STEAM視野下初中生物教學(xué)的創(chuàng)新實(shí)踐和反思
——以“調(diào)查周邊環(huán)境中的生物”為例

曾慶國(guó) （佛山市華英學(xué)校 廣東佛山 528000）

1 STEAM理念

STEAM 是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）和藝術(shù)教育（Art）的簡(jiǎn)稱(chēng)，其理念強(qiáng)調(diào)對(duì)科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)和藝術(shù)五個(gè)領(lǐng)域的交叉融合及其運(yùn)用能力，重視實(shí)踐，打破學(xué)科界限，有別于傳統(tǒng)的單學(xué)科、重書(shū)本知識(shí)的教育方式。STEAM具有跨學(xué)科、趣味性、體驗(yàn)性、情境性、協(xié)作性、設(shè)計(jì)性、藝術(shù)性和技術(shù)增強(qiáng)性九個(gè)核心特征。STEAM教育理念是當(dāng)前國(guó)際上頗有影響力的教育思想之一，對(duì)指導(dǎo)初中生物教學(xué)實(shí)踐有著積極的意義。

2 STEAM理念下的初中生物教學(xué)

《義務(wù)教育生物課程標(biāo)準(zhǔn)（2011版）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)新課標(biāo)）指出：生物科學(xué)經(jīng)歷了從現(xiàn)象到本質(zhì)、從定性到定量的發(fā)展過(guò)程，并與工程技術(shù)相結(jié)合，對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和人類(lèi)生活產(chǎn)生越來(lái)越大的影響。隨著與物理學(xué)、化學(xué)、數(shù)學(xué)以及其他各學(xué)科之間不斷交叉、滲透和融合，生物科學(xué)已經(jīng)日益呈現(xiàn)出主導(dǎo)學(xué)科的地位。這說(shuō)明初中生物的課程理念與STEAM理念是一致的，生物學(xué)與多種學(xué)科交叉融合，在生活中有很多應(yīng)用。STEAM理念下的初中生物教學(xué)應(yīng)該圍繞與技術(shù)、工程等與實(shí)踐相關(guān)的內(nèi)容展開(kāi)，以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，鼓勵(lì)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐。教師通過(guò)STEAM理念，在教學(xué)活動(dòng)中融合各學(xué)科領(lǐng)域，應(yīng)用技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)、藝術(shù)等促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)，可以幫助學(xué)生提高收集和處理科學(xué)信息的能力、獲取新知識(shí)的能力、分析和解決問(wèn)題的能力，以及交流與合作的能力。

3 傳統(tǒng)教學(xué)的不足和對(duì)策

“調(diào)查周邊環(huán)境中的生物”是人教版《生物學(xué)》七年級(jí)上冊(cè)第一單元第一章第二節(jié)的內(nèi)容，教材的設(shè)計(jì)目的是通過(guò)調(diào)查，認(rèn)識(shí)周邊環(huán)境中的生物，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)生物與非生物的區(qū)別。新課標(biāo)倡導(dǎo)探究學(xué)習(xí)，調(diào)查是科學(xué)探究的常用方法之一，所以本節(jié)教學(xué)的重心在“調(diào)查”這一活動(dòng)上。由于教學(xué)活動(dòng)的主體部分是在戶(hù)外（一般在校園）進(jìn)行，因此教師在設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)需要關(guān)注活動(dòng)的組織。本節(jié)課通過(guò)對(duì)周邊環(huán)境中生物的調(diào)查，使學(xué)生認(rèn)識(shí)并掌握調(diào)查的一般方法，通過(guò)對(duì)調(diào)查到的生物進(jìn)行分類(lèi)，幫助學(xué)生理解生物的特征，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

3.1 傳統(tǒng)教學(xué)的難點(diǎn)

本節(jié)課的教學(xué)大多采用學(xué)生分組設(shè)計(jì)活動(dòng)方案，學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)調(diào)查路線(xiàn)和校園生物種類(lèi)的調(diào)查記錄表等，進(jìn)行調(diào)查活動(dòng)，再對(duì)調(diào)查結(jié)果進(jìn)行分類(lèi)，最后進(jìn)行展示總結(jié)。由于內(nèi)容較多，課時(shí)較緊，學(xué)生對(duì)動(dòng)植物種類(lèi)的認(rèn)識(shí)還比較少，無(wú)法完全記錄其名稱(chēng)，教師很難在戶(hù)外的分組教學(xué)中指導(dǎo)全部的小組，進(jìn)一步加大了學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，降低了教學(xué)效果。部分教師往往會(huì)結(jié)合標(biāo)本制作、動(dòng)植物檢索、校園掛牌等課外活動(dòng)進(jìn)行教學(xué)的拓展延伸。在這樣雖不失為一種方法，但卻沒(méi)有解決問(wèn)題的關(guān)鍵：學(xué)生缺少快速識(shí)別動(dòng)植物的工具。

