STEM教育理念下的初中生物学科实践素养的培养

孙成蕾 巴青松 刘芳 金刚 沈恬

摘 要：《中国学生发展核心素养》指出，核心素养是学生应具备的品格和关键能力，其中学生实践能力的培养是落实学生发展核心素养的重要内容之一。STEM教育理念实现了跨学科的教育融合，突出了实践能力的重要性。文章基于初中生物课程，将STEM理念运用到学科教学中，发掘初中生物有关实践素养的内容，制订以培养学生实践素养为核心的教学方法，以期优化生物课堂教学，加强学生的思维创新能力训练，培养学生理论联系实际的能力。

关键词：实践素养;核心素养;生物教学;STEM教育

中图分类号：G633.91 文献标识码：A 收稿日期：2020-05-25 文章编号：1674-120X（2020）32-0057-02

2016年9月，教育部正式发布《中国学生发展核心素养》，明确指出学生发展核心素养将由文化基础、自主发展、社会参与三个方面引领，以培养全面发展的人，综合表现为人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新六大核心素养。这六大核心素养是学生应具备的，能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，是中小学教学改革和教育发展的新方向。因此，落实三大理念、六大核心素养，对促进教育改革、改善教育环境等具有重大意义。目前，中学生还处在应试教育的大环境下，教师的课堂教学主要偏向于对理论知识的教授，另外由于课堂时间的限制以及教学任务的繁重，教师很少让中学生在课堂上进行实验操作。在课堂教学设计中，教师由于忽略了学生实验操作的环节，导致中学生欠缺动手实践等方面的能力。因而，落实学科的核心素养、培养学生的实践素养，任重道远。

一、STEM教育在中学生物教学中的现状

STEM教育是当前教育领域中被提到最多的教育模式之一，也是当前社会最火的教育名词之一。什么是STEM教育？国际技术和工程教育协会将其定义为整合了科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）这四大要素的新兴跨学科课程，体现了多学科的交叉融合，具有趣味性、多维性、协作性和项目性。在STEM教育理念下指导生物课堂教学，实现了生物学与科学学科、生物学与信息技术学科、生物学与工程学科以及生物学与数学学科的融合，顺应了教育改革的发展要求，有利于课堂教学的开展，更有利于对学生实践素养和实践创新的能力的培养。

生物学科是一门理性学科，强调使学生在掌握理论知识的同时，培养理性思维能力，以发散的思维对事物的本质进行思考和创新，通过动手实践将知识运用到具体生活中。另外，生物学也是一门适合开展实践教学的课程，教学内容主要涉及课堂实验操作和课外实践活动，教师可以通过合理安排教学环节，组织学生进行实践活动，从而落实对学生实践能力的培养。初中生物教材中有一栏目为“STS”，即科学（Science）—技术（Technology）—社会（Society），这一栏目将生物学知识与实际生活和科学技术联系在一起，是STEM教育在中学生物教学中的初步体现，学生在学习理论知识的同时，可以通过相关知识进行实践创新。如今，STEM教育在中学生物教学中应用不多，教师应当合理开发并利用好这一课程资源，开阔学生的视野，增加学生学习生物的兴趣，培养学生爱动手、爱实践的品格。

二、实践素养在教学内容中的应用实例

STEM教育这一教育模式具有趣味性、多维性、协作性和项目性，而初中生物课堂的教学也应该体现这些特性，其中以学生为主体进行实践教学就可以应用STEM教育模式。以初中生物教材为例，其课程标准包括十个一级主题，主要为：科学探究、生物体的结构层次、生物与环境、生物圈中的绿色植物、生物圈中的人、动物的运动和行为、生物的生殖、发育与遗传、生物的多样性、生物技术和健康地生活，这十个主题都涉及了探究性实验的内容，很好地将培养学生的实践创新能力落实到了基础教材中。另外，教材内容的选择、教材的活动设计和编排都利于教师对学生进行基础教育，同时落实了生物学科的核心素养。

STEM课程是以一门课程为主，其他课程为辅进行教学，因此在初中生物教学中，我们主要以生物科学为主，数学（显微镜下细胞的数目）、工程与技术（显微镜、临时装片的制作）为辅。初中生物课程的主题之一为科学探究，其涉及了许多探究性实验，本文以“观察细胞的结构”这一课程实验为例，展示小组分工合作制作“人口腔上皮细胞临时装片”和“洋葱鳞片叶外表皮临时装片”的过程。

（一）实验器材的准备

依照实验所需的材料进行准备，如盖玻片、载玻片、显微镜、擦镜纸、纱布、生理盐水、清水、凉开水、牙签、镊子、碘酒、吸水纸、紫色洋葱等;学生可以自行准备或者和教师一同准备一些小的实验器材，如洋葱、牙签等。

