探究STEM課程在生物實驗教學中的運用

科學技術的進步發展，對于現代人才的需求也不斷提高，發起于美國重視培養復合型應用人才的STEM教育理念逐漸在全球的教育行業中得到重視和推廣，生物課程是初中教育階段的重要內容，其實驗課程的教學效果直接影響到初中生物教育的教學質量。本文通過STEM課程在生物實驗教學中的運用進行深入的研究，分析其有效的實驗課程設計和開展方式，并對其STEM教育理念在生物實驗課程實施的優缺點進行討論，旨在提高初中生物實驗課程的教學水平，進而實現初中學生生物知識應用實踐能力的提高。

1 STEM教育理念

STEM是英語單詞科學、技術、工程、數學的首字母進行縮寫的簡稱，而STEM教育顧名思義便是將科學、技術、工程、數學的學習理念融入到具體的學科學習中，通過系統教學方式的實現，依靠多學科的協同體現，使學生實現基于STEM教育體系為基礎的能力提高。很多教師因為其教學理念的先進性，將其視為一種教學策略應用于學科的教學環節中，根據教學成果的不同，可將其分為驗證、探究、制造和創造四個部分，通過教學理念和教學方法的實現，系統的提高學生的創新、應用以及實踐能力。

2 以STEM教育理念設計生物實驗課

初中生物的實驗教學過程將STEM教育理念融入到其過程中，不可能夸夸其談和學生們分享STEM教育理念，讓學生根據教學理念要求去開展學習，這種抽象的教學理念學生不能夠準確的其教學內涵，反而容易讓學生在學習過程中造成學習思維的混亂，不利于實驗課程教學目標的實現，但是可以將教育理論融入到實驗課程的設計中，利用STEM理念為實驗設計指導思想，使學生能夠在無形之中感受到多元的教學思想，并根據相關的教學要求，實現多種能力的培養。教師在進行生物實驗課程的設計時，首先需要根據教學內容來選擇實驗的形式，增強實驗的趣味性，同時設置問題提出、驗證實驗、探究過程以及實驗總結等環節，利用實驗過程來拓展學生的學習思路，激發學生的創造意識，提升學生的知識應用和實踐技能，使學生在完成生物實驗課程的同時，體現了STEM教學理念的教學內涵。

比如教師在進行有關植物光合作用的教學內容時，需要利用教學實驗來驗證“綠色植物可以通過光合作用制造有機物來滿足自身的生產需求”這一理論，但是在課堂教學時長有限，難以直接得到實驗成果，教師可以采用實驗室培養動態監測的形式來開展實驗，設定一個實驗周期，教師提出實驗問題，并通過實驗對教學理論進行驗證，組織學生每周對實驗進展情況進行觀察，在實驗周期結束之后對實驗結果做出總結，保證實驗的完整性，同時加深學生對于教學理論的理解和掌握。又比如進行有關植物對空氣濕度的影響的教學內容學習時，教師可以在教學實驗開始之前，根據教學內容與同學展開討論，植物與空氣濕度之間是否存在關系，并保留各自的觀點，開展教學實驗，通過實驗的驗證過程使學生能夠總結出植物會對空氣濕度造成影響這一結論，并提出為什么植物會對空氣濕度造成影響的問題，激發學生的探究意識，引發對植物的呼吸作用這一教學內容，即植物會在呼吸的過程中產生水，水分蒸發到空氣中影響了空氣的濕度。通過這種驗證式、探究式的學習過程逐漸培養學生對于科學、對于生命以及自然的學習興趣，促進學生綜合知識架構的形成，使學生能夠在不斷的學習和積累過程中，使這些理論的知識架構不斷的充盈起來，形成有機融合的整體。

3 以STEM教育理念開展生物實驗教學

教師利用STEM教育理念來開展生物實驗教學，需要基于教學理念，實現對學生綜合學習能力的提高，并不僅限于對生物知識的學習，同時還要在實驗的開展過程中，讓學生自主進行實驗過程，包括實驗的操作、數據的記錄、實驗的分析以及實驗結論的得出，讓學生在生物實驗的過程中能夠綜合的培養自身探究科學的思想，并對其他學生的知識點加以應用，促進生物實驗課程的完成，同時培養學生的綜合學習能力。

比如教師在進行有關種子萌發教學內容的生物實驗課程時，可以先對學生進行實驗操作的輔導，并給學生布置相應的課下實驗任務，讓學生在不同的溫度和狀態下，對同樣的種子進行培育，并對其培育狀態進行記錄，每天關注不同溫度以及狀態下種子的萌發情況，并得出實驗結論，以此實驗理論作為基礎開展課堂教學內容的學習，能夠通過實驗的開展激發學生對于課堂學習內容的學習興趣，同時促進學生對于教學內容的理解，并在實驗的過程中，提升學生有關科學、數學統計、生物技術等方面的知識和技能，促進學生知識應用實踐能力的提高。又比如在進行采集和制作植物標本這一實驗教學內容時，教師讓學生分成若干的學習小組，根據不同的個人興趣讓小組自主進行采集和制作植物標本的過程，學習小組可以在尋找素材、處理素材以及標本制作的過程中，成員之間相互溝通、相互協調，并查閱相關的制作資料，便于實驗目標的實現，通過這一系列的實驗內容學習，使學生能夠理解到生物知識來源于生活、并廣泛的應用于生活，使學生理解到學習生命科學對于現實生活的促進意義，并在小組合作的學習過程中，實現對于學生團隊協作能力的培養，便于學生在日后的學習乃至工作中都能夠具有良好的個人素養和團隊意識，參與生物或者科學的研究過程，實現現代教育對于知識應用實踐型人才的培養目標要求。

4 以STEM教育理念實施生物實驗的優缺點

4.1 以STEM教育理念實施生物實驗的優點

STEM教育理念實施到生物實驗的課程中，跟新課標對于初中生物的課堂教學目標要求非常吻合，實現對學生自主學習能力以及知識應用實踐能力的培養，還可以在開展實驗的過程中，培養學生愿意動手、敢于動腦的參與意識，同時拓展學生的學習思路和創新意識，使得學生能夠體會到素質教育的樂趣，體會到學習生物知識在現實生活中的實際意義，進而促進核心素養培養目標的實現。

4.2 以STEM教育理念實施生物實驗的缺點

不可否認，STEM教育理念貫徹到生物實驗課程中，一定程度而言增加了學生的學習難度，初中學生具有不同的學習特點和性格特點，學習基礎也參差不齊，這種照搬過來的教學理念，在實際的實施過程中難免出現水土不服的情況，學生由于自身能力的差異，造成很多實驗課程難以開展，教師難以實現因材施教的教學對象培養，基礎較差的學生難以通過實驗課程的開展實現學習能力的提高，同時在以STEM教育理念進行生物教學活動時，過多的教學理念滲透，容易讓教學過程變得復雜，學生很容易在教學活動中思路混亂，迷失開展生物實驗課程學習的重點，難以實現良好的課堂教學效果。

總而言之，教學改革的深入推進，為初中生物課程教學提出了新型的教學目標要求，STEM教學理念的應用能夠符合現代教學的教學要求，實現學生的全方面培養教育，教師要結合班級的實際學習情況，適時對其教學理念加以應用，并改變傳統的生物實驗教學方法，鼓勵學生能夠參與到實驗環節中，大膽探索、勇于實踐，通過自己的雙手去感知科學的奧秘，促進初中生物實驗課程教學質量的提高。

（作者簡介：蘇文鍛（1976-），男，福建泉州人，本科，泉州經濟技術開發區實驗學校，中學一級教師，研究方向：生物教學。）