应用STEM理念培养学生的实践创新能力

○ 临泽县第三中学

STEM是科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)和数学(Mathematics)四门学科英文首字母的缩写。STEM教育是以数学作为技术与工程学科的基础来认识世界,解释自然界的客观规律,并在尊重自然规律的基础上改造世界,解决社会发展中遇到的问题,达到为人类发展谋求利益的目的。STEM教育更是倡导个性化和创造力的发展,同时也特别提倡学科之间的整合和融合。

实验和问题,是STEM教育的有效载体,实验活动可以充分培养学生在技术、工程方面的素养,进而使学生STEM方面的素养得以培养。下面笔者谈谈自己在生物教学中应用STEM理念培养学生实践创新能力的一些做法。

一、穿插活动课内容,激发学生的实践创新意识

中小学生对各种各样的事物都充满了好奇,这种好奇心总是驱使他们想通过一定的方式来了解周边的事物。面对这种情况,教师根据教学内容穿插相关的活动课内容,引导学生去观察、思考,寻找解决问题的合理方法,刺激学生产生学习的兴趣,激发学生的实践创新意识。

例如,我在“膳食指南”一课的教学中,穿插了“关注身边包装食品,树立健康生活理念”的活动,让学生对日常生活中常吃的小包装食品的原料、添加剂、生产日期、保质期、许可证号等信息进行整理;对附近小超市或商店的小包装食品进行调查,了解身边常见的“三无”食品,记住其名称,并与同学分享。

任务安排以后,学生纷纷上网查找有关食品添加剂的相关资料,了解天然添加剂和人工合成添加剂的种类、作用、用量、危害等,认识一些常见的符合国家规定的食品添加剂的名称;搜索了有关包装食品造成危害事件的文档或视频,从而充分认识食品安全问题给我们的健康造成的危害,进而寻找解决食品安全问题的措施,制定切合实际的解决食品安全问题的方案。然后利用课余时间对前期所收集的资料进行整理,在课堂上讨论并总结活动的成功与不足及自己的收获,探讨合理解决这些问题的方案,整个过程涉及到了STEM的相关知识。通过这样一个具体的活动,不但调动了学生探索知识的积极性和主动性,培养了学生的动手操作能力,也有利于培养他们的实践创新素养。

二、注重实验过程,培养学生实践创新能力

初中生物课本上的许多实验都源于生活,与我们的日常生活息息相关,课堂上可以让他们按照科学探究的一般过程,设计实验方案并进行实验,以此提高学生动手操作实验的能力,树立自信心,让学生身临其境,体验一些生物现象的发生、发展以及变化的全过程,感受自己劳动实验的艰辛,体验实验成功后的幸福和喜悦。更重要的是应用STEM理念培养学生获取信息、分析数据、处理信息的综合能力,进而培养学生的实践创新能力。

例如,我在“探究种子萌发的外界条件”的实验教学中,让学生把常见的一些种子如大豆、玉米等种子带到学校里,让学生从科学探究实验的一般过程入手,提出问题、作出假设、实验、得出结论、表达交流,按完整的流程让学生以小组为单位完成这个实验。在实验的过程中,学生会遇到一些问题,进而想办法解决这些问题,而解决这些问题的时候,学生就会有目的地查阅资料,上网搜集资料,然后对自己所收集的资料进行分析、取舍,最后留下与实验密切相关的资料。学生在收集、分析、处理这些资料的过程中,会综合应用STEM的相关知识,使他们的实践创新素养在潜移默化的过程中得到了培养。

三、引导学生主动提出问题,通过问题教学培养学生的实践创新能力

生物涵盖了诸多方面的知识,如数学、化学、技术等领域的知识,对于我们的日常生活来说是非常有用的。在教学中要充分利用问题创设平台教学生,利用生物知识解决现实生活中的问题,帮助学生开拓创新,鼓励他们尝试、创造、创新。

例如,在“植物的光合作用”的教学中,在学习光合作用的产物的相关知识时,需要让学生通过实验探索或验证光合作用的产物,特别是在验证光合作用产生氧气的过程中,难度较大,但我们可以引导提出一些问题,进而一步一步地解决问题,最终达到理解知识的目的。如,可以引导学生提出光合作用产生的气体是氧气吗,怎样来验证?如果带火星的小木条不复燃,是否意味着产生的气体不是氧气?要使带火星的木条复燃,氧气的浓度至少要达到多少?为什么有些小组同学做实验时产生气泡的速度较快而有些小组较慢,这与什么因素有关?

这些问题在课堂上可能不会被全部解决,可以留给学生利用课余时间查阅书籍或上网查阅。学生通过查阅获得相关信息以后,还需要对所获的信息进行处理,而在处理这些信息的时候,需要运用STEM方面的知识。通过这样的活动,不仅开阔了学生的视野,还使学生的技术、技能在问题的解决中得到发展,得到创新,同时培养了学生的实践创新能力。