STEAM教育在初中生物教学中的运用

摘 要：STEAM教育是一种新型教育模式。在初中生物教学中运用STEAM教育，不仅能够改变学生被动学习的局面，还能打破学科边界，培养学生综合运用多学科知识技能的意识和能力。文章分析了STEAM教育在初中生物教学中的运用意义，从创设跨学科融合情境、进行STEAM案例分析、设计STEAM操作活动、策划STEAM项目探究、设计STEAM生物作业五个方面，论述了STEAM教育在初中生物教学中的运用策略。

关键词：STEAM教育；初中生物学；教学策略

基金项目：本文系2021年甘肃省平凉市教育科学规划课题“STEAM教育在初中生物教学中的实施策略研究”（课题立项号：［2021］PLG518）的研究成果。

作者简介：吴霞（1987—），女，甘肃省平凉市第四中学。

在初中生物教学中运用STEAM教育，能调动学生生物学习主动性，提升学生动手操作、创新创造、人文素养等能力品质，是实现生物跨学科教育的主要途径。为此，教师应该明确STEAM教育在初中生物教学中的运用意义，根据生物学课程内容和学生实际学情，将STEAM教育元素渗透到生物教学的各环节，坚持多学科融合思想，创设生物教学情境，开展丰富多彩的STEAM探究活动，从而有效培养学生的生物学科核心素养。

一、STEAM教育在初中生物教学中的运用意义

所谓STEAM教育，主要是指集科学、技术、工程、艺术、数学于一体的集成式教育模式。初中生物教学领域的STEAM教育，要求教师根据生物学课程目标，引入科学、技术、工程、艺术、数学等方面的内容，为学生创设趣味化学习情境，设计具有团队协作、动手操作元素的生物探究活动，从而提高学生的生物学习效果和綜合素养。经过学情调查和理论实践研究，笔者将STEAM教育在初中生物教学中的运用意义总结为如下两个方面。

第一，有助于激发学生的生物学习兴趣。在新课标背景下的初中生物教学中，教师要重视调动学生的学习主动性。生物学科知识具有一定的抽象性，学生理解起来存在一定难度，这会导致学生的生物学习态度不够积极。而在生物教学中运用STEAM教育，能有效激发学生的生物学习兴趣。STEAM教育的基本特点是多学科融合，能够拓宽学生认知生物知识的空间。在生物教学中，教师可以根据课程知识点，搜集生物知识在科学、技术、工程、艺术、数学等领域的应用资料，并以图文、视频、动画等形式呈现给学生，为学生营造直观的生物学习情境，从而让学生认识到生物和其他学科的密切联系。这样不仅能使学生感受到生物世界的魅力和精彩，而且能扩充学生的跨学科知识储备，使学生对生物知识的学习由被动变为主动。

第二，有助于培养学生的生物探究和实践创新能力。生物学科教学强调探究、实践和创新，然而在传统的灌输式教学模式下，学生难以有效发挥主体作用，缺乏充足的自主探究和实践机会。在初中生物教学中引入STEAM教育，最重要的意义就是有助于培养学生的生物探究和实践创新能力。STEAM教育倡导学生进行协作探究、创意设计和动手操作。教师可以根据生物教学需要，以数学与科学为中心，结合工程技术和艺术元素，为学生创设生物模型制作、图像绘制等实践探究项目，组织学生以小组为单位，运用多学科知识技能，通过动手操作和创新实践，合作完成生物实践项目，这样能锻炼学生的探究、协作、动手实践、创新创造能力，充分彰显STEAM教育的运用意义。

