高中生物STEM项目活动全过程开展的框架分析

滕孝花 朱浩文

【摘要】在STEM教育理念下，高中生物科技创新活动的开展，可以培养学生的探究能力，激发其揭示科学奥秘的热情，掌握科学研究的一般方法，培养其团队合作能力，从而最终提高学生的生物学核心素养。以“花生根茎水煮液对小白鼠血糖的影响”活动的开展为例，就高中生物STEM项目活动全过程开展的框架做一分析，从中窥见STEM活动的开展对学生思维和技能、情感及态度等方面的培养所发挥出的巨大促进作用。

【关键词】高中生物 STEM项目活 科学素养

一、通过实验探究培养学生的科学素养

首先，是实验的准备工作。在实验开始前，既要对实验的全过程进行设计和论证，也要对实验所用到的实验仪器和材料做好充分的准备。“花生根茎水煮液对小白鼠血糖的影响”探究活动需要提前准备好对小鼠的血糖进行测定的动物血糖测试仪，这是必不可少的实验仪器。

其次，是准备一定数量如100只小白鼠，考虑到实验结果的客观性，需准备两组小白鼠，各组为50只，这两组小白鼠在年龄、体重等方面的差距要控制在一定的范围，还需让雌雄数量相等。接着是对饲养液的调配，制备好“花生根茎水煮液”。

开展实验的过程要遵循一定的程序。每天按时在同一时间给实验组和对照组的小白鼠饲喂同样的等量饲料，给予对照组提供正常的饮用水，而对于实验组提供等量的花生根茎水煮液。每天固定在下午6点测定100只小白鼠的血糖数值，并做好记录。实验时间为1个月。

开展实验探究是STEM活动的核心环节，在此过程中，锻炼了学生的动手能力，也让学生充分体验和感受了科学研究的严謹性和规范性。

二、通过数据分析提升学生的科学素养

对数据进行加工和整理的过程使学生的思维从感性上升到了理性的层次。数据分析包括了数据的统计、数据的处理、数据的转化、数据模型的构建等过程。在这一过程中，既要对实验中记录的100只小白鼠30天的血糖水平进行整理和分析，学习和使用科学的统计数据处理软件，还要建立一定的数学模型，通过柱形图、散点图、折现图、曲线图等多种形式对数据进行可视化展现，从而获得某种规律性的结论。学生通过数据转化，运用分析推理，从不同的角度去发掘数据中的规律，避免了主观臆测，能够理性地按照科学的方法分析问题、发现问题，从而将科学、技术、数学、工程整合成一个有机的整体。学生还可以通过数据差异性的分析，找出各变量间的逻辑关系，从数据中发现问题的本质，进一步构建起一定的数学模型。以“花生根茎水煮液对小白鼠血糖的影响”活动的开展为例，学生通过对实验组和对照组数据的比较，发现花生根茎水煮液饲喂小白鼠后的血糖水平与对照组差异明显，并且其平均值低于对照组，从而能够科学地得出结论。

三、通过对获得的结论进行验证体现STEM活动的价值

通过数据分析学生初步获得结论：一定浓度的花生根茎水煮液对小白鼠的血糖水平具有一定的降低作用。但还有一些问题需要进一步明确：这个结论是否可靠？影响这个结论的客观条件和主观条件有哪些？本实验中各变量之间的因果关系是什么？此结论是否具有普适性和通用性……一系列问题的解决还需按照一定的科学程序从方法、样本、数据等诸多方面进行一一验证，最终让学生逐渐萌发一种新的探究欲望：追索天然植物对降血糖作用机理以及对其有效成分的开发利用。至此，通过“花生根茎水煮液对小白鼠血糖的影响”STEM活动在学生的心中埋下了科学研究的种子。

四、通过展示交流增强学生的社会意识

STEM活动都是与社会生活密切联系，通过探究试图解决一些社会问题。因而，通过展示交流，可以进一步增强学生的社会责任感。

展示交流的形式较多，可以通过撰写小论文、展板、PPT报告、讲座、论坛等形式进行。以撰写小论文为例，此过程既是对学生思维的一次梳理，也是对学生语言文字表达能力的一种锻炼，也是对学生科学论文撰写能力的一种提升。每一种展示交流活动都是对学生能力的一种锤炼，也是对学生进行科学素养培养的一次契机。通过交流，既说明了活动的目的和方法，也探讨了活动过程中的得失成败，也将获得的有价值的结论进行了宣传，对人们的行为或生活提出了一些合理的建议，增强了社会责任感。

以上通过“素描”的形式就开展“花生根茎水煮液对小鼠血糖的影响”STEM项目活动的框架做一分析，从实验探究获取真实数据，运用科学、规范的统计方法对活动数据进行分析和检验，将科学、技术、工程和数学有效整合，彰显了STEM教育理念的科学价值。在此，我们也有必要对STEM教育在生物学科的运用中做一延伸探讨。我们有理由相信，随着教育改革的不断深入和评价体系的逐步科学和完善，STEM教育在生物学科广泛运用的春天必然会来临。

参考文献：

[1]石进德.STEM教育在发展高中生物核心素养中的应用[J].福建基础教育研究，2016，（8）：100.

[2]蔡苏，王沛文.美国STEM教育中社会组织的作用及对我国的启示[J].中国电化教育，2016，（10） ：74.