STEAM理念下的初中生物拓展探究

李 茵

(广东省广州市育才中学 广东 广州 510080)

1.在STEAM理念下引导学生进行生物学拓展探究的原因

STEAM代表着科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)、艺术(Arthritis)、数学(Mathematics)。STEAM教育就是集科学、技术、工程、艺术、数学多学科整合的综合教育。强调对这五个领域进行交叉融合，重视实践操作，打破了学科之间的界限，与过去传统的单学科、重书本的教育理念有很大区别。STEAM教育具备跨学科性、体验性、情景性、协作性、设计性和艺术性六个核心特征。[1]

一直以来，传统的学习习惯是分科学习，并把课堂学习作为生物学习的全部，在学习过程中只围绕着教材中某一个知识点进行学习。就算是新课改后，教材加重了探究的内容，但因课时较紧，内容较多，教师在课堂教学过程中很难对探究内容讲深讲细，也难以进行拓展。探究内容与学生的生活实际联系较少，学生在课堂学习后没有在生活中运用相关知识，也没有通过探究进行拓展学习。因此学生不能主动参与探究学习，仍是被动接受知识，这就无法形成严谨的科学态度，难以养成学科思维的习惯，难以促进学生学科核心素养的养成。

因此，笔者运用STEAM理念引导学生进行生物拓展探究，通过教学活动融合科学、技术、工程、艺术、数学各学科领域，帮助学生提高收集和处理信息的能力、分析和解决问题的能力、获取新知识的能力、交流与合作的能力。通过将教材上的知识点与学生的生活实际相结合，激发学生的学习兴趣，使学生通过自身的思考与努力获得探究的结果，最终实现对知识的自行吸收。

笔者重点围绕STEAM教育六个核心特征中的跨学科性、体验性、协作性设计了不同的教学活动，引导学生进行生物学拓展探究。

2.在STEAM理念下引导学生进行生物学拓展探究的策略

2.1 STEAM理念下学生进行生物拓展探究的活动流程。

2.2 跨学科性。跨学科性是STEAM教育最重要的核心特征。要求教师在STEAM教育中，不能再将重点放在某个特定学科或过于关注学科界限，而要将重心放在待解决的项目问题上，强调利用科学、技术、工程、艺术、数学这些学科相关知识解决问题，实现跨学科的教育目标。

学生在课堂上学习了人教版生物八年级上册中第五单元《生物圈中的其他生物》第四章《细菌和真菌》第五节《人类对细菌和真菌的利用》后，笔者在STEAM理念下，结合学生生活中常喝的酸奶，设计了一个制作并销售自制酸奶的拓展探究活动。

在探究过程中，学生首先要了解生物学中乳酸菌的相关知识，掌握利用乳酸菌制作酸奶的方法及步骤；然后运用数学方法计算制作酸奶所需的各种材料的比例及用量；接着在包装设计时要进行艺术创作，使酸奶包装更美丽生动，吸引眼球；学生在制定宣传方案时要运用语言艺术，创造新颖妙趣的广告语，提高人们的购买兴趣；最后学生在销售过程中选用漂亮的容器，注重产品的摆盘，展示出产品最吸引人的状态，然后用生动的语言向人们推销产品。

从案例中看出，笔者只是作为一名引路人，引导学生把课堂上所学知识进行拓展探究。在探究过程中，学生把生物、语文、数学、艺术等学科知识进行整合和运用，很好地体现了STEAM教育的跨学科性。当学生最终通过自己努力把自制酸奶销售出去后，心里充满了成就感，会对下次的拓展探究活动充满期待，慢慢地，学生就会更主动地进行探究学习。

2.3 体验性。STEAM教育比传统教育更强调让学生动手、动脑，主动参与学习过程。教师为学生提供动手实践的学习体验的机会，学生运用各学科知识应对实际问题，发现、设计、创造、建构、合作并解决问题，因此，STEAM教育具有体验性特征。学生体验习得知识的过程中，不仅获得结果性知识，还学习到包含在项目问题解决过程中的过程性知识。[2]

无土栽培是人教版生物七年级上册教材第三单元《生物圈中的绿色植物》第二章《被子植物的一生》第二节《植株的生长》附属的科学技术社会与课外实践的内容。学生学习了植株的生长以及植物生长需要的营养物质后，通过无土栽培来对以上知识进行巩固和应用。

笔者在STEAM理念下引导学生对无土栽培进行拓展探究，让学生体验无土栽培的过程。在探究活动中，笔者只向学生提供瓜果类蔬菜用无土栽培原液和叶菜类蔬菜用无土栽培原液，以及配制过程中所需的实验仪器，告知学生由原液配成栽培营养液的比例。除此之外，与无土栽培相关的其他知识、无土栽培的方法和步骤需要学生进行自主学习，其他的材料用具要由学生自己准备。