二、STEAM教育在初中生物教学中的运用策略

（一）创设跨学科融合情境，激发学生的生物学习兴趣

传统生物教学的内容和手段都比较单一，学生在课堂上难以获得新奇的学习体验，无法对生物学科的学习产生较强的兴趣。而STEAM教育具有多学科融合的特点，会涉及不同学科的知识。研究表明，教师在生物教学中引入其他学科的拓展资料，更容易集中学生的注意力。为此，教师应将STEAM教育运用于初中生物教学中，坚持知识跨界和场景多元的原则，结合生物学课程要点，搜集整理与课程内容有关的STEAM拓展资料，并借助信息化工具，以图文、影像等形式展示给学生，创设跨学科融合情境，引导学生围绕情境内容展开探讨、交流，使学生了解生物知识在其他领域的具体应用和表现，最终激发学生的生物学习兴趣。例如，在“鸟的生殖和发育”一课的教学中，教师可创设多学科融合情境，在电子白板上展示自然界中各类鸟巢的图片和国家体育场“鸟巢”的图片，同时布置任务：仔细观察自然界的鸟巢和国家体育场“鸟巢”，说说它们之间有什么相似之处。学生讨论后会得出：“鸟巢”体育场的基座和场馆结构汇聚成网格状，就像一个由树枝编织而成的鸟巢一样，结构设计上两者十分相似。通过这样的情境，教师能将仿生、工程、技术、艺术等学科的元素巧妙地融入生物教学中，让学生对生物新课内容产生探索兴趣。接着，教师再为学生播放白鹭等多种鸟类生殖发育过程的视频资料，并提出问题：鸟类的生殖和发育过程一般包括哪几个阶段？学生探讨后能得出：鸟类的生殖和发育过程一般包括求偶、交配、筑巢、产卵、孵卵和育雏六个阶段。教师通过创设跨学科融合情境，能实现STEAM教育与生物学课程的初步整合，让学生系统建构鸟的生殖和发育的概念，了解生物学知识在建筑工程设计中的实践应用^［1］。

（二）进行STEAM案例分析，锻炼学生的科学思维能力

科学思维是生物核心素养的重要组成部分，是学生必须具备的素养。STEAM教育的核心理念就是发展学生的科学思维，其强调问题生成和批判构建。教师运用STEAM教育，为学生精选相应的真实案例，引导学生挖掘案例中的生物知识以及STEAM要素，能够促使学生养成尊重事实、严谨务实的求知态度。为此，在初中生物教学中运用STEAM教育时，教师应重视对STEAM案例的分析，利用打破学科界限的案例素材，通过设问启发、合作共议等方式，帮助学生学习新知，从而锻炼学生的科学思维能力^［2］。例如，在“植物的生殖”一课的教学中，教师可以进行STEAM案例分析，在白板上展示桃花和桃子的图片，以及桃树从开花到结果的过程示意图。在学生了解案例内容后，教师可提出问题：从美丽的桃花到大大的桃子，中间经历了哪些过程？学生分析案例后能得出：桃花盛开后，先是经过昆虫传粉，而后花瓣等逐渐凋落，留下子房部分继续长大，最后发育成大大的桃子。然后，教师可继续提出问题：在桃花变成果实的过程中，哪些结构的作用最大？学生在交流后能得出：雄蕊和雌蕊的作用最大，雄蕊花药里有花粉，花粉可产生精子；雌蕊包括子房、柱头和花柱，子房里有胚珠，胚珠里有卵细胞。接着，教师可让学生简略画出雌蕊和雄蕊的示意图，并在图中准确标出花粉和卵细胞的位置。随后，教师再组织学生合作梳理案例内容，并提出问题：从桃树的案例来看，有性生殖具有什么特点？学生思考交流后能得出：有性生殖的后代具有双亲的遗传特性。最后，教师可鼓励学生使用多媒体设备，搜索其他能够进行有性生殖的植物案例。学生动手搜索后可得到结果：有性生殖的植物还有玉米、黄瓜、西红柿、樱桃、苹果、草莓……在这样的STEAM案例分析教学中，学生既能感受到自然植物的美，又能提升信息资源获取能力和科学思维能力，最终获得生物学科核心素养的发展。

（三）设计STEAM操作活动，强化学生的生物实践技能

生物是一门重实践的学科，学生在学习生物知识时，往往需要依托实践探究才能透彻地理解相应的原理。STEAM教育有别于传统的单学科和重书本知识的教育方式，更强调发展学生的综合能力，这与生物学科教学目标不谋而合。在初中生物教学中运用STEAM教育时，教师应该重视STEAM教育重实践的特点，根据课程内容设计STEAM操作活动，在操作活动中融入科学、数学、艺术等元素，给学生提供动手动脑、实践探索的机会，从而助力学生深入领会生物知识，提升生物实践技能^［3］。例如，在“鸟的生殖和发育”一课中探究鸟卵的外形和结构时，教师可开展STEAM操作活动，先在白板上出示不同的鸟和鸟卵的图片，让学生上台动手连线，为不同的鸟卵找“妈妈”。这样通过动手连图操作，学生能认识到不同鸟卵在大小、花色等方面存在差异。然后，教师可给学生提供鸡蛋、解剖剪、镊子、放大镜、针管、解剖针等工具材料，组织学生分小组对鸡蛋进行解剖。学生在解剖后能得知：鸡蛋的结构包括蛋壳、蛋壳膜、气室、蛋白、蛋黄、系带等。接着，教师可继续提出问题：受精卵在孵化过程中会形成胚胎，胚胎发育需要氧气，可外面是蛋壳，那氧气从哪里来呢？学生进一步操作观察后，会发现蛋壳上是有气孔的。在探究蛋壳膜的作用时，教师可以提出问题：为什么鸡蛋有一层蛋壳膜？蛋壳膜有什么作用？對于这一问题，学生可能一时答不上来，对此，教师可用工程和科学领域的玻璃贴膜作为例子，引导学生讨论得出蛋壳膜具有保温、阻挡外界微生物等功能。这样通过STEAM操作活动的开展，学生便能深刻认知鸟卵结构及各部分功能，并感知到自然中潜藏的艺术元素、科学和工程学原理。

