在高中生物復習課教學中應用STEM課程理念的嘗試

鄺秋婷

摘要：對于在高中復習課中遇到的一些問題，筆者逐漸嘗試應用STEM課程理念，通過項目來組織課堂教學，以學生為主體，培養學生的知識靈活應用能力、實驗探究能力、綜合分析能力等。

在高中生物復習課教學中，我們常常遇到一些改編課本實驗的題型，學生開始時無從下手，形成一大難題。筆者查閱了相關文獻得到啟發，逐漸嘗試應用STEM課程理念，通過項目來組織課堂教學，它以教學目標為指向，以項目為主線，以學生為主體，使學生以學習小組的形式相互協作的實踐活動，培養學生的知識靈活應用能力、實驗探究能力、綜合分析能力等。

1實施過程

筆者在教學實踐中實施的策略主要是把這些問題可以進行轉化為各種探究性的項目，可以分解為以下兩種類型。

1.1模仿性探究

由于科學技術的飛速發展，我們在做題的過程中，往往會遇到一些以最新的科學研究為背景而創設的新情境中進行考察，這類型的題目基于課本知識，同時考察學生的生命觀念、科學思維、社會思維等生物學科核心素養。筆者以兩個全國I卷的題為例，應用STEM課程理念發現問題并解決問題。

在2017年的全國I卷第29題，題干信息“根據遺傳物質的化學組成，可將病毒分為RNA病毒和DNA病毒兩種類型……請利用放射性同位素標記的方法，以體外培養的宿主細胞等為材料，設計實驗以確定一種新病毒的類型……”。對于這類型開放性強的探究題，學生往往無從下手，然而在現在的高考中對學生實驗設計能力等方面學科素養的考察還是比較多，因而學生也不能完全放棄，筆者通過STEM教學理念，把這個題目作為學生探究的一個小項目，讓學生分組討論解決。在引導的過程中，對于班上基礎知識扎實，實驗能力較強的學生提出，這題干與課本必修二赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細菌的實驗相類似，可以模仿課本這一實驗進行探究，同時，題干中也有非常多的信息：實驗的方法為放射性同位素標記法，實驗材料是體外培養的宿主細胞等。筆者在學生提出的這幾點內容在黑板上進行了列舉整理，然后讓學生分組進行討論，寫出實驗基本步驟以及預測實驗結果及結論。通過討論，筆者展示小組的實驗思路，其中有一小組用32P，其他小組的學生就沸騰了，七嘴八舌的發言否定，筆者讓其中一個小組發言：用32P標記，P是DNA和RNA共有的元素，因而實驗結果如果出現放射性，并不能說明放射性是DNA還是RNA。筆者趁機總結：這說明這個題能不能完全照搬課本的實驗？答案是不能的，當然，這個題的探究思路和噬菌體侵染細菌的實驗是類似，關鍵是要區分開DNA和RNA，因而，本題我們應該用帶有放射性的胸腺嘧啶和尿嘧啶來區分。學生恍然大悟，課本的實驗關鍵是掌握實驗設計的思路和方法。

教師小結：把這一題應用STEM課程理念轉化成探究的小項目，明顯提升的學生的學習興趣，經過這次的探討，學生掌握了一類型的探究實驗的方法，同時，在后期的訓練中，避免了學生的畏難情緒，在實驗設計類的題目不能完全空白。

在2018年的全國I卷第6題中，題干信息“某大腸桿菌能在基本培養基上生長，其突變體M和N均不能在基本培養基上生長……將M和N在同時添加氨基酸甲和乙的基本培養基中混合培養一段時間后，再將菌體接種在基本培養基平板上，發現長出了大腸桿菌（x）的菌落”，學生在看到這樣的題干時，無從下手，筆者引導學生回憶課本已有的實驗，有學生想起必修二第3章第1節艾弗里的肺炎雙球菌體外轉化實驗，還有學生想到了基因工程育種。筆者讓學生分組討論，然后說出各自的理由，加深對題干的理解。

設想一的小組提出兩個實驗的共同點和差異：發生了遺傳物質的轉移，因而可以理解新出現的大腸桿菌（x）是由M的遺傳物質進入到N內或是N的遺傳物質進入到M內;但是也有不同點，課本的艾弗里的實驗是轉化實驗，當S型菌的遺傳物質進入R型菌內就使R型菌轉化成S型菌;但本題中不是轉化，而是兩種遺傳物質混合，共同控制。

設想二的小組提出兩個實驗的共同點和差異：根據題干，新出現的大腸桿菌（x）是由M和N的混合后產出，并且可以在基礎培養基上生長，說明大腸桿菌X可以產生氨基酸甲和氨基酸乙，具有有兩種菌的性狀，因而類似于基因工程中，把兩生物的性狀進行集中，屬于基因重組;但本題中不是基因的片段的整合，而是兩個個體全部基因的混合。

教師小結：通過對比分析，學生能重新鞏固課本的兩個知識點，并加強了知識的靈活應用，也加強了審題能力，學生的小組合作效果也很好。

1.2轉化為模型

在進行復習的過程中，筆者發現學生對于一些課本的抽象概念很模糊，為了解決這一問題，筆者應用STEM課程理念的嘗試把這些知識點轉化為模型。模型包括數學模型和物理模型，而解決抽象概念和知識點，筆者嘗試的是轉化為物理模型。比如在復習必修三第5章第2節生態系統的能量流動“能量流動的傳遞效率”這一知識點時，由于內容抽象，學生難以理解，因而筆者把這一內容轉換為構建能“量流動物理模型”，并以此作為一個項目分給各個小組進行解決。筆者引導學生用彩色的卡紙來進行，不同營養級可以用不同顏色的紙片來代表，能量的多少可以用紙片的面積大小來表示，如：生態系統的生產者固定的太陽能可以用20cm×20cm的黃色紙片表示，初級消費者同化量用紅色紙片代表，次級消費者同化量用綠色紙片代表，三級消費者同化量用棕色紙片代表，若能量傳遞效率10%計算，則生產者（400）、初級消費者（40）、次級消費者（4）、三級消費者（0.4），學生相應構建紙片模型。進而把每個紙片進行拆分和回拼，學生能夠理清兩個基本公式：即初級消費者同化量=次級消費者同化量+初級消費者呼吸消耗+分解者分解+未被利用;生產者同化量=初級消費者同化量+生產者呼吸消耗+分解者分解+未被利用。

教師小結：通過模型的探究，學生能進一步理解課本的知識，同時操作能力等也得到了很好的提升。

2教學反思

筆者在教基礎年級時，也嘗試過用一兩節課的時間讓學生把一些在課本中的探究或者知識的疑惑轉化為一個項目去進行探究，實現STEM的教學，雖然這樣的上課模式能很好的培養學生的綜合素養，但是耗時長，往往一節課是解決不了，需要更多地延伸到課后，然后下一節課再進行匯總小結，因而在高三緊張的復習中，我們難以按照這樣的模式進行授課，而把這一模式再縮小化，形成一個個的小項目進行探究，一方面能很好的解決遇到的問題，另一方面也能圍繞已有知識發現新問題，使復習過程不再枯燥無味，在這過程逐步鞏固知識，同時還能培養學生的探究能力、實踐能力等生物學科素養，通過一輪復習的時間，最終取得的效果良好。在以后的教學中，筆者會繼續學習探索，繼續實踐，以提高學生的生物學科素養和教學有效性。