STEAM教育理念下初中生物实验教学模式实践探索

2022-03-16王芸芸

读写算(上) 2022年6期

王芸芸

王芸芸

（甘肃省兰州市第八中学，甘肃兰州730030）

伴随着我国新课程改革的不断深入，教学思想和方法不断革新，教学效果有效提升。为了进一步优化教学体系，教师应该创新教学方法，STEAM教育作为一种新型教育理念，能够有效提升初中生物教学效果，培养学生的生物核心素养。STEAM教育理念倡导融合多学科教学资源和教学手段，进一步拓展学生的视野，满足学生多样化的学习需求。本文即基于STEAM教育理念，对初中生物实验教学模式实践进行研究和讨论。

STEAM教育理念；初中生物；实验教学

初中生物是初中教育的重要组成部分，不仅理论知识繁杂，而且要求学生具有较强的实践操作能力。在实际的生物教学中，教师很难照顾到学生的方方面面，无法做到理论与实际的有效结合，尤其是在实验教学中，很多学生的实验兴趣较低，缺少足够的生物实验技能。STEAM教育理念融合了多个学科教学，能够有效提升初中生物实验教学的质量，教师需要深入分析STEAM教育理念的含义本质，在初中生物教学中渗透STEAM教育理念，培养学生的生物核心素养。

一、STEAM教育理念

STEAM教育理念包含科学（science）、技术（technology）、工程（engineering）、艺术（art）、数学（match），以各个学科的首字母组成，结合多学科的教学资源和教学手段形成的一种新式教育理念。STEAM教育理念是基于解决现实问题背景下多学科的有机融合，也可以说是利用跨学科的教学方法，开展科学、技术、数学、工程和艺术等方面的学科知识，引导学生在实践探索中掌握必要的学科知识和技能，从而提升学生解决实际问题的能力和社会适应能力。

STEAM教育理念中各个学科的关系可以定义为以数学为基础，通过艺术和工程，对技术和科学进行解读和研究。数学作为一门研究数量、结构、信息、空间几何和变化的重要学科，能够有效提升学生的抽象逻辑思维能力，培养学生的数学抽象素养。而科学是一门关于发现、实践和创造的知识学科，能够提供给学生认知世界的规律。科学的定义较广泛，包括生物、物理和地理等多学科的知识。艺术是STEAM教育理念中的新成员，STEAM教育理念是由STEM延伸而来的，之前并不包含艺术这门学科。艺术包括美术、音乐、雕塑、摄影和建筑等等，能够有效提升学生的想象力、创造了和审美能力。

二、STEAM教育理念应用于初中生物实验教学中的设计原则

（一）以学生为主体

STEAM教育理念面向的是全体学生，并不是个别学生，而且从另一方面来讲，STEAM教育理念不仅应用于我国，同样也应用于其他国家。因此，在应用STEAM教育理念时，教师需要以公平性为基础，以全体学生的需求设计教学案例。我国幅员辽阔，各个地区的学生有着较明显的差异，包括地域风俗、宗教种族、智力差异、身体差异等等。如果采用统一的设计方式，必然会影响到STEAM教育理念的实际应用效果，阻碍学生参与课堂学习。基于STEAM教育理念，教师在设计生物实验教学时需要将课程目标确定在学生的“最近发展区”内，课程内容的设计需要涵盖多个知识面，并且具有较强的灵活性，能够进行针对性的转换，从而适应不同类型学生的学习需求。教师需要进一步丰富教学形式，提升生物实验教学的趣味性，从而带领学生全体参与到生动有趣的生物实验中，促进学生全面发展。除此之外，基于STEAM教育理念设计的初中生物实验教学需要侧重于学生的全面发展和终身发展，除了传授必要的学科知识之外，教师还需要培养学生对自然的认知、对自我的认知和对社会的认知。同时，STEAM教育理念还强调学生的个性化发展，因此教师需要在初中生物实验教学中渗透STEAM教育理念，促进学生生物能力的提升。

（二）强调生物科学素养的提升

生物科学素养指的就是生物学科的核心素养，具体是指学生参加社会生活、生产实践、经济活动和个人决策时必须具备的生物科学概念以及相应的科学探究能力。生物科学素养是学生社会适应能力的表现，是技术与社会之间的关系，也是学生探索科学的态度和价值观体现。教师在运用STEAM教育理念设计初中生物实验教学时，需要将提升学生生物科学素养纳入教学目标中，并结合学生生物科学素养的培养针对性地进行教学内容的设计，及时对学生的学习情况进行反馈和评价。

