陳 宜

（武漢市第十四中學(xué) 湖北武漢 430061）

1 問題背景與意義

隨著國家發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)體系的發(fā)布，重視和深化發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)成為基礎(chǔ)教育改革的熱點(diǎn)和方向，落實(shí)立德樹人是課程改革的核心和根本任務(wù)，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)是育人的重要目標(biāo)。生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)由生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、社會責(zé)任4個要素組成。這四個要素是一個統(tǒng)一的整體。現(xiàn)在的學(xué)生普遍表現(xiàn)在理論知識及問題分析能力較強(qiáng)，但創(chuàng)新能力、動手設(shè)計和解決實(shí)際問題的能力較弱。教師需要在生物學(xué)教學(xué)中提高學(xué)生的合作探究、實(shí)驗設(shè)計、動手實(shí)踐、表達(dá)交流等方面的能力，培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

STEM教育理念源自美國，它是科學(xué)（Science），技術(shù)（Technology），工程（Engineering），數(shù)學(xué)（Mathemat?ics）四門學(xué)科融合的簡稱，重在培養(yǎng)學(xué)生的四種素養(yǎng)，包含了科學(xué)素養(yǎng)、技術(shù)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)、數(shù)學(xué)素養(yǎng)。這與生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、社會責(zé)任4個維度上的體現(xiàn)是一致的。

2 STEM教育理念下高中生物活動課教學(xué)模式建構(gòu)

與傳統(tǒng)教育相比，STEM教育能為學(xué)生提供多樣的學(xué)習(xí)方式，使其從不同角度認(rèn)識和改造世界，更注重學(xué)生在動手創(chuàng)作中能提出的創(chuàng)意和靈活運(yùn)用所學(xué)知識，更注重過程性評價。在課程教學(xué)過程中，教師不僅僅是傳道授課解惑者，更是課程項目的設(shè)計者、活動的組織者和知識探究的引導(dǎo)者。因此，多元化的教育形式將會極大地提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)和綜合應(yīng)用實(shí)踐能力。

在高中生物學(xué)教學(xué)中，教師可以根據(jù)學(xué)校的實(shí)際條件，優(yōu)化傳統(tǒng)教學(xué)課堂的教學(xué)結(jié)構(gòu)，創(chuàng)建具有本校特色的STEM活動課課程，并在實(shí)施中不斷努力培養(yǎng)學(xué)生的各種素養(yǎng)，讓他們在開放與交流，溝通與分享的氛圍下，接觸新的技術(shù)手段，激發(fā)創(chuàng)造欲望。教師在高中生物活動課程中實(shí)施STEM教育，促使學(xué)生在真實(shí)任務(wù)情境中發(fā)現(xiàn)和探究問題，并嘗試綜合運(yùn)用多種知識和技能來解決問題，從而發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

具體設(shè)計流程如圖1所示。

圖1 STEM生物活動課程設(shè)計流程圖

2.1 構(gòu)建學(xué)生實(shí)驗小組，制定活動方案

學(xué)生分組，選出組長。教師指導(dǎo)各組學(xué)生學(xué)習(xí)STEM教育理念和相關(guān)的理論知識，制定研究活動的方案，分析項目式活動的可行性。

2.2 創(chuàng)設(shè)具體的情境，提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)

課上，教師使學(xué)生帶著真實(shí)的任務(wù)在探索中學(xué)習(xí)，融會貫通、學(xué)以致用，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的高階思維，提升核心素養(yǎng)的目標(biāo)。例如，組成細(xì)胞的有機(jī)物質(zhì)的化學(xué)鑒定和生物學(xué)鑒定、探究生物催化劑與無機(jī)催化劑的異同等，這些都是學(xué)生可以實(shí)施的項目。各組選取可行的項目進(jìn)行實(shí)驗設(shè)計，分小組匯報展示、分析預(yù)期結(jié)果。

2.3 利用本校的資源，完成活動項目設(shè)計

教師實(shí)施學(xué)生走出教室、回歸自然的體驗式教學(xué)。例如。在“校園綠化調(diào)查與設(shè)計”中，學(xué)生以小組為單位對校園植物資源進(jìn)行分類，查閱植物分類學(xué)資料，厘清名稱、形態(tài)特征、分類等，最終完成校園植物調(diào)查統(tǒng)計表，對校園植物進(jìn)行掛牌活動。

2.4 實(shí)現(xiàn)評價的主體多元化和方式的多元化

教師設(shè)置自評、小組評、教師評等多種評價方式，通過優(yōu)化學(xué)生的經(jīng)驗，促進(jìn)學(xué)生獲得成就感和價值感，在潛移默化中培養(yǎng)學(xué)生的勇于探究、理性思維、解決方法等核心素養(yǎng)。