学生在探究过程中需要自己去查找、收集、整理有关无土栽培的相关知识，了解并掌握利用原液配制营养液以及用水培方法对蔬菜进行无土栽培的方法和步骤，自行准备无土栽培所用容器，并对其进行一定的处理以便使用。当学生做好前期准备工作后，就开始以小组为单位进行无土栽培的实操。学生在探究过程中会发现很多问题，然后通过自己的体验找到解决的方法。例如，学生准备了很多废弃的塑料瓶作为无土栽培的容器，但在第一次栽培后发现，在同样条件下，不透明塑料瓶里的菜苗长得比在透明塑料瓶里的好。笔者引导学生去思考并找出原因是因为透明塑料瓶里的营养液比不透明塑料瓶里的更易蒸发，导致菜苗根部接触不到营养液，营养跟不上，所以长势不好。学生在以后的栽培过程中就都改用不透明的塑料瓶，获得了很好的效果。

在探究活动中，学生亲身体验了无土栽培的全过程，体现了STEAM教育的体验性。对于学生来说，收获的不仅仅是课本上的无土栽培这一结果性知识点，还学习到蕴含在项目问题解决过程中的过程性知识。学生通过这次探究活动的体验，收获到自己亲手种植的蔬菜，从而激发了自身浓厚的学习兴趣，提高了观察能力、创造力。

2.4 协作性。STEAM教育具有协作性，强调在小组合作中相互帮助、启发，进行群体性知识建构。STEAM教育中问题的解决离不开其他同学、教师或专家的合作。在解决问题的过程中，学生需要与他人进行交流和讨论。STEAM教育的协作性要求学生以小组为单位，共同收集和学习相关资料、提出和验证假设、评价学习成果；同时学生通过交流讨论找出完成学习任务的方法。[2]

学生在学习生物人教版七年级下册第四单元《生物圈中的人》第二章《人体的营养》第二节《消化和吸收》的过程中，了解到人的小肠内有各种消化酶，其中有蛋白酶。但教材中没有提到植物中也有蛋白酶，也没有进一步讲解蛋白酶的相关知识。为了拓展学生的知识面，也为了让学生更深入地理解蛋白酶是如何分解蛋白质的，笔者设计了《吃硬币的果冻》这一拓展探究活动。

在前期准备过程中，笔者引导学生分组，把任务具体化，通过查阅文献资料的方法进行自学。学生分组，负责查找、收集不同领域关于蛋白酶的相关资料，然后一起对收集到的内容进行整理。此时，需要学生之间的协同配合，学生先与同伴交流收集的资料，然后再与同伴一起对资料进行讨论、分析、整理，最终获得关于蛋白酶的相关知识。然后，学生在笔者的引导下共同商讨、设计出利用果冻和硬币来检验蔬果中蛋白酶的探究实验。学生在探究实验过程中分工合作，有的负责制作果冻，有的负责榨取蔬果汁，有的负责观察和记录，只有各施其职，探究实验才能顺利地进行。探究实验结束后，探究活动并没有结束，笔者要求学生以魔术的形式向其他同学或家人表演《吃硬币的果冻》，这样学生就要进一步地与他人进行表达和交流。

学生在小组合作完成拓展探究过程中体现了STEAM教育中的协作性，学生在组内交流过程中相互尊重，善于聆听，乐于助人，与本组成员共同提高，共同分享成功的喜悦，培养了学生的良好品质。学生通过成员之间的表达和交流，大胆地将自己的疑惑和见解通过语言表达出来，在交流过程中主动与别人交往，形成自己独立思想的能力，促进了学生的全面发展。

3.探究实践反思

笔者以STEAM教育理念为指导，结合生物学科学核心素养，将科学、技术、工程、数学 、艺术等学科与生物学有机融合，围绕着STEAM教育的六大核心特征中的跨学科性、体验性、协作性设计了不同的拓展探究活动，引导学生进行生物学拓展探究。例如，在制作酸奶的案例中，引导学生把课堂上所学知识进行拓展探究，把生物、语文、数学、艺术等学科知识进行整合和运用，很好地体现了STEAM教育的跨学科性。在无土栽培案例中，学生亲身体验了无土栽培的全过程，体现了STEAM教育的体验性。也激发了学生自身浓厚的学习兴趣，提高了观察能力、创造力，也拓展了视野。学生在《吃硬币的果冻》拓展探究活动中都有表现自我的机会，在小组合作过程中相互尊重，善于聆听，乐于助人，与本组成员共同提高，共同分享成功的喜悦，体现了STEAM教育中的协作性。虽然三个拓展探究活动的内容不同，但都突出了学生在探究中的主体地位。在STEAM理念下，教师创造机会激发学生的学习兴趣，发展学生主动探索的能力和培养学生的创新意识。学生通过跨学科的融合，在解决实际问题的过程中，由被动接受学习变成自主学习和合作学习，不仅得到结果性的知识，还获得过程性的知识，从而改变了知识结构，提高了学科核心素养。