3.2 “形色”APP的應(yīng)用

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)行業(yè)的快速發(fā)展，擁有良好體驗(yàn)的教育APP應(yīng)運(yùn)而生，為教學(xué)活動(dòng)提供了便利。經(jīng)過(guò)多次的實(shí)踐，筆者發(fā)現(xiàn)基于安卓（Android）或蘋(píng)果iOS系統(tǒng)的“形色”等植物識(shí)別的App能幫助學(xué)生快速識(shí)別植物，這就為本節(jié)課的創(chuàng)新實(shí)踐提供了條件。這些App安裝后無(wú)需注冊(cè)即可使用（注冊(cè)后可保存識(shí)別植物的路徑）。使用時(shí)點(diǎn)擊屏幕下方中間的“拍照?qǐng)D標(biāo)”，然后出現(xiàn)取景框，將取景框?qū)?zhǔn)植物后拍照1秒內(nèi)（視網(wǎng)速而定）即可分析出所拍植物的名稱(chēng)，點(diǎn)擊“詳情”后出現(xiàn)該植物的簡(jiǎn)介。如，“形色”App還提供對(duì)圖片植物的識(shí)別，只需將該圖片導(dǎo)入手機(jī)或平板（僅限安卓平板）的相冊(cè)，點(diǎn)選后即可識(shí)別植物，也可直接對(duì)圖片進(jìn)行拍攝來(lái)識(shí)別，給教學(xué)帶來(lái)極大的便利。在識(shí)別率方面，經(jīng)筆者對(duì)校園、公園、野外的100棵植物進(jìn)行識(shí)別，在光線(xiàn)充足，成像清晰的情況下，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 “形色”APP識(shí)別植物的數(shù)據(jù)

可見(jiàn)，“形色”App在校園和公園的植物識(shí)別率較高，校園可以作為合適的教學(xué)環(huán)境。

4 STEAM視野下的創(chuàng)新實(shí)踐

STEAM課程的常見(jiàn)教學(xué)模式是“基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)（Project-based Learning）”，這種學(xué)習(xí)主要由基本問(wèn)題、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、工作計(jì)劃、項(xiàng)目管理、最終產(chǎn)品和評(píng)價(jià)反饋六個(gè)因素構(gòu)成。“基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)”讓學(xué)生主動(dòng)參與到了項(xiàng)目中來(lái)解決有價(jià)值的問(wèn)題，自主完成學(xué)習(xí)，得到成果并進(jìn)行展示交流，實(shí)現(xiàn)了課堂的重構(gòu)，能夠取得比傳統(tǒng)課堂更好的成績(jī)，并提升了創(chuàng)造性解決問(wèn)題的能力。基于這種模式，結(jié)合課時(shí)、教材、教學(xué)設(shè)備等因素，筆者將“調(diào)查周邊環(huán)境中的生物”一課設(shè)計(jì)如下。

4.1 教學(xué)目標(biāo)

（1）說(shuō)出調(diào)查的一般方法，初步學(xué)會(huì)做調(diào)查記錄，并將所調(diào)查的植物進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、歸類(lèi)。

（2）學(xué)會(huì)使用“形色”等App識(shí)別校園植物，嘗試描述校園的植物和它們的生活環(huán)境，培養(yǎng)調(diào)查實(shí)踐以及分工合作的能力。

（3）通過(guò)調(diào)查、交流、合作、評(píng)價(jià)等途徑，關(guān)注生物的生存狀況，體驗(yàn)植物與人類(lèi)的關(guān)系，從而增強(qiáng)保護(hù)植物資源的意識(shí)。

4.2 教學(xué)策略與手段

本課采用“項(xiàng)目教學(xué)”的模式，把“校園植物AR設(shè)計(jì)”作為一個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行教學(xué)。其中項(xiàng)目教學(xué)的“調(diào)查校園植物”階段2學(xué)時(shí)，按正常的教學(xué)進(jìn)度實(shí)施，另外三個(gè)階段“植物名片AR制作（用Aurasma這一App實(shí)現(xiàn)）、校園植物分布平面圖、校園植物AR圖”通過(guò)綜合實(shí)踐活動(dòng)完成。

4.3 教學(xué)過(guò)程

4.3.1 準(zhǔn)備階段

教學(xué)用具：調(diào)查表、筆、移動(dòng)終端（主流智能手機(jī)或安卓平板）。

教學(xué)軟件：用移動(dòng)終端提前下載“形色”APP和手機(jī)QQ。

4.3.2 活動(dòng)環(huán)節(jié)（表2）

表2 STEAM理念下教學(xué)內(nèi)容的重構(gòu)

