STEM教育与初中生物整合的实践研究

熊拾莲

摘 要 传统模式下的生物教学过多注重提升学生的应试成绩，对于学生需要具备的生物学科素养缺少重视，导致学生缺少学习空间去实现创新发展，学生的思维能力与创新能力受到了限制。STEM理念下的生物教学以“任务为主线，教师为主导、学生为主体”为原则，教师在教学情境下提出问题，将STEM 学科知识整合到生物核心任务中，学生以实践的方式运用STEM实现思考、讨论与交流，以具有解决生物实际问题的能力，不断提升学科素养。学生对于问题的解决，教师发挥指导、检查、监督和评价作用。

关键词 STEM教学 初中生物 学科整合

中图分类号：G633.91文献标识码：A

STEM教育体现出跨学科教学的特点，实现了教学与学生自主探究的结合，学生借助所学的知识参与具体的实践，有利于提升学生综合知识的应用能力。在初中生物教学中，教师要注重发挥STEM教育理念的优势，提升学生的学科素养，实现STEM教育与初中生物整合。

1 STEM教育的引入

STEM 包括了科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）四方面的内容，这种教育方式提倡实现不同的学科之间的融合，教育目标是提升学生的综合素养。STEM 教育素养实现了科学、技术、工程和数学等不同学科知识的相互结合，学生获得教育包括提问、设计、分析、推断和运算，有利于提升学生的综合素养。STEM源于美国，被公认为是提升国家综合实力的关键。STEM教育不是分立学科的，而是在解决真实问题的场景应用跨学科的知识，让学生可以零散知识变成互相联系的整体，实现了跨学科的学习，因此有利于培养学生的创新实践能力。

2 STEM教育与初中生物整合的必要性

STEM教育与初中生物整合可以提升学生探究生物问题的能力，这也是生物学习中需要掌握的重要技能。生物的学习需要保证思维的严谨性与逻辑性，需要有逻辑推理能力，数据分析能力等。学生的科学素养是解决生物问题的基础，教师在教学中要结合教材的内容与学生的认知条件，采取有效措施提升学生的科学素质，促进学生综合素质的提升。学生具备了生物科学素养有利于深入理解生物概念，有利于全面掌握教材中的知识点，提升学生解决实际问题的能力。STEM教育与初中生物整合也体现出生物观，生物观有利于生物概念的形成，体现出逻辑推理能力。借助归纳、类比、演绎多种科学方法，可以形成条理化、层次化的生物观。生物科学素养还有利于学生提升解决现实生活的能力，借助生物观去思考现实问题，应用生物方法解决问题，因此生物科学素养具有实用价值。

3 STEM教育与初中生物整合的教学实践

3.1整合科学知识提升学科素养

生物学是自然科学。科学素养是指学生在现实生活中可以应用理论知识、方法和技能解决实际问题，在实践中理解科学的本质，帮助学生形成辩证唯物主义观，形成学科素养。学科素养的培养需要通过对自然现象的调查研究，形成系统的、批判性的结论。在生物教学中，教师要有意识学生经历此过程。生物教材中的内容体现了辩证唯物主义观。比如生物体结构在进化中与功能实现了适应;生物器官的代谢活动存在相互依存的关系，表现为对立统一;生物的进化依据了简单到复杂、从低等到高等的发展规律。教师对于生物教材涉及到的理论可以通过学生的实践实现科学知识的整合，以提升学生的学科素养。比如馒头是北方地区主食。学生都见过家里蒸馒头的过程，但是亲自尝试过的学生不多。教师可结合酵母菌发酵的学习，让学生实践馒头制作。发酵过程由于产生了新物质，是化学变化。蒸馒头涉及到水的沸腾、能量的传递、散失。因此蒸馒头涉及到化学知识与生物知识。学生借助实践实现了不同学科内容的整合。

