STEM教育在“血流的管道——血管”一节中的教学探索——以6E教学模式为载体

黄耐明 陈 婷

（1.福建省三明教育学院 福建三明 365000）

（2.广东省佛山市顺德区京师励耘实验学校 广东佛山 528300）

1 “6E”教学模式与STEM教育的“缘起”

STEM教育理念是近年来全球教育界的热点话题之一。随着STEM教育在教学实践中的落实与应用，美国生物学课程研究所（BSCS）提出的5E生物教学模式逐渐暴露出忽视STEM教育中工程学教育的弊端。

2014年，国际技术与工程协会（ITEEA）针对5E教学模式在STEM教育实践中的不足，进行了调整和修改，提出6E教学模式。6E教学模式是由引导（En⁃gagement）、探究（Exploration）、解释（Explanation）、工程（Engineer）、扩展（Enrich）、评价（Evaluation）等6个字母E开头的教学环节共同组成。

2 教学设计与实践

“流动的管道——血管”是人教版初中生物学七年级下册的内容，本节课通过小鱼尾鳍的观察实验，学习血管的种类及其特征等内容，从而掌握人体血管的种类与特征。本节课的教学还需要与急救、注射等生活实际密切联系起来，发挥课程的实践价值和育人意义。

因此，笔者尝试在本节课的教学中运用“6E”教学模式，以人体的急救作为切入点构建问题情境，通过解决急救问题，引导学生掌握血管的种类与组成的相关知识，促进学生获得紧急状况下简单处理伤情的能力，提高学生的科学、技术、工程、素养和解决实际问题的能力。

2.1 引导——创设情境，明确问题

教师构建具有一定刺激性、启发性的情境，为学生提供获取知识、解决问题的背景。问题解决的背景情境首先需要尽可能贴近现实生活，才能够提高学生学习兴趣；同时还需要有明确的问题指向性，使学生能够提出与本节教学内容相符的研究主题。

教师先展示三名伤者的伤口及出血情况示意图。学生通过观察发现：有的伤者伤口出血量较多、较快，血液颜色鲜红；有的伤者伤口出血量较少、较慢、血液颜色暗红；有的伤者伤口出血量极少。教师进一步展示医生对三名伤者伤口的处理方式，引导学生观察医生对不同伤口处理方式的区别，使学生明确血管的类型是影响医生止血方式的重要原因。随后，再呈现一名学生不慎被碎玻璃划破小腿的图片，明确本节课的问题：遇到这种情况，如何为他紧急止血？

2.2 探究——搜集相关信息

教师对学生获取信息的过程进行引导，提供一定的帮助。学生通过理解问题、搜集资料、查阅文献等方式，搜集问题解决所需要的重要信息。

首先，教师提出问题：既然医生止血的方式与血管的种类有关。为了给图片中的同学止血，首先要判断血管类型。那么，怎样判断血管类型呢？教师引导学生通过观察伤口找出判断血管种类依据的线索——血液颜色暗红、血流量较多、出血部位较浅，并追问：哪些证据能够作为依据呢？如何利用这些证据进行准确的判断？学生进一步搜集证据，对线索进行推理。

接着，学生以小组为单位进行分工合作，通过课本和互联网平台搜集血管的种类、特征和不同血管损伤时出现的差异。学生利用搜集的证据对线索进行推理和判断，明确伤者受伤的血管类型。

2.3 解释——知识分享与内化

学生通过小组间交流构建新、旧知识之间的支架，将探索习得的新知识进行内化。各小组派代表对获取的信息进行讲解，粗略地介绍解决问题的方向。

各小组派出代表，介绍本组搜集的证据和本组的判断依据，以及本组的推断结果。第一小组的代表对小组获取的信息进行分享：他们观察到伤口血液的流速是比较慢的，但是血流量较多。通过网络搜集证据，发现血管可以分为动脉、静脉和毛细血管。其中，动脉的血流速度最快，如果动脉受伤时候血液会喷射出来；毛细血管很窄很小，毛细血管受伤时只会缓缓渗出一点点血液；静脉中的血流速度较慢，当静脉破损时血液虽然不会喷射出，但是仍会流出大量的血液。所以，他们判断受伤的部位是静脉。第二小组的代表发言，他们发现伤者留出的血液颜色较深，所以对这个问题进行了搜证，得出：手臂受伤时，血液为暗红色说明是静脉受伤，血液为鲜红色是动脉受伤；血流较快是动脉受伤，血流较慢是静脉受伤。所以他们组认为这个图片中血流缓慢、血液颜色暗红，应该是静脉受伤。第三小组首先对第一组的回答进行补充，他们从书本上看到：毛细血管不仅仅只是小、窄，而且管内空间小到只允许红细胞单行通过，应该说毛细血管是非常小。动脉的特点是管壁厚、管壁弹性大、血流速度快、将血液从心脏送到全身；静脉的特点是管壁较薄、弹性较小、血流速度较慢、将血液从身体各部分送回心脏；最小的动脉和最小的静脉之间靠毛细血管连通。他们同意第一组的结果，根据血流速度判断受伤的血管是静脉。第四组指出，因为动脉是将血液送出心脏的血管，因此冲力较大，动脉受伤时，血液会随着脉搏一跳、一跳地从伤口涌出；但是静脉受伤血流和心跳无关，呈持续性流出的状态。因此，他们认为图中的伤者是静脉受损。

