“STEM”教学理念与高中生物学深度学习的融合

王金泉

摘 要：在新课改的影响和推动下，对高中生物教学提出了全新的要求，教学创新也迫在眉睫。要求教师要充分借助STEM这一教育理念帮助学生获得更好地学习和发展，有效突破传统教学活动中存在的各种不足，激发学生对生物课程学习的兴趣，调动起学习的积极性和主动性。基于此，本文就针从论述STEM教育理念的概念出发，从讲解生物科学、培养生物操作技能、理论结合实践、方法传授几个方面论述了STEM教学理念与高中生物深度教学的结合策略。

关键词：高中生物;教育理念;深度学习;融合

高中生物学科在这一阶段的教学体系中占据了重要地位，会涉及很多方面的知识，对学生能力的要求也有一定程度的拔高。在具体的教学活动中，为了帮助学生获得更均衡的发展，教师要结合艺术、数学、技术等多个方面展开对学生的教学引导，采用全新的教育理念，更好地帮助学生活跃思维，激发学习的欲望和潜能。与此同时，教师也要高度重视STEM这一新型教育理念的积极作用，把STEM教育与高中生物深度教学有机结合起来，从而带给学生更独特且深刻地学习体验，提高高中生物教学的质量和水平，最终推动学生生物学科素养培育目标的稳步实现。

一、STEM教育理念的分析和概述

STEM是一种全新的教育理念，其倡导开展综合性的教育，具体来说，STEM教育也不仅是单纯的一个词，而是科学、技术、艺术、工程及数学等英文单词的缩写，也可以说，这种教育理念，其实是将以上五种教学有机结合起来的一种新型理念。而且这种教育理念最早起源于美国，其最初的目的是要把各门学科有机联合起来完成教育引导，有效突出教育的综合性，加强对学生能力的培养，在有限的课堂时间内帮助学生获取更全面的知识，找准学习的方向，实现培养学生综合素质的目标。相对于传统的教育理念来说，STEM教育最突出的特点就是充分借助学生的思维和情感投入，使得复杂的学习内容变得简单化，帮助学生在理解的基础上不断丰富自身的知识储量，巩固自身的知识体系，推动学生各方面能力的均衡发展，是培养全面型人才的重要支撑力量。

二、STEM教育理念与深度教学之间的关系

从STEM教育理念与深度教学的特征来看，二者都是在新时期教育背景下出现的一种新型理念和培养目标，同时也是广受热议的两个教育话题。尤其是在深度教学活动提出之后，在一定程度上预示着我国教育模式将发生巨大的改变，并向着更高级的人才培养模式进发。充分借助STEM教育理念，可以把多种综合内容整合在一起，进而帮助学生在有限的课堂内锻炼思维，提高学习能力。[1]因此，从发展的角度来看，二者之间是通力合作、相互促进的关系，而在深度学习的基础上开展STEM教育，能使得教学的效果更加显著，帮助学生在潜移默化中获得更深刻地感染和熏陶，进一步确保教学目标的顺利实现。

三、STEM教育理念与高中生物深度学习的结合

（一）采用科学的方法展现STEM理念科学性的特点

在高中阶段的教学活动中，借助生物科学的方法也就是引导学生通过科学合理的方式和途径获取更科学的生物知识，其实这也是获得新知识的主要辅助工具，在深度学习过程中是经常用得到的。只有结合STEM理念的科学性特点完成更加深入的教学，才能培养学生的开放思维，推动学生自主学习和探索能力的提升。

比如在学习到高中生物“分子与细胞”以及“遗传与进化”这两个模块的知识点时，教师就要更好地融合STEM教育理念的科学性完成由浅入深的教学引导。在这节课程的教学活动中，教师既要保证教学内容的科学性，同时还要注重教学方法和学生学习方法的科学性。具体来说，教师可以充分借助观察法、实验研究法、定量分析法、定向分析法等多种综合性的教学方法带领学生畅游在知识的海洋中。如针对“分子与细胞”这类知识点的学习，教师必须引导学生亲自动手实践，在实验操作中更好地观察每个细胞的结构，正确地认识到细胞核、细胞壁、细胞膜等细胞单位，而针对“遗传与进化”这类抽象知识点的学习，教师则要通过更加科学的方法引导学生学会计算遗传的概率，要能够准确地掌握不同染色体与遗传之间的紧密关系。与此同时，当教师在讲解完生物概念知识之后，教师就要为学生提供更加科学的研究案例，并且留出足够的时间引导学生以小组为单位完成深入地探究学习，以此来增强学生的学习体验，突出学生在学习活动中的主体地位。在这之后，教师也要采用科学的方法帮助学生答疑解惑，化解学生对生物课程学习的抵触心理，这整个过程中都会明显的突出教学活动的科学性，也能引导学生在探究学习活动中树立科学意识。除此之外，为了让生物教学活动更贴合学生的生活实际，符合学生的认知能力，教师也要整合生物课程最新的热点知识来完成讲解，在学生熟悉的事物中强化学生对生物概念的认知，让生物知识可以真正内化于心，确保在更科学的教学方法下顺利完成不同课程的教学要求和任务。