在課程實(shí)施時，教師可以按照“明確問題—理論探討—策略分析—課例實(shí)施”的思路，引導(dǎo)學(xué)生探究。在確定STEM項目式探究方向后，教師根據(jù)本校資源和學(xué)生情況制定具體實(shí)施方案，并不斷在實(shí)施的過程中進(jìn)行方向調(diào)整，最后形成具有本校特色的高中生物STEM課程活動方案。

3 STEM課程設(shè)計應(yīng)用實(shí)例

以高中生物教材選修“微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用”的拓展實(shí)驗教學(xué)為例，對如何在高中生物活動課教學(xué)中應(yīng)用STEM模式來進(jìn)行探討。

3.1 創(chuàng)設(shè)情境，引出探究主題

在學(xué)生學(xué)習(xí)了微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用的相關(guān)基礎(chǔ)知識后，教師激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步探究微生物的興趣，激發(fā)學(xué)生思維的積極性，并點(diǎn)燃學(xué)生認(rèn)識生命世界、解釋生命現(xiàn)象的熱情，培養(yǎng)學(xué)生的生命觀念。

3.2 設(shè)計實(shí)驗，鼓勵拓展實(shí)驗

教師引導(dǎo)學(xué)生從教科書所學(xué)出發(fā)，提出自己感興趣的問題，并選擇其中最有探究價值的問題作為小組或全班共同探討的命題。

師生一起將學(xué)生已提出的問題進(jìn)行分類，如基礎(chǔ)性的問題、方法性問題，或是能力拓展性的問題。教師按不同學(xué)科方向?qū)W(xué)生分組：基礎(chǔ)性的問題可以通過學(xué)生自己看書、查資料來解決；解決方法性問題需要在教師適當(dāng)指導(dǎo)下，運(yùn)用正確的方法；能力拓展性問題則需要學(xué)生運(yùn)用創(chuàng)造性思維去解決。

在制定實(shí)驗項目的過程中，教師要注意激發(fā)學(xué)生探究的欲望，鼓勵學(xué)生運(yùn)用科學(xué)的思維方式和實(shí)驗方法在課后持續(xù)性地進(jìn)行自主探究，真正做到學(xué)以致用，能運(yùn)用所學(xué)的知識去嘗試解決生產(chǎn)生活中的生物學(xué)問題，從而體現(xiàn)科學(xué)思維學(xué)科核心素養(yǎng)的要求。

學(xué)生們查閱各方資料，請教各專業(yè)教師，還咨詢了華中農(nóng)業(yè)大學(xué)iGEM團(tuán)隊的學(xué)長學(xué)姐們，最后確定了表1中的3個實(shí)驗項目。

表1 學(xué)生分組實(shí)驗項目設(shè)計

3.3 實(shí)驗操作，數(shù)據(jù)跟蹤記錄

將小組各成員任務(wù)具體化、項目化，以小組為單位進(jìn)行實(shí)驗操作。

3.4 反饋交流，研討總結(jié)

一周后，各小組成員代表展示本組的實(shí)驗結(jié)果與實(shí)驗分析（表2），并提出實(shí)驗中的困惑：①實(shí)驗中采取了哪些相應(yīng)方法手段，現(xiàn)象與結(jié)論是什么？②實(shí)驗成功最關(guān)鍵的思路是什么，為什么要這樣設(shè)計？③有什么新問題有待解決?跨學(xué)科的探究是否成功？……師生共同思考這些問題，教師引導(dǎo)學(xué)生分析總結(jié)實(shí)驗中的優(yōu)點(diǎn)和不足，增強(qiáng)學(xué)生的自信心和小組集體榮譽(yù)感。

表2 各組實(shí)驗結(jié)果及分析

在這個過程中，教師通過師生評價、生生評價等多種形式，激勵學(xué)生勤思敢辯，使學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情得到激發(fā)，從而體驗成功的喜悅，不僅充分發(fā)揮了學(xué)生的主體作用，而且有利于對學(xué)生“科學(xué)探究”素養(yǎng)的提高。

4 結(jié)語

教師將STEM教育的理念運(yùn)用到高中生物課堂中，能夠充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，讓學(xué)生具有強(qiáng)烈的求知欲望和學(xué)習(xí)動機(jī)，從而自覺、自愿地開展探究。學(xué)生在學(xué)習(xí)生物學(xué)科知識的同時，提升了發(fā)展交流能力，提高了科學(xué)思維、實(shí)驗探究能力，實(shí)現(xiàn)“提高學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)”這一高中生物學(xué)課程的核心任務(wù)。