汪婷

摘 要：以一線生物教師的視角，分析了STEM理念下師生任務的變化，探討將STEM理念作為一種教學策略，以數(shù)學思維、合作探究、工程思維、制作模型等促進初中生物教學，切實可行地培養(yǎng)學生STEM素養(yǎng)以及生物學核心素養(yǎng)。

關鍵詞：STEM;初中生物;教學實踐

一、STEM理念的內涵

STEM教育源于美國，是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學（Mathematics）等學科的整合，關注對知識的遷移、運用和創(chuàng)新。STEM教育理念下的學習過程和新課程倡導的探究性學習有很多共同特點，均強調以學習者為中心，并在此基礎上更注重基于問題、基于項目的合作探究，促進學生自身能力的發(fā)展。

二、STEM理念下師生任務變化

為了滿足國家和社會發(fā)展對創(chuàng)新型人才和技術型人才的需求，我國也開啟了STEM教育的實踐歷程，以期進一步深化教育改革，推進素質教育，培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)。

1.STEM理念下教師任務

STEM理念首先要求教師具備其他各學科知識儲備，基于STEM理念分析教材所包含的數(shù)學、物理、化學、地理等科學知識、科學技術和工程類知識，不僅要看到本節(jié)內容在生物教材上的地位，也要綜合考慮在全科學習過程中的作用，聯(lián)系生物課程標準，設定符合STEM理念的三維目標。其次，教師需要聯(lián)系社會和生活，選擇合適的問題供學生合作探究，并提供充足的實驗材料供其選擇，課堂教學中設置一定的生活或工程情境啟發(fā)學生思考，并選擇合適的問題，給學生搭好支架，促進其探究。此外，教師還要及時關注學生課外探究的實施情況，并根據本課的教學效果進行反思，修正自己的教學設計，促進自身的不斷成長。

2.STEM理念下學生任務

STEM理念下的生物課程要求學生提高學習的主動性，具備一定的搜集、分析資料的能力，一定的探究能力、創(chuàng)新的精神和實踐能力。學生課前根據教學任務，查閱、搜集、分析資料，并完成一些耗時較長的實驗，做好觀察記錄。課堂上注意團隊合作和交流，積極參與知識學習、方案制定、實驗操作、測試改進，總結規(guī)律，構建核心概念。課后鞏固新知，把理論應用于實踐，開展拓展性研究，用知識改變生活。

三、STEM理念教學策略

1.巧用數(shù)學，滲透數(shù)學思維

數(shù)學是科學的基礎學科，生物教材中數(shù)字比比皆是。初中生物的學習中，數(shù)學基本上有兩種用途，一是以數(shù)據為支撐，理論觀點更加可靠。二是建立數(shù)學模型，通過曲線、柱形圖、表格等直觀展示，公式和計算揭示原理，對生命現(xiàn)象和規(guī)律作出合理的解釋，或者判斷和預測。例如討論“細胞為何不能無限制長大”這一問題時，可以把細胞假設為正方體，以邊長為1μm、2μm、3μm、4μm分別計算表面積和體積比，得出結論，以數(shù)學模型幫助學生理解。

2.基于問題，合作探究

生物學是一門自然科學，合作探究可以培養(yǎng)學生科學思維方式，學會探究的基本方法，在交流合作中碰撞出思維的火花，再嘗試運用科學、技術、數(shù)學等知識處理實驗結果，得出結論，歸納總結核心概念。課外的拓展探究可以拓展思維，學以致用，讓學生承擔起相應的社會責任。

例如“植物生長需要水和無機鹽”一節(jié)，課前教師可以布置任務“調查市場上常見的花肥”，讓學生分析成分表初步識得無機鹽的種類;再通過小組實驗，以完全培養(yǎng)液和缺素培養(yǎng)液分別培養(yǎng)植物，學生親身體驗，總結出幾種主要無機鹽的功能;學習結束后，教師可以讓學生開展研究性學習，例如探究“校園里香樟樹葉發(fā)黃的原因”，為學校綠化貢獻自己的力量。

3.關注生物學發(fā)展，關注技術和工程

相較于以往的STS模式，STEM教育多了對工程的關注，要求學生關注現(xiàn)代生物技術的發(fā)展，運用科學知識解決社會發(fā)展問題，在此過程中培養(yǎng)學生的社會責任感、對知識遷移運用的能力和創(chuàng)新能力。

例如在學習傳統(tǒng)發(fā)酵技術時，教師可以要求學生親身體驗，嘗試利用發(fā)酵技術制作食品，可以自由選擇，在家長的指導下制作酸奶、酒釀、果酒、饅頭、面包、泡菜、黃豆醬等任意一種食物，關注操作注意事項，品嘗自己親手做的食物。課堂上小組討論制作原理，總結成功或失敗經驗。對于失敗的同學而言，可以重新計劃，課后再次實驗，爭取嘗到成功的喜悅。在此基礎上教師引入現(xiàn)代發(fā)酵工程，和基因工程、細胞工程相結合，在醫(yī)藥、食品、化工、環(huán)保等領域獲得廣泛應用，為解決人口過快增長帶來的食物短缺、環(huán)境污染、資源匱乏等問題做出巨大的貢獻，引導學生關注現(xiàn)代生物技術。

4.自制模具，實踐創(chuàng)新

生物具有學科的特殊性，有著肉眼無法觀察到的微觀世界，也有平面圖難以展示的立體結構，還有不少復雜抽象的生理過程，僅僅通過多媒體圖片和視頻展示無法滿足學生生物學習的需求。教師可以鼓勵學生研究其特性，選擇并收集合適的材料，繪制設計圖，制成模型，例如細胞結構模型、葉片結構模型、呼吸過程模型等。制作模型的過程是一種科學、技術、數(shù)學、工程的思想整合，從做中學，可以激發(fā)學生的興趣。材料的選擇和模型的制作方法不作統(tǒng)一要求，學生發(fā)散思維，求同存異，建構知識，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。學生通過模型的制作檢驗并鞏固學習效果，獲得成功的體驗。

如今，我國的STEM教育正處于快速發(fā)展階段，各位專家學者不斷為STEM教育實踐提出理論指引方向，而在教學實踐中貫徹STEM理念依舊任重而道遠，我們一線教師仍需繼續(xù)努力，進一步探索將STEM理念融入教學的方式，為培養(yǎng)出國家和社會需要的技術型、創(chuàng)新型人才而不斷努力。

參考文獻：

[1]楊博衍.淺議STEM教育對學生科學素養(yǎng)培育的影響[J].蘇州教育信息化，2018（3）：24-26.

[2]楊建霞，王飛，王玥，等.以STEM理念建構“DNA雙螺旋結構模型”[J].中學生物學，2018（11）：27-29.

[3]李學斌.基于STEM理念的初中生環(huán)保責任意識培養(yǎng)路徑初探[J].中學生物教學，2018（10）：18-20.

編輯 高 瓊