基于STEM理念的教学课例研究——以“制作酸奶”为例

王 燕

（湖南幼儿师范高等专科学校 湖南常德 415000）

STEM教育是一种基于对科学、技术、工程、数学等方面人才需要、强调跨学科的学习模式。和传统单一学科教育相比，STEM教育重实践，将重心放在特定的具体问题或项目上，鼓励以工程思维解决现实世界的问题，强调知识的综合运用，注重创新性思维和综合素质的培养。本文将STEM教育理念运用于常规的生物课程教学过程中，以期优化课堂教学，为STEM教育的本土化探索提供思路。

一、教学设计的基本流程[1]

以“自主、合作、探究”为主的探究式学习充分发挥学生的主体性，有助于深入理解和掌握相关的知识与技能，培养创新思维和能力。本文在探究式教学的基本模式基础上融入STEM进行教学[2]，流程如图1。

图1 教学流程图

二、基于STEM理念的课程设计

（一）课程教学目标的描述

依据科学素养培养总目标，本课例的教学目标[3]可以分解如表1所示。

表1 “酸奶的制作”教学目标分解

（二）教学过程

教学环节一：创设情境，引出主题

（1）教师播放动画，创设情景：今年你家附近的一个奶牛场鲜奶产量大幅提升，导致每天有大量牛奶滞销。有人提议可以将剩余的鲜奶加工制成酸奶，但是老板不知道如何制作酸奶，他向你寻求帮助，希望你能帮他出具一份酸奶制作的工艺流程。（2）教师提出问题：想要制作酸奶，我们需要知道哪些知识呢？（3）组织学生观看视频，思考并写出由鲜奶制成酸奶过程中需要了解的知识以及需要解决的问题。

【设计说明】创设情境可以让学生在一定的情境中激发已有的相关经验，促进新知识的建构[4]。通过创设牛奶过剩滞销这一问题情景，可有效地将学生注意力聚焦到“探究酸奶的制作工艺”这一具有挑战性的工程问题上来。

教学环节二：明确生物知识核心概念[5]

（1）学生在教师的指导下思考提出问题，教师整理补充并记录：①酸奶的成分和制作原料；②酸奶的制作原理；③乳酸菌的代谢和特点；④乳酸菌种类及其制备；⑤酸奶制作的传统工艺流程；⑥影响酸奶品质的因素。（2）展示学习任务评价标准量表，按小组分派任务，组织学生以小组为单位通过阅读书籍资料、文献资料，网页搜索等方式进行自主探究、组内交流。（3）组织各小组代表展示小组学习成果，教师及时作出评价并为小组计分，对于学生搜集不完整的内容及时予以补充并讲解。（4）组织学生对其他小组代表的成果提问，在提问、交流的过程中加深对相关内容的认识和掌握。

【设计说明】新课程标准强调学生为主体，教师为主导，要求在教学过程中将学习的主动权还给学生，充分发挥学生的主体性。在这一环节中，通过任务驱动法调动学生探究的积极性，在这个过程中，学生获得的知识不是老师灌输给他们的，而是通过主动学习而获得的。这一过程不仅加强了学生搜索和处理信息的能力，更增强了学生解决问题的能力。

教学环节三：小组协作设计、实施方案

（1）播放并讲解工厂制作酸奶的传统工艺流程，引导学生思考问题[6]影响酸奶品质的因素有哪些？（2）引导学生回忆酸奶制作过程并说出影响酸奶品质的因素，并记录。（3）展示酸奶工艺条件的感官评分标准（参照国标—GB2742—85所列项目制定）（4）引导学生以小组为单位进行头脑风暴，探究酸奶制作的工艺流程问题[6，7]：①制作酸奶时要不要放糖？放哪种糖？②用于制作酸奶的乳酸菌用哪种效果好，用量是多少？③发酵时间设置多长？④发酵温度设置多少度？（5）引导学生根据本环节步骤（4）探究的工艺流程问题设计具体的实验实施方案。在此过程中提示如下：要充分考虑变量范围设置的合理性；一般先进行单因素实验。（6）提醒学生实验操作过程中注意安全以及操作的规范性，指导学生在课后以小组为单位开展试验。

【设计说明】本环节主要有酸奶制作工艺探究方案的制定和酸奶制作工艺方案的实施两个活动，其中后者需要学生课下完成。基于STEM教育的设计性和体验性，本环节让学生经历提出问题——作出假设——设计并实施实验——记录分析——得出结论的过程，培养学生方案设计能力、实验操作能力和科学思维能力。

教学环节四：记录与分析数据

（1）学生开展实验探究并记录，定时观察实验现象，通过拍照、录段视频等方式记录变化情况。实验过程中教师时时关注学生实验实施情况，及时提供帮助和支持。（2）实验完成后学生收集实验数据并对实验数据进行分析，从而筛选出最优的酸奶制作工艺流程参数。对于效果不理想的小组分析原因、完善方案，重新实验并记录数据。

【设计说明】基于STEM教育的跨学科性和协作性，让学生以小组为单位实施实验、观察实验变化、记录实验结果，运用统计学相关知识分析并确定酸奶制作工艺最优参数。通过此过程能够充分调动学生的能动性，提升学生搜集数据、分析数据、归纳总结、合作交流的能力。

教学环节五：表达与交流

（1）组织学生汇报本小组探究酸奶制作工艺流程的基本思路和研究过程。（2）组织学生展示酸奶产品，小组之间互相品尝酸奶并打分（打分标准参照表2）。（3）组织学生根据参与度、积极性等表现对组内同学进行互评。（4）开展酸奶制作知识竞赛，深化知识学习效果。

【设计说明】表达与交流贯穿探究式教学的全过程。本环节让学生相互交流、分享实验成果，安排学生汇报实验、互品互评酸奶、知识竞赛等活动，可以使学生获得成就感，从而增强对科学探究的兴趣。在环节最后设置酸奶制作知识竞赛，对学生的知识和技能进行检测，让学生在快乐活动中增长知识。

教学环节六：总结与拓展

（1）引导学生回顾本次活动过程，总结此次活动中的收获与不足，评选优秀小组。（2）引导学生思考实验过程中是否有其他问题值得关注。（3）引导学生梳理问题，形成新的拓展性研究课题，如：我想回家给爸爸妈妈做酸奶，但是家里没有恒温箱，怎么办？奶粉可以用来制作酸奶吗，制作的工艺流程是一样的吗？草莓味的酸奶怎么做？自制酸奶可以保存多久？怎样延长酸奶的保质期？（4）鼓励学生相互讨论，查阅资料后为拓展性研究课题设计实验方案。

【设计说明】本环节注重学生的思维拓展训练，在总结酸奶制作的工艺流程的基础上形成拓展性研究课题，从课堂向课外的延伸，引导学生发现问题并能自主探索运用所学的知识和方法去解决实际问题，从而将STEM教育的跨学科性、开放性和体验性渗透到学生的探究性学习之中，实现STEM理念融与探究式教学的融合。

STEM教育理念走进课堂，对于培养创新型人才有重要意义。在教学过程中我们要有意识地融入STEM教育的思想，激发学生潜能，创新课堂教学模式，拓宽学生的知识与思维，提高学生的综合能力。