美国STEAM生物学教学案例分析

李士杏

(浙江省杭州英特外国语学校 311121)

美国把培养具有STEM素养的人才确立为知识经济时代的教育目标之一，认为这是提升美国全球竞争力的关键。为了大力推进STEM教育的发展，美国政府宣布了名为“竞争卓越”和“为创新而教”的教育计划。目前，这一教育模式被看作是美国维持科技创新和经济领导地位的有效途径[1]。英国、德国等很多国家都十分重视STEM教育，从战略高度制定了STEM教育的政策和措施，广泛地开展相关的项目计划[2]。在后续实践中，认识到艺术能使得STEM学习更加有趣，并且能更好地促进学生的认知发展和激发创造力，于是提出了STEAM课程模型。这里的A(art)在广义上包括音乐、美术、社会研究和语言等人文艺术。

目前，我国正处于创新驱动经济发展的重要转型期，对技术技能人才的需求日益增强。在这一背景下，STEM/STEAM教育开始蓬勃发展，部分省市的学校和一些民间机构开始建立了STEM/STEAM专业教室，开发适合中国国情的STEM/STEAM课程[3]。2017教育部印发的《义务教育小学科学课程标准》中对STEM进行了解释，倡导跨学科学习方式。STEAM教育理念正在成为我国教育改革的潮流[4]。

什么样的课程才是真正的STEM/STEAM课程呢？本文以美国的有关生物学科的STEAM课程为例[5]，分析这类课程的特点，帮助生物学教师更好地理解该教育理念，为进一步在中国推进STEAM课程建设提供参考。

1 美国STEAM教学典型案例介绍

1.1 构建5种地球生态系统(适合1～4年级) 这是需要10个课时的系列课程。所需材料为大张卡纸和一些生活中常见物品(黏土、彩笔、剪刀、胶带、绑带和简单的放音设备等)。

在第1节课中，教师先通过视频向学生介绍地球上有不同类型的生态系统，然后布置本节课的任务：在教室中利用艺术材料和录音建造多种多样的生态系统(如沙漠、雨林、海洋、山脉和城市)。指导学生成立合作小组，指派每个小组负责建造一种生态系统。要求学生准备一个笔记本记录生态系统建造过程的日志，以便厘清思路、发现问题和分享过程。在第2～3次课中，学生需要充分认识一些相关的科学概念，熟悉专业词汇的含义。整个课堂在开放式的讨论中进行，学生可以通过阅读书籍、询问教师、小组讨论和分享笔记等方式进行学习。在积累了一定背景知识之后，每个小组开始进行头脑风暴，构建本组生态系统的雏形。第4～8节课是真正具有创造性的阶段，学生需要按照设计的草图利用各种材料完成生态系统的建造：例如，在建造海底环境时可用蓝色的纸或者用布覆盖墙面；地面的部分用沙滩颜色的纸张或布覆盖；岩石和海岸可用废旧纸盒或者黏土建造；海洋生物可用剪贴画或者收集的模型等表示，并将它们悬挂在天花板下面。刚开始学生可能还不知道该如何去做，教师需要给予更多的鼓励，指导学生积极讨论，进行观点分享。第9～10节课学生需要进一步完善本组的作品。包括对局部进行改进使其更加美观和生动，安装放音设备播放该生态系统中特有的声音以渲染气氛等。最后，各组向全班展示并介绍本组的作品，有可能的话也可以向其他班级、校领导、教师和家长进行展示，或者通过媒体向更广的范围进行展示。

本课程案例将科学、阅读、语言、视觉艺术以及音乐进行整合。通过开放性的任务极大地激发了学生的学习兴趣和创造力。该活动能很好地发展记忆、理解、应用、分析、评价和创造等能力。通过向外界展示作品让学生内心富有成就感。