（三）重视实践探究

初中生物本就是理论与实际结合的课程，具有较强的实践性特点，不但是既定事实和科学理论的组合，也是一个不断探究和实验的过程。生物学科本质上属于科学学科，而在科学学习中，探究是一个科学家最基本的工作方式，同时也是学习重要内容的有效教学方式。基于STEAM教育理念，教师应该更加重视实践探究教学，传授学生必要的实践操作技能，同时将学生的学习兴趣放在首要位置，引导学生主动参与实践操作，培养学生像科学家一样进行思考和探究。初中生物实验教学中，教师需要引导学生在做中学，能够将学习的知识运用到生活实际中，从而帮助学生在实践探究的过程中构建完整的学科知识框架，领悟生物学科的本质。在实践和探究的过程中，教师需要有意识地培养学生的信息收集能力和数据分析能力，培养他们合作探究和解决问题的能力，并重点关注学生创新精神和实践能力的提升。

三、STEAM教育理念下开展初中生物实验教学实践探究

（一）树立正确的STEAM教育意识

要想在初中生物实验教学中发挥STEAM教育理念的优势作用，教师需要梳理正确的STEAM教育理念，从科学、技术、工程、艺术、数学等多个学科角度出发，整合生物教学资源，进一步丰富实验教学内容，拓展学生的实验视野，提升实验教学的质量。基于STEAM教育理念，教师需要在生物实验教学中引导学生掌握更多的知识和技能，并改善实验教学环境，为学生的实践探究提供必要的条件支持，满足学生的多样化学习需求。

例如在学习《周围的生物世界》时，为了让学生能够更加直观、清晰地观察、了解和探索生物，认识到生物的魅力，培养学生的生物学习兴趣，教师可以基于STEAM教育理念，组织学生利用生活中的废旧物品，打造出可以进行调查和研究生物的“生物圈”，从而培育学生观察思考和理论分析等生物核心素养。在实际的实验教学中，为了保证生物圈中生物的多样性，教师应该引导学生通过数字建模控制生物圈中的生物数量。有的学生为了使自己的生物圈更加美观，可以在观察生物的基础上以微景观为载体，在其中放置藻类植物、小鱼苗、蝌蚪等生物。学生经过自主思考和动手实践，创设了一个较完善的“生态圈”，并在进行生物观察的活动中自觉运用多个学科的知识。比如生物圈的搭配装饰就用到了艺术知识。教师可以借助STEAM教育理念，增强生物实验教学的质量，培养学生的生物观察能力。

（二）结合STEAM教育理念创新教学方法

创新是保证教学质量不断提升的重要动力，无论是科学技术、教育理念、教学设备还是教学方法，都在随着时代的进步不断革新。教师也需要结合STEAM教育理念创新生物实验教学的方法，打造更加具有科学性、创新性、实践性的实验教学模式，并进一步优化现有的教学资源配置，提升实验教学的整体质量。

比如教师可以基于STEAM教育理念，进行“趣味鸡卵”教学设计，丰富教学内容，提升学生的学习兴趣。在该实验中，学生需要了解鸡卵物理形态牢固性的原因，观察识别鸡卵的各个部分结构以及功能，最后学生需要能够清楚说明“鸡卵吐气”，并指出气孔的存在。这个实验需要教师准备一定数量的实验材料，并组织学生进行观察和动手实践。经过一段时间的生物学习之后，学生已经初步具备了生物观察能力和实践操作能力，能够进行该实验。

这个实验中涉及的STEAM教育理念内容有很多，比如科学中的生物（鸡卵的结构与功能）、物理（压力的概念和作用；热胀冷缩原理）、化学（蛋白质变性原理）；技术拥有显微观察技术和恒温培养技术；数学包括每颗鸡卵平均承重能力计算；工程中包括设计制造鸡卵孵化器具；艺术则表现为通过该试验让学生感受到生命来之不易，从而促使学生尊重生命，热爱生命。

再比如进行“观察植物细胞”教学实验时，教师可以充分采用信息技术开展教学，通过漫画生动、有趣和直观的特点，为学生展示组装、应用和拆卸以及保养实验显微镜的方法和手段。漫画的形式能够有效激发学生的学习热情，让学生的学习兴趣大大提升。同时，教师还可以采用“微课+合作学习”的实验教学方法，鼓励学生运用微课作为载体，让学生根据自己的需求阅读漫画或者观看视频，在网络技术的支持下实现和教师的零距离互动，突破小组合作限制，进一步提升学生的实验效率。运用网络技术和信息技术协作实验教学，能够有效打破学科之间的壁垒，进一步整合生物教学资源，使教师能够在践行STEAM教育理念的基础上，提高生物教学质量。