（二）在培养生物技能中展现STEM理念技术性的特点

在高中生物课程的学习中，实验扮演了重要的角色，而为了更好地提高生物课程教学的质量和水平，对实验操作也是有一定要求的。为此，在具体的教学活动中，教师要着重培养学生的生物操作技能，帮助学生在实验中感受生物课程学习的乐趣，在展现STEM理念科学性的同时突出生物教学活动的实效性。[2]

比如在學习到高中生物“绿叶色素中的提取和分离”这一实验的过程中，就需要教师着重培养学生动手操作的能力，要求学生按照规范完成简单的实验操作，在实验中总结实验现象，归纳概括实验原理，以此来不断强化学生解决问题的意识。相对于这种比较复杂的实验来说，教师要给予学生更加专业的指导，为学生传授更加熟练的操作方法。在这个实验中，需要借助毛细吸管来提取绿叶的细线，但是大部分学生在划分细线的过程中，往往由于操作不当会被毛细吸管割伤，为了避免对学生的伤害，在实验中就可以借助小毛笔来代替。在这种情形之下，教师还可以更好地把实验课程与STEM教育理念有机结合起来，借助情景的创设来激发学生对实验过程研究和分析的欲望，教会学生正确地运用实验器材，在更专业的操作性指导活动中帮助学生明确自己在学习中存在的不足。与此同时，为了加深学生对这一实验和生物知识的理解和记忆，教师还可以充分借助多媒体技术的优势在课堂上为学生播放相关的视频演示，通过暂停、慢放等功能为学生更加直观具象地展示实验操作的每一个步骤，不断强化学生对生物知识的掌握程度，有效克服教师实验技术不够完备的劣势。而且，借助这种教学方法，不但能更好地突出教学活动的技术性特点，还能改变传统生物教学枯燥乏味的弊端，是推动教学质量和效率提升的重要途径，且对学生核心素养的培育也起到了重要的推动作用。

（三）通过理论结合实践展现STEM理念工程性的特点

在高中生物教学活动中，STEM理念与深度教学融合过程中展现出的工程性特点可以理解为生物知识在生活实践中的应用。为此，教师要高度重视理论与实践的结合，引发学生的理性思考，培养学生学以致用的意识和能力。[3]

比如在学习到高中生物“探究生长素类似物，促进插条生根的最适浓度”这一知识点的过程中，教师可以在实验操作环节融入STEM理念工程性的概念，使得教学活动更加缜密且具有实效性。在这节课堂上，教师可以充分利用课堂提问来引发学生的思考，借助“植物的根为什么总是朝着地的方向成长呢？而植物的茎又为什么朝着反方向生长？”这样的问题帮助学生高度集中注意力到课堂上，并引导学生结合自己之前所学的知识进行分析和理解。在这一过程中，教师要认真观察学生对知识迁移运用的能力，最后作出总结归纳，并告诉学生这是一种潜在的自然规律，在我们日常生活中这类知识点的运用是非常常见的。而当学生更好地认识到生物课程与日常生活之间的关系之后，教师就要引导学生结合自己的生活经验完成相关的实验操作，检验课堂上所学的生物定律。这样一来，就能让学生更加积极主动地参与到实践学习活动中，在理论学习的同时引导学生由浅入深地完成实践的过渡，更好地突出STEM理念工程性的特点，这对于培养学生的动手操作能力和自主探究意识都有着突出的作用，是帮助学生养成良好的学习习惯，构建完整知识体系的关键一步。

