing）。不僅要學(xué)會(huì)聽(tīng)科學(xué)、看科學(xué)更要學(xué)會(huì)做科學(xué)，在參與、體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程中習(xí)得知識(shí)。

STEAM下生物實(shí)驗(yàn)還要有協(xié)作性，強(qiáng)調(diào)群體協(xié)同，同學(xué)之間互幫互助、互相啟發(fā)；還有設(shè)計(jì)性，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要設(shè)計(jì)相應(yīng)生物模型，幫助學(xué)生建構(gòu)概念；在設(shè)計(jì)的過(guò)程中還要盡量美觀，符合人文科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的要求，具有一定的藝術(shù)性；最后還要有證實(shí)性，這也是科學(xué)區(qū)別于其他學(xué)科的重要方面。

一系列的實(shí)驗(yàn)案例證明當(dāng)學(xué)生帶著問(wèn)題去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生便從一個(gè)“體驗(yàn)者”向“設(shè)計(jì)者”邁進(jìn)了。實(shí)驗(yàn)后教師組織學(xué)生交流問(wèn)題，促成進(jìn)一步的思維碰撞。通過(guò)這樣的體驗(yàn)、觀察和思辨過(guò)程，學(xué)生在自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)便會(huì)有了基本的設(shè)計(jì)思路，再經(jīng)過(guò)實(shí)際運(yùn)用，對(duì)于重要概念也會(huì)有深刻的理解。