（二）实验实施

教师提前告知各个实验器材使用的注意事项，尤其是显微镜的使用。刚刚学完“显微镜的使用”这一节课，学生可能会出现操作不当的情况，在教学中，教师应注意让学生熟知显微镜使用的步骤和注意事项，保护显微镜，养成爱护实验器材的习惯，并在实验操作过程中注意安全。

学生制作人口腔上皮细胞临时装片，需把握相应的操作顺序，但由于这节课是学生进入初中以來首次进行实践，不少学生会出现手忙脚乱、记不清步骤的情况，此时需要教师进行引导，提炼简易的实验步骤，即学生只需要记住“擦、滴、刮、涂、盖、染、吸”七个字这就可以完成人口腔上皮细胞临时装片的制作。同样，对洋葱鳞片叶外表皮临时装片，只需要记住“擦、滴、撕、展、盖、染、吸”这七个字，就可以熟练把握和操作临时装片的制作这一技术了。最后小组合作将做好的临时装片放在显微镜下进行观察。

学生在实践的过程中，学习到了临时装片的制作这一技术，掌握了显微镜使用的步骤和注意事项，并体会到了规范实验操作的重要性，极大地培养了实践能力，增加了的耐心和细心，加强了小组的协作性，有利于形成科学的精神和态度。

（三）实验结果处理

在显微镜下观察到植物细胞和动物细胞的结构后，教师可以让学生动手绘制细胞结构图，并与书本上的细胞模式图进行比较，增加学生学习的趣味性。另外，教师可以让学生分别记录不同放大倍数下细胞的数目，运用数学知识明确显微镜放大倍数的计算方式并了解显微镜下细胞数目计算的相关规律。

（四）小组交流汇报

小组对绘出的细胞结构图进行展示，并讲解植物细胞和动物细胞的不同，相互交流并发现显微镜下细胞数目的规律，小组间相互评价，取长补短，巩固知识。

总体来说，STEM教育在初中生物教学中主要涉及实验探究模块，其整合了各学科的教学联系，充分利用了科学知识、数学知识以及工程与技术知识，体现了学科融合的优点。而新课程标准下的初中生物十个主题内容的制定都重在培养学生的科学探究能力、提高学生的实践能力，突出了实践素养的重要性。换言之就是教师在课堂上主導的探究性实验教学，增强了学生的实践能力，同时培养了学生的科学素养，增强了学生对科学、自然的敬畏，以及生命意识，这也是新的发展学生核心素养在教学目标中的体现。

三、生物教学中实践素养培养的途径

（一）教师加强教学设计，学生积极参与

生物教学中实现学生实践能力的培养主要依赖于教师的教学设计，表现在新课教授之前，创设情景，吸引学生，引起学生的思考。教师在授课的同时，应以学生为主体，使用维果斯基的最近发展区理论，充分发挥学生的主观能动性，边授课边操作，进行探索式实验教学，设计问题链。由于不同的学生有不同的想法，培养学生的思维严谨性和逻辑性，就体现了教育理念的多维性。另外，在课堂教学中，教师尤其应注意教学环节的设计，应开展相应的教学活动，使学生在学和做的过程中体验教学活动的趣味性。教师应合理开发跨学科课程资源，将信息技术运用到生物教学中，制作相关的多媒体课件和教学视频，将生物学教学融入工程学中（如仿生学的应用：鸟巢的制作、直升机的制作），将生物学运用到数学中（如数学模型的建立、相关曲线图的制作），促进学生的全面发展。

（二）完善教育评价，及时反思教学

教师要合理审视学科间的内在联系，适度融入科学、技术、工程、数学四门学科，但要注意不能喧宾夺主，以达到课堂教学最优化和教学效果有益化为目标，及时进行教学反思，找出课堂教学的不足，及时改进，教学过程中多从学生的角度出发，换位思考。另外教师和家长需多层次、多角度、多领域评价学生，不能仅仅局限于成绩评价，这会打消学生参与实验的积极性，可加入实验技能操作评价考核，让学生和家长都认识实践的重要性，改变重分数轻能力的现状。

（三）学校联合社会，开展课外实践

学校在关注学生知识积累的同时，要注重学生能力的培养以及情感价值观的塑造，大力支持实践活动的举行，提倡校外活动的积极开展。STEM教育在我国发展进程还比较缓慢，当今世界是竞争性的世界，国家间的竞争是人才的竞争，探究型人才是培养的重中之重，社会应给予学校大力支持，比如经济上的支持，让学校建立完备的实验室，让学校有实力开展实践活动。另外，学校要加强与企业的联合，可以组织学生参观工厂，或者让学生参与到相关的制作中，提高其实践能力，培养其实践素养。

总而言之，学生实践能力的培养不是一朝一夕可以完成的，也不是单方面的努力可以实现的，需要各方面专业性人才相互配合，编制出合理的适用于中学生发展的STEM教育教材，实现教育理念的实践化，大力倡导生物教学过程中的探究性实验。

参考文献：

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