（四）策划STEAM项目探究活动，提高学生的生物探究素养

项目式教学是STEAM教育的主要实施方式之一，项目式教学能让学生以群组为单位，协作实施项目探究活动，从项目探究中获得综合性的知识和技能。在初中生物教学中运用STEAM教育时，教师应该重视STEAM项目探究活动的创设，整合真实情境、有驱动作用的问题以及多学科知识，为学生设置探究项目及要求，组织学生协作讨论、收集资料、操作探究，从而实现群体性的知识构建，提高学生的生物探究素养。例如，在“绿色植物对有机物的利用”一课的教学中，教师便可策划STEAM项目探究活动。教师可以先为学生播放一组植物园景色的图片，并提出项目问题：种子在萌芽过程中是否有能量转化？学生在讨论后能提出猜想：有能量转化。然后，教师可揭示项目内容和要求：如何验证种子在萌芽过程中的能量转化？请大家分组查阅资料，设计实验方案，通过操作、观察和记录，检测种子萌发过程中的能量转化。随后，教师可将装有萌发种子的甲保温瓶、装有煮熟种子的乙保温瓶、温度计等材料工具分发给各组，同时开放多媒体设备，让学生自主、合作开展项目探究活动。学生在进行项目探究后会发现：甲瓶温度升高，乙瓶温度不变。此时教师可提出问题：为什么甲瓶温度会升高？能量源于何处？学生在思考讨论后可得出：甲瓶中的种子进行生命活动时需要能量，能量源于种子中的有机物。最后，教师再引导学生梳理项目探究的内容，让学生归纳植物体利用有机物的方式。这样，通过STEAM项目探究活动的开展，生物教学与科学、数学能进行有机融合，学生的生物探究素养以及综合运用多学科知识的能力能得到显著提高^［4］。

（五）设计STEAM生物作业，培养学生的创客探索精神

STEAM教育涉及创客内容，主张学生运用多学科知识和创意思维，创造个性化的作品。作业设计是初中生物教学的重要环节，教师在作业设计中渗透STEAM教育理念和创客元素，能点燃学生对生物作业的探究热情。在初中生物教学中运用STEAM教育时，教师应强化对STEAM生物作业的设计，围绕课程要点知识，设计创造性、开放性的作业，以激发学生的灵感，让学生学会运用身边的资源和多学科知识，得到多彩的作业成果，从而夯实学生的生物基础，培养学生的创客探索精神^［5］。例如，在“消化和吸收”一课的课堂教学结束后，教师可以为学生设计这样的STEAM生物作业：请大家课后用家里的碎布、硬纸板、铅笔、别针、胶水等材料，制作一个人体消化系统模型。这样的作业不仅能体现科学、技术、工程、艺术、数学等学科的要素，还能有效考查学生的知识掌握情况，促进学生创客探索精神的发展。

结语

综上所述，在初中生物教学中运用STEAM教育，不仅能扩充学生的跨学科知识储备，激发学生的生物学习兴趣，还能培养学生的生物探究和实践创新能力。教师在运用STEAM教育时，应根据生物学课程内容创设多学科融合情境，激发学生的生物学习兴趣，并基于STEAM教育进行案例分析、策划项目探究，设计操作活动和创造性生物作业，全面培育学生的科学思维能力、生物实践技能、探究素养和创客精神，从而提高生物教学质量，实现STEAM教育在生物教学中的高效运用。

［参考文献］

［1］王芸芸. STEAM教育理念下初中生物实验教学模式实践探索［J］.读写算，2022（16）：22-24.

［2］朱琦. 基于STEAM理念的初中生物项目学习探究［J］.成才之路，2022（6）：123-125.

［3］左承云. STEAM教育在初中生物教学中的运用［J］.文理导航（中旬），2022（2）：64-66.

［4］欧自龙. STEAM教育在初中生物教学中的运用［J］.试题与研究，2021（19）：173-174.

［5］吴丽丽. 基于STEAM教育理念的初中生物教学探究［J］.科普童话，2019（43）：113.