基于STEM教育理念的高中生物學教學設計與實踐研究

聶宗堯

摘 要：關注近年來流行的STEM教育理念，闡釋其內涵和特性，并從情境創設、問題提出和問題解決三方面論述了STEM教學理念指導下的高中生物學教學設計與實踐研究。

關鍵詞：STEM教育理念;高中生物;教學設計

社會在發展，時代在進步，社會高技術人才是其重要推動力。人們發現，越來越多的領域需要具有綜合能力、跨學科思維和扎實實踐能力的高素質人才，這與培養專門學科人才的教育培養方案相矛盾，社會對人才的需求對教育產生了反向壓迫。為此，STEM教育理念應運而生，這種教育理念在美國很流行，其地位與中國的素質教育相似，但強調的方向不同。近年來，STEM教育理念在中國得到了認可，2015年9月教育部發布《關于“十三五”期間全面深入推進教育信息化工作的指導意見》，其中明確提出要積極探索STEM新型教育模式，增強學生的信息意識和創新能力，培養綜合性人才。

一、STEM教育理念的內涵

英屬哥倫比亞大學教育學院的教授大衛·安德森是STEM教育理念的提出者，其中“S”是科學（Science），“T”是技術（Tech-nology），“E”是工程（Engineering），“M”是數學（Mathematics），四個詞的英文首字母組成“STEM”，意思就是在教學中融入科學、技術、工程、數學等學科的內容，促進學生認識高速發展的信息技術，形成跨越學科的思維方式。[1]STEM教育理念具有跨學科性，將有聯系的學科知識進行重組重構，模糊原有的學科界限，使其為一個項目任務服務;STEM教育理念具有情境性，需要在學習中為學生創設一定的生活情境，使學生能夠快速進入教師創建的問題中，對所學知識的理解和應用能力也會有所增強;STEM教學理念具有多維性，可以通過各種教學方式和教學途徑展開STEM教學，尤其是高效的數字化教學方式。

二、STEM教育理念下的高中生物教學設計實踐研究

1.創設生活情境

根據STEM教育理念的特性，教學應該在一定的生活情境、問題情境中進行，以高中生物教學內容“人類的遺傳病”一章為例。創設這樣的一個生活情境：一對戀人戀愛四年，感情很好，他們決定下個月結婚，在婚前體檢的時候，他們向醫生進行了遺傳咨詢，而你（指學生）就是那名醫生，請你為他們進行遺傳解答。在具體教學中，教師還可以融入學生熟悉的相關因素，使創設的情境與學生的生活更加貼近，此外，創設情境時既可以用教師口頭描述的方法，也可以借助于PPT、動畫和MV等多媒體技術展示，一般來說后者更好，能激發學生的學習興趣，使學生快速進入

情境。

2.確立明確的項目任務

生物遺傳的專業研究需要設定一定的前提，STEM教育理念的實踐中，教師需要在所設立的情境中提出具體問題，使學生以這個問題為中心展開談論和研究，在研究中涉及科學、技術、工程、數學等內容。教師提出的具體問題應該與生物教學本章節的教學目標一致，如“人類的遺傳病”這一章要求學生掌握人類單基因病、多基因病和染色體病的病理、危害和病例，并能夠對人類遺傳病進行檢測和預防[2]。因此教師可以提出以下幾個問題：第一，這對夫婦可能生下患有哪種遺傳病的寶寶，這些遺傳病都有哪些危害？以此考察人類遺傳病的種類。第二，如果這對夫婦都健康，但是男子的外祖母患有白化病，請問這對夫婦生下患有遺傳性白化病的可能性是多少？這是對遺傳病病理和預防的考察。第三，如果這對夫婦想生一個健康的寶寶，那么他們需要做什么？這是對遺傳病檢測和預防的方法考察。

3.圍繞問題進行探究性學習

對于第一個問題，學生根據課本知識的學習，了解人類遺傳病的種類和危害，并通過課前翻閱各種醫學專著、報刊，或者上網搜索，在課堂上進行描述或展示，既深化了學生對遺傳疾病的認識，又鍛煉了學生搜集信息的能力。對于第二個問題，學生通過已經掌握的遺傳病理和生物基因變異等知識，分析這對夫婦攜帶白化病隱形癥狀的可能，最后得出這對夫婦的孩子患病的幾率。對于第三個問題，學生通過課本、醫學網站還有收集到的國家婚前遺傳病檢查流程，得出：首先要進行顯性、隱性遺傳病檢查，若一方患有顯性或者雙方均患有隱性遺傳病，則不宜生育;其次要進行孕期、產前診斷，避免有遺傳病或者畸形的胎兒出生;最后如果生出患有遺傳病的寶寶，應該及時采取相應的生物技術措施，防止發病[3]。這一過程中，科學、工程、技術、數學等知識都有涉及，能夠提升學生的邏輯、創新、探究等思維，體現了STEM教育理念的合理性和先進性。

STEM教育理念應用于高中生物教學，貫徹教學導入、教學問題提出和解決的整個過程，需要學生調動各方面的知識與能力，也提高了學生跨學科的綜合能力。值得注意的是，在高中生物教學中應用STEM教育理念，需要教師在課前就對學生進行一定的引導，使學生做好準備工作，保障STEM教育法能夠順利實施。

參考文獻：

[1]謝雪錦.基于STEM教育的高中生物學教學探索：以“人類遺傳病”教學為例[J].福建基礎教育研究，2018（4）：131-132.

[2]付鑫.基于高中生物學課程資源進行STEM項目的設計思路與案例[J].生物學通報，2018，53（3）：34-38.

[3]王潤英.STEM教育在高中生物學教學中的嘗試[J].生物學通報，2016，51（3）：24-27.