（四）在把握教学方法中展现STEM理念艺术性的特点

在高中生物教学活动中，教师要采用更加科学的方法加强对学生的引导，提高教学的针对性。通过在生物课堂上融入导入艺术、讲解艺术和总结艺术，就能确保每个教学环节的精准衔接，帮助学生在学习课堂上做到游刃有余。[4]

比如在学习到高中生物“DNA是主要遗传物质”相关知识点的过程中，作为新时代的教师，在开展具体的教学活动之前，要根据教材内容完成PPT课件的设计，在这一过程中就要高度重视教学方法，艺术性的特点。在备课过程中，教师要在熟读教材的基础上整合这节课程教学的重难点，挑选出适合这节课程的教学方法。在具体的课堂上，教师要运用“之前我们学习到蛋白质是生命活动的基础，而为什么说DNA是主要的遗传物质呢？”这样的问题引发学生的思考，帮助学生在回顾旧知识的基础上快速进入新的学习状态，以此来突出语言导入艺术的灵活性。接下来，教师就要利用好多媒体技术的优势完成重难点知识的分步讲解，强化对课堂教学节奏的把控，让学生真正感受到学习是一个循序渐进的过程，在更加直观清晰的講解方式中帮助学生理清学习的线索，找准学习的方向。这样一来，就能有效克服学生对生物课程学习的抵触心理，实现完美的教学过渡，在STEM理念艺术性的支撑下让高中生物课堂散发新的生机和活力，最终按时按质地完成教学任务，推动学生生物核心素养的均衡发展。

（五）在学科整合中展现STEM理念数学性的特点

各门学科之间本就有着各种各样的潜在联系，把数学更好地与生物学科整合在一起，能够更好地发挥STEM理念数学性的优势，提高学生数据分析和建模的能力，让高中生物课程的学习变得更加简单轻松，进而帮助学生树立学好生物课程的信心，坚定学习的目标，以更加饱满的热情参与到更具深度的学习活动中。[5]

比如在高中生物课堂上，教师可以要求学生完成一次关于“DNA双螺旋结构模型”设计的学习活动，在这一过程中检测学生对知识的把握情况，进而总结下一阶段的教学任务。针对这一内容的教学，学生需要掌握双螺旋结构模型绘制的原理是什么，改进的方法有哪些，最后能取得怎样的效果？要引导学生借助数学课程中学到的思想方法来完成相关生物结构的绘制。除此之外，教师还要引导学生认识到生物课程中计算呼吸作用与光合作用所需的能量、计算形成精子和卵细胞的种类以及计算遗传病的发病率等，这都是与数学课程有着紧密联系的内容，需要学生融会贯通各门学科的知识才能更加快速高效地解决问题，在学校活动中获得更多地成就，树立学好生物课程的信心，并坚定学习的目标。这样一来，不断能完成更加浅显的知识教学，还能促进学生各方面能力的发展，培养学生良好的学习品质，为培养其深入学习的意识和能力做好充分准备，同时也是学生自我完善，自我发展的重要支撑力量。

总而言之，在课标改革的背景之下，高中生物教学活动的发展也要做到与时俱进。在具体的教学活动中，教师要充分加强STEM教育理念与深度学习的融合，要明确这一理念教学的重点不是针对单一的学科，而是要引导学生掌握学科之间融合的方法，倡导学生借助跨学科的思维完成对问题的分析，更加高效地找到解决问题的方法。与此同时，还要充分发挥学生主观能动性的优势，给予学生自主学习的时间和空间，引导学生树立自主探究的意识，在原有的基础上不断实现自身的价值。进一步凸显STEM理念的积极作用，确保高中生物课程的教学目标得以顺利实现，推动学生综合素质的提升，为培养综合型的人才做好一系列的教育指导工作。

参考文献

[1]王晓华.基于核心素养的STEAM课程在高中数学中的开发与应用研究[J].中外交流，2019，26（27）：215-215.

[2]韩会斌.基于核心素养的高中生物课堂教学研究[J].读与写（上，下旬），2019，16（17）：170-170.

[3]张志祥、王颖、赵沛荣.STEAM视野下生物学学科核心素养培育的“项目式”实践探索——以“校园植物资源的调查与应用”为例[J].中学生物学，2020，36（2）：127-129.

[4]余鸿婷.基于STEAM理念的生物实验教学——以“微生物的实验室培养”为例[J].实验教学与仪器，2020（6）：18-20.

[5]龚洁莹.论STEAM教育与核心素养的对接[J].知识文库，2019，（10）：240-240.