基于STEM理念的初中生物教学实践探究

汪婷

摘 要：以一线生物教师的视角，分析了STEM理念下师生任务的变化，探讨将STEM理念作为一种教学策略，以数学思维、合作探究、工程思维、制作模型等促进初中生物教学，切实可行地培养学生STEM素养以及生物学核心素养。

关键词：STEM;初中生物;教学实践

一、STEM理念的内涵

STEM教育源于美国，是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）等学科的整合，关注对知识的迁移、运用和创新。STEM教育理念下的学习过程和新课程倡导的探究性学习有很多共同特点，均强调以学习者为中心，并在此基础上更注重基于问题、基于项目的合作探究，促进学生自身能力的发展。

二、STEM理念下师生任务变化

为了满足国家和社会发展对创新型人才和技术型人才的需求，我国也开启了STEM教育的实践历程，以期进一步深化教育改革，推进素质教育，培养学生核心素养。

1.STEM理念下教师任务

STEM理念首先要求教师具备其他各学科知识储备，基于STEM理念分析教材所包含的数学、物理、化学、地理等科学知识、科学技术和工程类知识，不仅要看到本节内容在生物教材上的地位，也要综合考虑在全科学习过程中的作用，联系生物课程标准，设定符合STEM理念的三维目标。其次，教师需要联系社会和生活，选择合适的问题供学生合作探究，并提供充足的实验材料供其选择，课堂教学中设置一定的生活或工程情境启发学生思考，并选择合适的问题，给学生搭好支架，促进其探究。此外，教师还要及时关注学生课外探究的实施情况，并根据本课的教学效果进行反思，修正自己的教学设计，促进自身的不断成长。

2.STEM理念下学生任务

STEM理念下的生物课程要求学生提高学习的主动性，具备一定的搜集、分析资料的能力，一定的探究能力、创新的精神和实践能力。学生课前根据教学任务，查阅、搜集、分析资料，并完成一些耗时较长的实验，做好观察记录。课堂上注意团队合作和交流，积极参与知识学习、方案制定、实验操作、测试改进，总结规律，构建核心概念。课后巩固新知，把理论应用于实践，开展拓展性研究，用知识改变生活。

三、STEM理念教学策略

1.巧用数学，渗透数学思维

数学是科学的基础学科，生物教材中数字比比皆是。初中生物的学习中，数学基本上有两种用途，一是以数据为支撑，理论观点更加可靠。二是建立数学模型，通过曲线、柱形图、表格等直观展示，公式和计算揭示原理，对生命现象和规律作出合理的解释，或者判断和预测。例如讨论“细胞为何不能无限制长大”这一问题时，可以把细胞假设为正方体，以边长为1μm、2μm、3μm、4μm分别计算表面积和体积比，得出结论，以数学模型帮助学生理解。

2.基于问题，合作探究

生物学是一门自然科学，合作探究可以培養学生科学思维方式，学会探究的基本方法，在交流合作中碰撞出思维的火花，再尝试运用科学、技术、数学等知识处理实验结果，得出结论，归纳总结核心概念。课外的拓展探究可以拓展思维，学以致用，让学生承担起相应的社会责任。

例如“植物生长需要水和无机盐”一节，课前教师可以布置任务“调查市场上常见的花肥”，让学生分析成分表初步识得无机盐的种类;再通过小组实验，以完全培养液和缺素培养液分别培养植物，学生亲身体验，总结出几种主要无机盐的功能;学习结束后，教师可以让学生开展研究性学习，例如探究“校园里香樟树叶发黄的原因”，为学校绿化贡献自己的力量。

3.关注生物学发展，关注技术和工程

相较于以往的STS模式，STEM教育多了对工程的关注，要求学生关注现代生物技术的发展，运用科学知识解决社会发展问题，在此过程中培养学生的社会责任感、对知识迁移运用的能力和创新能力。

例如在学习传统发酵技术时，教师可以要求学生亲身体验，尝试利用发酵技术制作食品，可以自由选择，在家长的指导下制作酸奶、酒酿、果酒、馒头、面包、泡菜、黄豆酱等任意一种食物，关注操作注意事项，品尝自己亲手做的食物。课堂上小组讨论制作原理，总结成功或失败经验。对于失败的同学而言，可以重新计划，课后再次实验，争取尝到成功的喜悦。在此基础上教师引入现代发酵工程，和基因工程、细胞工程相结合，在医药、食品、化工、环保等领域获得广泛应用，为解决人口过快增长带来的食物短缺、环境污染、资源匮乏等问题做出巨大的贡献，引导学生关注现代生物技术。

4.自制模具，实践创新

生物具有学科的特殊性，有着肉眼无法观察到的微观世界，也有平面图难以展示的立体结构，还有不少复杂抽象的生理过程，仅仅通过多媒体图片和视频展示无法满足学生生物学习的需求。教师可以鼓励学生研究其特性，选择并收集合适的材料，绘制设计图，制成模型，例如细胞结构模型、叶片结构模型、呼吸过程模型等。制作模型的过程是一种科学、技术、数学、工程的思想整合，从做中学，可以激发学生的兴趣。材料的选择和模型的制作方法不作统一要求，学生发散思维，求同存异，建构知识，培养创新精神。学生通过模型的制作检验并巩固学习效果，获得成功的体验。

如今，我国的STEM教育正处于快速发展阶段，各位专家学者不断为STEM教育实践提出理论指引方向，而在教学实践中贯彻STEM理念依旧任重而道远，我们一线教师仍需继续努力，进一步探索将STEM理念融入教学的方式，为培养出国家和社会需要的技术型、创新型人才而不断努力。

参考文献：

[1]杨博衍.浅议STEM教育对学生科学素养培育的影响[J].苏州教育信息化，2018（3）：24-26.

[2]杨建霞，王飞，王玥，等.以STEM理念建构“DNA双螺旋结构模型”[J].中学生物学，2018（11）：27-29.

[3]李学斌.基于STEM理念的初中生环保责任意识培养路径初探[J].中学生物教学，2018（10）：18-20.

编辑 高 琼