基于STEM理念的高中生物实验教学

摘 要：随着社会步伐的前进和科学技术的提高，为了能提高教师的上课效率以及学生的上课效率，一系列的理念被运用到教师的教学中，以便学生能够更简单地接受教师所传授的理论。STEM教育理论是基于当代教学环境提出的一种新教育理论，能够大大提升教师的上课效率。重点讲基于STEM理念的高中生物实践，以“酵母细胞的固定化”教学实验当做探索主题。

关键词：STEM理念;生物实验;酵母细胞的固定化;实践;探究

STEM简单理解，就是科学、技术、工程和数学的第一个字母的组合。STEM教育就是对科学、技术、工程和数学的训练。STEM教育不仅能帮助学生打好坚实的知识基础，还能够帮助学生开拓创新与实践方面的能力，为中国社会培育创造型的高技术人才。STEM的教学理念就是将四门学科紧紧地联系在一起，形成一个综合体系，以期培养出更多的综合型人才。

一、提出问题，做出假设

做实验最基础的一步就是提出问题并作出假设，这步做到位，就可以为接下来的步骤打下非常好的基础。这在整个实验中起着统领的重要作用，同时，通过自己的认真思考提出问题，作出合理的假設，在一定程度上可以充分激起学生对实验实践的兴趣，从而完全调动学生的主观能动性，让学生的思想与行动都充分投入实验探索中。教师在平常传授知识的过程中也应当充分运用STEM理念，以充分激发学生的兴趣，在很大程度上提升学生的上课效率，教师也应当避免枯燥无味的课堂，不活泼的课堂无法充分激发学生的上课兴趣。在“酵母细胞的固定化”的教学实践与探究中，教师可以先用一段酵母菌发酵酿酒的视频引起学生的兴趣，从而激发学生对本实验的思考与探索实践。这样本次实验就有了一个十分良好的开端，非常利于后续教学的进行。

二、分析讨论，设置办法

学生做出自己的假设之后，就要通过小组讨论各抒己见，通过不断地融合讨论想出合适的方案。在这个过程中，教师可以适当地引导学生思考一些科学方法，但总体上还是以学生为主，要让学生有充足的思考时间，最后确定最适合这个小组的可以进行实验的方案与技术方法。教师在引导学生时，一定要确保学生可以有效地理解。在这个实验中，对照与单一变量原则是探索实践的方法基石。教师可以通过易懂的问题逐步引导学生设计方案。例如：如何设计实验简便和有效;如何控制实验中的环境条件是有氧还是无氧;如何检测本次实验的结果;如何测定实验因素;如何控制本次实验中的变与不变量，等等。在小组学生讨论整合之后，再通过与教师的讨论，最后整合出一套完整的方案，这样的教学方法既可以让学生理解最后设计出的实验方案，又可以让学生充分加入到本次实验当中，充分激发学生对本次实验的兴趣，这对培养学生的实践探索能力是十分有效果的，也充分体现了STEM的教学理念。

三、动手实验，观察现象

教师可以让学生通过动手实验充分理解与进一步学习教师所要传授的理论知识，教师在学生正式进行实验之前，告知学生实验要求与如何进行实践，以及如何正确进行观察和记录。这个过程不仅可以使学生进一步深刻理解理论知识，而且可以通过这个过程学习到新的本领，是一个非常重要的过程。本次实验相对来说是比较简单、易操作的，学生可以通过小组合作完成这个实验。教师在学生完成实验的过程当中，要帮助学生解决难题，例如，难操作的方面和学生不易理解的问题等，确保学生所做的每一步实验都是有理可据的，这对学生来说才是最好的传授知识的方法。在学生遇到难题时，教师要做的是引导，为什么这样做，而不是直接替他们动手，这对学生的发展是极其不利的。培养液的配置与自变量的控制以及因变量的测验等观察，都是本次实验的重点以及关键，教师一定要密切注意学生的动手。同时，这也是充分考查学生能力的一个过程。

四、分析数据，得出结论

学生在观察实验现象的同时，一定要及时做好数据记录，这也是做实验的关键，倘若没有及时做记录，那么前期的努力都将付之东流。教师引导学生对所记录数据进行合理分析，这也是提升学生探索能力的一个重要过程，学生在得出结论之后，可以与学生先前所做的假设做对比。学生还可以通过深入思考实验结果是否符合常理，实验误差的大小以及原因，最后得出本次实验的结论：酵母菌在有没有氧气的情况下都可以进行细胞呼吸，酵母菌在没有氧气的情况下进行呼吸会生成酒精。

五、结束语

STEM理念与“酵母细胞的固定化”实践结合，充分融合了当代教育环境下教师与学生之间与知识的关系，可以有效培育祖国发展需要的高技术人才。

参考文献：

[1]华激文.基于STEM理念的生物实验教学：“酵母细胞固定化”的教学实践与探索[J].中学生物教学，2017（1）：41-43.

[2]郭琪琦.基于STEM理念的高中生物实验教学改进策略：以“探究环境因素对光合作用强度的影响”为例[J].中学生物教学，2019，312（13）：36-38.

注：本文系甘肃省教育科学“十三五”规划2020年度一般课题“基于STEM教育理念的高中生物学教学设计与实践研究”（立项号：GS[2020]GHB1476）与甘肃省定西市教育科学“十三五”规划2020年度课题立项名单“基于STEM教育理念的高中生物学实验教学的实践研究”（立项号：DX[2020]GHB462）的成果之一。

作者简介：龚娟娟（1984—），女，汉，甘肃岷县人，硕士研究生，一级教师，甘肃省岷县第一中学。