教师对4个小组的意见进行整合，构建动脉、静脉、毛细血管的结构特点与功能思维导图（图1）。

图1 血管的结构与功能特点思维导图

2.4 工程——工程建模与应用

综合多个小组的意见，各小组成员对解决方案的初步构想进行完善，设计并使用工程模型解决问题，不断改良解决方案，使问题的解决方案更加符合实践应用。

学生判断出图中伤者受伤的血管是静脉后，教师引导学生进一步讨论：当静脉血管受伤时，应该采用的止血方式是什么？

教师自制教具，为学生提供简易的医学断肢模型（图2），促进“观察——探究”教学模式的开展。断肢模型主要使用的材料：透明橡胶软管、塑料瓶、泡沫、废旧丝袜等材料模拟人体的血管、皮下肌肉组织、皮肤。学生设计工程学方案，讨论如何对静脉受损的部位进行包扎，并利用模型进行模拟。

图2 自制医学断肢模型

第一组的学生经过激烈讨论后，认为静脉受伤时，应用干净的布类、毛巾折成比伤口稍大的“敷料”状盖住伤口，防止血液持续流出。第二组的学生指出第一组学生方案中存在的问题：仅仅盖住伤口并不能有效防止血液流出。如果要有效止血，还需要用布条或者止血带在伤口离心脏较远的一端进行包扎，加压止血。教师针对第二组学生的答案，进一步提问：为什么需要在心脏较远一端进行包扎？离心脏近与离心脏远两处包扎有什么区别？学生抢答：静脉的特点是血液流回心脏，那么肯定要在血液流经伤口前包扎止血最为有效，因此包扎与心脏较远的地方。第三组学生完善注意事项：包裹的纱布、敷料一定要保持干净，不然可能会造成伤口感染。第四组的学生提出，无论用纱布还是止血带进行止血，紧贴皮肤处需要垫上数层的布料，不然容易伤害到伤者的肌肉和神经。不同组的小组进行发言与讨论，各抒己见，不断完善静脉止血的工程学方案。

2.5 拓展——急救止血方式

在问题的解决过程中，学生可以深入地了解知识的本质，并从知识的学习中衍生出对世界观、人生观、价值观的影响，影响看待与解决问题的态度。

教师引导学生进行知识迁移：除了这样的伤口，如果发现是动脉受损，怎么处理呢？并结合模型，进一步说明：如果是动脉受损，尽量靠近伤口的近心端扎上止血带，应急用干净的布类、毛巾折成比伤口稍大的“敷料”状盖住伤口，紧急加压包扎，在到达医院之前30～60 min之内放松止血带1～2 min；并在处理伤口的同时呼叫救护车。

同时，教师还提出补充问题：拓展急救方式，如果受伤部位在躯体呢？止血带还用得上吗？学生经过讨论与演示，得出的方案是加压包扎法：如果伤口出血量较多、较快，血液颜色鲜红，则紧急止血的方式是：用干净的布类、毛巾折成比伤口稍大的“敷料”状盖住伤口，并同时按压包扎，在处理伤口时紧急呼叫救护车。伤口是静脉受伤，同样应急用干净的布类、毛巾折成比伤口稍大的“敷料”状盖住伤口，加压包扎，同时到医院处理伤口。

2.6 评价——提升社会责任感

通过一定的测量手段，把握学生学习情况，体现教学与生活实践的结合，用理论来指导实践，这是教学的重要方式之一。例如，各小组以海报的形式呈现本组的方案设计，并展示方案的可行性与解决问题的效果。

教师在班级宣传栏中留出一角，作为“注意安全关爱生命”的宣传专题，普及生物学科与急救有关的知识，提高学生的急救意识与掌握基本的急救措施。例如，同学不慎被碎玻璃划破小腿，如何为他紧急止血？并展示小组表达与交流的优秀心得，通过正向的评价，在潜移默化中提升学生关爱生命与健康的意识。

3 教学反思与启示

在教学中，教师要联系生活实践，培养学生分析问题的能力，并将所学知识应用于实际生活中。本节课上，教师利用模型制作，促进学生理解概念之间的联系，从而形成“血液循环的管道系统”的生命观念。学生通过三种血管的学习，树立结构与功能相适应的生命观念。另外，教师渗透健康教育，鼓励学生选择健康的生活方式，养成良好的生活习惯，减少心血管疾病的发生，提高生存质量。学生通过实验操作、模型建构等亲身体验，积累感性经验，进一步培养了尊重自然规律和实事求是的科学思维与科学探究能力。