STEAM教育在初中生物校本课程中的应用

赵雪梅

摘 要：基于STEAM教育理念的课程，以激发学生好奇的天性，发展其主动创新能力和培养其创新意识为目标。STEAM教育理念正在成为我国教育改革的潮流。为了研究STEAM教育在初中生物教学中的应用效果，开展以《神奇的叶脉》为课题的项目式校本课程活动。

关键词：STEAM;初中生物;校本课程;叶脉

初中生物学其目的是为了让学生了解我们所居住的地球及在地球上生存的生物的奥秘和本质。初中生物新课程标准更注重学生的发展和社会的需求，更多地反应生物科学和生物技术的最新发展，更关注学生已有的生活经验，更强调学生的主动学习。

一、STEAM教育概述

STEAM的原身是STEM理念，即科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）的首字母。鼓励孩子在科学、技术、工程和数学领域的发展和提高，培养孩子的综合素养及创新能力，从而提升其全球竞争力。近期加入了Arts，也就是艺术，变得更加全面。

目前我国正处于创新驱动经济发展的重要转型期，对创新型技术技能人才的需求日益增强。STEAM教育理念正在成为我国教育改革的潮流【1】。基于STEAM教育理念的课程，以激发学生好奇的天性，发展其主动创新能力和培养其创新意识为目标。

通常人们认为的STEAM课程的特点体现在跨学科、趣味性、体验性、情境性、协作性、设计性、艺术性、技术增强等方面。笔者认为，教师在进行课程开发时，不应该只看重课程的形式是否具有这些特点，更应该从课程理念的角度去进行评判。例如，学科融合本身不是目的，而是解决现实问题的必经之路。课程的趣味性不应该只是体现在新颖的学习道具、参与方式方面，关键是活动和设计能否激发学生内在的学习动机，问题的解决能否带给学生成就感。体验性不仅仅是要求学生动手操作，更重要的是问题解决的过程中学生是怎样运用已有知识，怎样习得新的知识。

二、STEAM教育在初中生物校本课程中的尝试应用

STEAM教育在我国方兴未艾，在生物校本课程中融入STEAM教育理念，既是一种尝试，也可以为进一步将STEAM教育理念融入面向全体的生物课程提供经验和依据。

以生物校本课总计三课时的《神奇的叶脉》为例，将STEAM教育应用于生物校本课程，主要体现在以下三个环节中，课题情境创设、学习活动设计及实践、学习评价等。

（一）课题情境创设

展示仿叶片结构设计的建筑物，如仿王莲叶子的“水晶宫”、叶式浮桥，仿禾本科植物长叶的筒形叶桥，并对这些建筑物进行相关介绍。为什么仿叶片结构可以造出这些精巧的建筑呢？叶片有什么样的结构特点呢？从认识叶片开始系列活动。

情境创设的目的是驱动学生的求知欲、探索欲，从而让学生积极主动投入到各项学习活动中。

（二）学习活动设计及实践

第一课时：认识叶

活动准备：上网搜集资料，包括叶的分类，叶对于植物的意义，叶片结构等，采集身边常见的叶（注意只在可采集地点采集，也可以是落叶）。

以前述情境创设导入本课。

活动一：叶的分类

1.交流搜集资料时遇到的问题及解决办法，记录同学的巧妙方法。

2.小组展示自己采集的叶，介绍它们属于叶片分类中的哪一类。教师以课件辅助，帮助学生了解叶片分类知识。

3.小组讨论修正组内收集叶片分类的错误之处，并作相应笔记。

4.学生辨认教师展示的校园内各植物的叶图片，说出各属于叶片分类中的哪一类。

活动二：叶的结构

1.结合生物课所学制作并观察玻片标本的知识，小组讨论并写出制作叶的横切面临时玻片标本的实验步骤，按照实验步骤，用显微镜观察叶片结构，区分叶脉和叶肉。小组之间评比实验效果，班级总结优秀实验的经验。

2.教师引导了解叶脉的输导和支持功能，让学生知道叶脉中的纤维素足够坚韧，不易被碱解，因此可以用来制作叶脉书签。展示美丽的叶脉书签，提示下一次校本课内容为“叶脉书签的制作”，引起同学们对下一次课的极大兴趣。制作叶脉书签需要用加热的碱液腐蚀降解叶肉，实验室有固体NaOH，怎样配制出质量分数为10%的NaOH溶液呢？有什么要注意的呢？选择什么样的叶片比较好呢？由同学们课后查资料了解，并于下次课自带选好的叶片。