值得注意的是，记录项目完成过程的笔记本对于教师和学生都很重要，教师可以从中持续不断地对学生进行形成性评价，学生可以通过它认识到创造性的思想是如何产生的。

1.2 消化系统模型制作(适合3～9年级) 这个课程用时较短，一般1～2个课时就可完成。所需要材料为各种各样的碎布头、大的棕色硬纸板、铅笔、别针、标记笔、胶水和标签纸等。学生需要先了解消化系统的构造，以及它对于人体的重要作用，认识消化系统的各个器官。学生可以2人为一组，通过书籍、杂志或者网络资源收集相关资料。其中一位学生双臂张开，躺在一张较大的硬纸板上；另一位学生则将这位学生从脖子到膝盖的外形轮廓在纸板上描绘下来，接着两人一起把人形图案切割下来。接下来两位学生要选择一些有颜色的布料，可根据器官实际的颜色选择，当然也可为了整体性的美观确定颜色。在碎布料上剪出相应消化器官的形状，将它们粘贴在已经切下来的人体纸板上。然后每组学生对各个部分进标注，并对各器官的功能进行口头陈述。

通过这一节课程的学习，学生能很好地了解消化系统的构造和各器官的功能，能体会到布料的颜色和质地对于艺术家或者设计师的重要意义，并学会在艺术创作过程中不断地进行优化使其能更好地表现科学主题。通过比较不同小组的作品，学生也能认识到解决同题异构的多种方法。

1.3 歌曲“Born This Way”与DNA(适合6～12年级) “Born This Way”是美国流行歌手Lady Gaga在2011年推出同名专辑中的一首单曲，歌词主要传达了每个人都拥有独特的美。DNA决定了人类是什么样的，这是一种与生俱来的完美。美国的中学生大都对这首歌曲非常熟悉，借助此曲来学习有关DNA知识令人耳目一新。本课程需要准备放音设备、“Born This Way”的原唱以及卡拉OK版本录音、表演所需的小道具等。

首先，学生要学习DNA的有关知识：如DNA是什么？DNA是怎样发挥作用的？为什么DNA对于每个人具有重要的决定意义？这部分的学习可以通过教师讲授、阅读教材和观看视频等方式完成。然后，全班学生一起听“Born This Way”这首歌的原唱。接下来的任务时要替换原有的歌词，在新歌词中尝试加入描述DNA各个方面的内容。作品完成以后，借助卡拉OK进行舞台表演，当然还能加上一些动作或者服装道具等。

活动的开展可以有多种方式：教师可将全班学生分成几组，每组学生都需要完成一个作品，也可以让各小组分担创意、填词和表演等任务，或者由全班共同完成一个作品。教师要给各类作品进行录像，便于今后与其他班级学生进行交流。学生在学习和创作过程中所做的笔记，可为教师提供评价依据，也可设计纸笔测试检查DNA知识的学习掌握情况。

这个案例能很好地将生物学知识与音乐、舞蹈和舞台艺术相结合。在活动中学生除了能更好地理解DNA的相关知识，还能有机会尝试各种风格的语言表达，设计有创意的舞蹈动作，学习如何评价自己和他人的表演作品。从情感态度价值观方面考虑，该课程能帮助学生建立自信，更好地认识自我，充分发挥自身的潜能。

2 关于STEAM课程开发的思考

通常人们认为STEAM课程所具有的特点体现在跨学科、趣味性、体验性、情境性、协作性、设计性、艺术性和技术增强性等方面。其实，教师在进行课程开发时，不应该只看重课程的形式是否具有这些特点，更应该从课程理念的角度去进行评判。

例如，学科融合本身不是目的，而是解决现实问题的必经之路。课程的趣味性不应该只是体现在新颖的学习道具、参与方式等方面，关键是活动和设计能否激发学习者内在的学习动机，问题的解决能否带给学生成就感。体验性不仅仅是要求学生动手操作，更重要的是问题解决的过程中学生是怎样运用已有知识，怎样习得新的知识，怎样学会将知识与实际生活相连接的。

总之，无论何种形式的STEAM课程，都是为了创造机会以激发学生好奇的天性，发展其主动探索能力和培养其创新意识。另外，STEAM课程不应该只是对少数学生开放，而应该是面向全体学生的课程。真正的STEAM教育应该让不同层次、不同发展水平的学生在未来社会所关注的核心素养上得到不同程度的发展。