4.3.3 實(shí)施階段（第一課時(shí)）

4.3.3.1 實(shí)物激趣，導(dǎo)入新課

教師展示美麗針葵、散尾葵、仙人球、銀邊草、風(fēng)車(chē)草五種植物的實(shí)物盆景，開(kāi)展辨認(rèn)植物的學(xué)生小組競(jìng)賽。大部分學(xué)生小組識(shí)別不全。然后，教師介紹“形色”App的用法，讓學(xué)生嘗試使用安卓平板的“形色”App識(shí)別這五種植物，并提醒學(xué)生關(guān)注植物的名稱(chēng)、形態(tài)特征、生活環(huán)境、數(shù)量、生長(zhǎng)情況等資料，鼓勵(lì)學(xué)生用“形色”App這個(gè)工具到學(xué)校植物園調(diào)查這五種植物，并提出問(wèn)題：什么是調(diào)查？怎樣調(diào)查？調(diào)查什么？

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)使用“形色”App激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，以問(wèn)題引入本節(jié)課的主題。

4.3.3.2 調(diào)查的基本步驟和方法

教師以調(diào)查全校戴眼鏡的學(xué)生數(shù)為切入點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)經(jīng)驗(yàn)說(shuō)出在調(diào)查時(shí)需要做的具體工作，然后指導(dǎo)學(xué)生閱讀課本，學(xué)習(xí)調(diào)查的具體方法，并通過(guò)制定調(diào)查方案、設(shè)計(jì)調(diào)查記錄表歸納出調(diào)查的一般方法及注意事項(xiàng)。教師重點(diǎn)提出美麗針葵和散尾葵兩種比較相似的植物，讓學(xué)生學(xué)會(huì)實(shí)地觀(guān)察它們相同的特征和不同的特征，以區(qū)分不同的植物并對(duì)植物進(jìn)行分類(lèi)。

設(shè)計(jì)意圖：制定調(diào)查方案，為進(jìn)一步做好校園植物的調(diào)查做準(zhǔn)備。

4.3.3.3 調(diào)查方案的實(shí)施

采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)策略，教師布置調(diào)查記錄的要求和調(diào)查區(qū)域，學(xué)生根據(jù)所設(shè)計(jì)的調(diào)查路線(xiàn)，利用“形色”App記錄校園各種植物的名稱(chēng)、形態(tài)特征、生活環(huán)境、數(shù)量、生長(zhǎng)情況等資料，分組填寫(xiě)調(diào)查記錄表。教師可以在第一學(xué)時(shí)后組織學(xué)生打印植物名片，并對(duì)植物掛牌。調(diào)查前和調(diào)查過(guò)程中，教師應(yīng)該提醒學(xué)生注意安全第一，并注意引導(dǎo)學(xué)生愛(ài)護(hù)生物資源。

設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐的能力，使學(xué)生在調(diào)查過(guò)程中真正體會(huì)科學(xué)調(diào)查的一般步驟，深刻理解生物與環(huán)境的關(guān)系，增強(qiáng)學(xué)生愛(ài)護(hù)環(huán)境、愛(ài)護(hù)生物的意識(shí)。

4.3.4 總結(jié)階段（第二課時(shí)）

各小組展示調(diào)查結(jié)果（PPT），并進(jìn)行匯報(bào)，教師以觀(guān)察者身份參與項(xiàng)目活動(dòng)成果展示與匯報(bào)，然后將8個(gè)小組的校園植物分布平面圖（區(qū)域）合并成一幅校園植物分布總平面圖。小組的總結(jié)匯報(bào)提高了學(xué)生的思維能力、表達(dá)能力和創(chuàng)造力，同時(shí)更好地認(rèn)識(shí)植物，增強(qiáng)了保護(hù)植物的意識(shí)。

4.3.5 評(píng)價(jià)建議

教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生的自評(píng)與組內(nèi)互評(píng)，把重點(diǎn)放在小組學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)，采用形成性評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合的方法，鼓勵(lì)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)。本次教學(xué)，教師采用表3的評(píng)價(jià)量表，并通過(guò)移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)快速有效的評(píng)價(jià)（圖1），及時(shí)反饋給學(xué)生，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣與動(dòng)力。

表3 調(diào)查活動(dòng)評(píng)價(jià)量表

圖1 移動(dòng)終端的評(píng)價(jià)量表

5 實(shí)踐反思

這節(jié)課結(jié)合STEAM把“調(diào)查校園植物”作為一個(gè)“項(xiàng)目”進(jìn)行教學(xué)，突破了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，利用了移動(dòng)學(xué)習(xí)的方便靈活性，建立了STEAM學(xué)科的聯(lián)系。學(xué)生根據(jù)教師的引導(dǎo)設(shè)計(jì)調(diào)查活動(dòng)方案，在活動(dòng)中利用現(xiàn)代科技高效體驗(yàn)和學(xué)習(xí)，從而發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題，并在匯報(bào)活動(dòng)中表達(dá)自我、展示自我。實(shí)踐證明，STEAM視野下的項(xiàng)目教學(xué)不僅能很好地落實(shí)教學(xué)目標(biāo)，而且有助于教師轉(zhuǎn)變教育觀(guān)念和教學(xué)行為，從單純的知識(shí)傳遞變?yōu)閷W(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)，拓展了學(xué)生的學(xué)科知識(shí)，改善了學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)，提高了學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。