第二课时：制作叶脉

活动准备：叶片、三脚架、石棉网、酒精灯、火柴、镊子、固体氢氧化钠、3%过氧化氢溶液、天平、烧杯、量筒、旧牙刷、水、玻璃板等

活动一：配制碱溶液

再次展示几幅美丽的叶脉书签、叶脉作品。怎样才能制作出完整美观的叶脉呢？

1.小组交流配制碱溶液的方法及注意事项，记录本上记录自己搜集资料中不足或有误的地方。教师点拨，并着重强调氢氧化钠的腐蚀性及使用注意事项。

2.天平称量一定量固体氢氧化钠（用烧杯而不用纸），溶于一定体积的清水中。如10g氢氧化钠固体溶于90ml水中。

活动二：煮叶及漂白

1.将配制好的溶液加热至沸腾，加入选好的叶，继续加热，加热过程中用玻璃棒不时轻轻翻动，避免叶片叠压粘连，使其受热均匀，待叶肉降解。葉子变色、叶肉酥烂后，用镊子取出叶片，放入盛有清水的烧杯中。小心翼翼的反复用清水洗净。（注意：该操作取放叶子一定不要用手直接取放，防止氢氧化钠腐蚀手面。用镊子取放。）

2.当叶片上残留碱液漂洗干净后取出，把叶片平铺在一块玻璃上，用毛质柔软的旧牙刷轻轻顺着叶脉的方向刷掉叶片两面已烂的叶肉，先刷正面，从叶柄到叶尖，从主脉到侧脉，再同样刷叶片背面，一边刷一边常用小流量的自来水冲洗，直到只留下叶脉。

3.结束后用3%过氧化氢溶液漂白，24小时后取出，再用净水冲洗，放在旧书或旧报纸中压干。

第三课时：美化叶脉

活动准备：已制作好的叶脉、水彩颜料、彩色丝线、绘图用纸、胶水、剪刀等小组成员认为需要的材料。

如何得到更美观、更有创意的叶脉作品呢？

活动一：美化叶脉

小组讨论叶脉美化修饰方案，并合作完成叶脉的美化。教师给予一定提示，例如可以对叶脉染色，在叶脉上绘画，修剪叶脉形状，用叶脉来参与构图等。

活动二：评一评，比一比

小组展示美化后的叶脉作品，并对作品设计进行相应解说。综合创意、美观、叶脉完整度等评比出优秀作品。

活动三：反思交流制作成功的经验和有待改进的地方。

设计意图：应用STEAM教育理念，通过项目式学习、问题式学习，打破学科领域边界，融合各学科知识与技能，促使学生能够综合运用多种学科知识，提高探究能力和综合运用知识解决实际问题的能力，引导学生通过合作和实践，完成主题项目[2]。

（三）学习评价

通过制定评价表（表1），提供评分依据对整个学习过程进行评价。

评价采用自评（25分）、小组成员互评（35分）教师评价（40分）相结合的方式开展。

设计意图：基于STEAM教学活动的特殊性，用量化的表格来评价显性收获和隐性收获，从而观察学生进行STEAM学习的效果。此评价方式有待进一步改进，仍存在一定局限性，例如能力的提升不是一朝一夕的事情。

三、STEAM教育在初中生物校本课程中的应用反思

《神奇的叶脉》这一问题式学习项目融合了多学科要素。叶片分类及叶片结构、氢氧化钠溶液和过氧化氢溶液的化学性质等——科学（Science），显微镜的使用、切片的制作、天平和量筒的使用、资料的搜集等——技术（Technology），叶脉的制作过程——工程（Engineering），一定质量分数的溶液配比的计算——数学（Mathematics）小组汇报展示、叶脉的美化——艺术（Arts）。旨在引导孩子在科学、技术、工程、数学和艺术领域综合发展和提高，培养孩子的綜合素养及创新能力，最终实现提升国家竞争力的目标。

当然，综合素养和创新能力的提升非一朝一夕可以实现，笔者将继续依托生物校本课程，进一步研究如何应用好STEAM教育理念，如何将STEAM教育理念全面应用到课堂教学中去，更好地为培养创新型人才助力。STEAM教育的应用实践和研究有待更多学校，更多老师继续深入研究，长期开展。

参考文献：

[1]刘恩山.2017.“义务教育小学科学课程标准”的变化及其影响.人民教育，（7）46-49

[2]赵慧臣，陆晓婷.2016.开展STEAM教育，提高学生创新能力——访美国STEAM教育知名学者格雷特·亚克门教授.开放教育研究，（5）4-10