（三）STEAM教育总结

在实验教学结束之后，教师需要进行良好的教学总结，结合STEAM教育理念，对本次生物实验课程进行回顾和反思，找出其中的不足之处，发现当前育人的优势和劣势，并加以完善。教师可以利用信息技术搭建STEAM教育数据库，整合各个学科的知识，进一步优化生物实验教学体系，提高生物实验教学质量。作为一线教育工作者，应该深入分析STEAM教育理念的内涵，结合多学科教学资源的优势，促进学生全面发展，培养学生的生物科学素养。

教师可以通过数据库记录实验数据，加强实验效果，完善STEAM教育体系。比如在进行《人体的营养》一课的教学中，教师就可以在学生掌握相关生物知识的基础上，引导学生根据自身实际健康水平设计一份“营养餐”，设定多种指标，结合体育能力、肺活量、视力、精神状态等让学生观察自身的变化，以28天，也就是四周为一个周期食用自己设计的营养餐。在这一阶段教师可以将学生每天汇总的数据记录到数据库中，一个周期之后进行对比。这样不仅能够丰富初中实验教学内容，还能够让学生了解与生物学相关的职业——营养师。而学生在实验过程中为了能够让营养餐在健康的基础上更加美味，不断进行计算和搭配，运用营养学和科学等相关知识，进一步提升了营养餐的设计质量。结合数据库进行实验，能让教师在完成实验教学任务的基础上，践行STEAM教育理念。

在实验结束之后，教师可以通过数据库中的数据进行教育总结，寻找这次实验教学过程中出现的不足和有待完善的地方，加以改正和补充，从而提高生物实验教学质量，促进学生生物实验能力提升。

四、STEAM教育理念下初中生物实验教学现有的不足和未来的展望

（一）现有不足

第一，实验教学有待完善。初中阶段还有很多教学实验资源有待挖掘和整理，实际的初中生物实验教学在应用STEAM教育理念时不够全面，是对自然事物的性质特点进行全面认知，各个学科之间的融合和应用还不够深入。而在细节方面，教师还需要通过活动深化学生对重要科学概念的了解，而不是将概念灌输到学生的脑海中。如今教师在应用STEAM教育理念时一般都是将实验步骤直接告诉给学生，导致学生缺少自主设计，没有发挥出学生主体地位作用。

第二，评价指标体系有待完善。STEAM教育理念的初中生物教学需要健全的、灵活可操作的科学评价体系。而实际的初中生物实验中，除了考查学生的生物理论知识之外，还包括学生的动手实践操作能力、创新能力和生物思维、艺术素养等多方面。理论知识的掌握程度能够靠试卷测试，其他情感态度、价值观和能力的测试则缺少明确的量化标准，无法反映出学生的真实学习情况。

第三，STEAM教育理念的应用还不够深入。当前STEAM教育理念应用在初中生物教学的效果还需要一个漫长的检验过程，真实的应用情况尚未可知，缺少大范围、长周期的实验检验。近年来STEAM教育理念在我国不断传播和发展，基于STEAM教育理念的教学实践也在不断推进，教师还需要进一步对STEAM教育理念进行分析和应用，才能够发挥其最大的育人价值。

（二）未来展望

第一，构建完善STEAM课程体系，安排更加合理的实验课时。教师可以考虑开发以学科课程为基础，以STEAM教育理念为社会实践课程的体系，在实际安排的过程中需要把握STEAM课程和普通课程之间的平衡，在学生对即将应用科学概念有清晰全面的了解之后，基于STEAM教育理念开展实践探究。当前教师需要借鉴STEAM教育理念，培养学生综合运用知识认识事物和解决问题的意识和能力，在实践中培养他们的生物核心素养。

第二，需要尽快建立健全的STEAM教师培养制度，强化教师队伍的整体素质，培养他们的STEAM教育理念。单科教师在准备和实施STEAM教学时的工作量较大，很容易导致STEAM教育理念在中学教育中出现缺口，这就需要学校投入更多资源加强STEAM教师队伍的培养，强化教师队伍专业水平。

第三，需要进一步开发完善的STEAM课程资源，联合多学科教师，制定校本课程，在落实生物学科核心素养培养的同时巩固跨学科的知识学习。这不是单科教师就能够完成的任务，学校应该组建专门的STEAM课程资源开发团队，集中生物、科学、物理、化学、美术、数学等多位学科教师，集思广益完善STEAM课程资源，发挥STEAM教育理念的优势作用。