3.2整合技术以提升学生的实践能力

技术是STEM教育中的重要内容。学生通过参与技术活动，可以获得技能，掌握解决问题的思维。因此教师要注重培养学生的动手能力，激发学生的学习兴趣;强化实验的功能，通过实验，学生理解实验技术的重要作用，扩展学生的技术思维。生物课程包括多方面的技术内容，包含常用生物实验操作技术等、还包含了信息技术，如数据处理软件的使用等。在生物教学中，教师要结合实际情况多方面整合技术手段，为学生提供多样化的技术资源，以传授技术思想与方法，提升学生的实践能力。如学生在种植实践中可以理解合理密植的重要作用。在去除杂草的过程中理解生物存在竞争关系，在实践中对课本内容加以深化，提升了学生实践能力。STEM教育体现为解决实际问题的能力，生物问题融于生活中。生物的学习也是为了在生活中得到应用。所以教师的教学在要让生物回归到生活中，实现课内、课外的共同作用，要有“大生物”教学观，实现生物知識与生活的紧密联系，让学生掌握解决实际问题的基本方法。比如教师可以借助《葡萄酒的制作》、《泡菜的制作》来提升学生的生物技术。《葡萄酒的制作》、《泡菜的制作》涉及到发酵技术，包含了微生物特性的相关知识。学生通过实践可以深入理解微生物的特性。教师针对生物教学整合技术，开阔了学生知识视野，也理解食品工业中的发酵技术，在培养能力的同时关注工业技术。

3.3整合工程思想形成学科素养

STEM教育中的工程思想就是让学生发现问题，并有效地解决问题，培养学生动手操作的能力，让学生形成工程思维，并强化创新能力，在体验获得科学发现，尝试探究成功的快乐。生物工程思想可以理解为解决实际问题的工具，解决问题需要借助特定思维。因此在教学中需要教师加（下转第129页）（上接第127页）强训练学生的独立思考能力，具备主动发现问题的能力。 古人对于教育提倡“学起于思，思源于疑”。学生不会独立思考问题难以实现问题的有效解决。教师在教学中对于学生的质疑加以鼓励，鼓励学生敢于发问，敢于表达真实的想法。针对工程素养，需要教师系统地、创造性将生物与工程思想加以整合，让学生初步理解工程设计的方法。工程设计思想与课堂教学的整体在现实生活具有实用性，学生有意义的情境中理解知识，提升个人的批判性思考能力。比如《葡萄酒的制作》，选取的内容贴近学生的现实生活，对学生应用所学理论解决工业现实问题具有影响作用。教师对于教学内容的讲授要注重对知识的梳理，提炼要点。针对教学内容要结合学科素养的要求，对相关内容加以融合，避免内容重复。优化课程体系后，知识脉络要保证清晰，还要突出重点、难点。教学还要保证内容的实用性。教师要结合课程的知识点，以保证内容针对性，让学生在实践中获取知识，提升学生解决问题的综合能力。

3.4整合数学思想掌握数学方法

在生物的教学中，教学不仅要考虑到如何使学生掌握相关的内容，还要融入数学思想。学生的学习不仅要理解生物知识，还要形成数学人文思想。生物教师针对STEM教育的应用，要考虑到渗透数学人文思想，让学生建立数学思维。比如细胞在分裂过程中，数量会以几何倍数在增长。教师的教学可以引入数学思维，帮助学生深入理解细胞分裂中数量的变化趋势。在数学人文的培养过程，教师要考虑如何激发学生的数学思维，让学生具备使用数学方法解决生物问题的思维方式，学生具有了数学素养，在生物问题解决会有意识利用数学知识。对于学生的数学素质，教师要让学生应用数学方法，学生在借助探究生物知识，掌握数学方法，借助数学模型分析问题。比如《葡萄酒的制作》中的温度变化曲线是典型的数学问题。 教师在教学中要研究数学方法的应用，以提高学生的推理归纳、数形结合等数学能力。还可以让学生结合数学知识理解生态平衡的曲线图，这种方法实现了数学知识与生物知识的融合作用，提升了学生用数学方法解决生物问题的主动意识。

4结束语

STEAM教育与初中生物整合可以让学生基于学科兴趣和生活实践理解学科，为实践和探究创造了条件，有助于学科素养的提高。STEAM教育可以让学生在生物学习中打破“死读书、读死书”的桎梏，可以培养自主思考能力，提升学习的思想深度。STEAM教育与初中生物整合还需要不断摸索和实践，还需要生物教师在教学实践中不断总结经验。

参考文献

[1] 余胜泉，胡翔.STEM教育理念与跨学科整合模式[J].开放教育研究，2015，45（04）：13-22.

[2] 傅寒，刘鹏飞.从验证到创造：中小学STEM教育应用模式研究[J].中国电化教育，2016，34（04）：71-78.

[3] 叶兆宁，杨元魁.集成式STEM教育：破解综合能力培养难题[J].人民教育，2015，43（07）：43-44.

[4] 李小涛，高海燕，邹佳人，万昆.“互联网+”背景下的STEAM教育到创客教育之变迁——从 基于项目的学习到创新能力的培养[J].远程教育杂志，2016，34（01）：28-36.