STEM教育理念下的初中生物學科實踐素養(yǎng)的培養(yǎng)

孫成蕾 巴青松 劉芳 金剛 沈恬

摘 要：《中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)》指出，核心素養(yǎng)是學生應具備的品格和關鍵能力，其中學生實踐能力的培養(yǎng)是落實學生發(fā)展核心素養(yǎng)的重要內容之一。STEM教育理念實現了跨學科的教育融合，突出了實踐能力的重要性。文章基于初中生物課程，將STEM理念運用到學科教學中，發(fā)掘初中生物有關實踐素養(yǎng)的內容，制訂以培養(yǎng)學生實踐素養(yǎng)為核心的教學方法，以期優(yōu)化生物課堂教學，加強學生的思維創(chuàng)新能力訓練，培養(yǎng)學生理論聯系實際的能力。

關鍵詞：實踐素養(yǎng);核心素養(yǎng);生物教學;STEM教育

中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：A 收稿日期：2020-05-25 文章編號：1674-120X（2020）32-0057-02

2016年9月，教育部正式發(fā)布《中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)》，明確指出學生發(fā)展核心素養(yǎng)將由文化基礎、自主發(fā)展、社會參與三個方面引領，以培養(yǎng)全面發(fā)展的人，綜合表現為人文底蘊、科學精神、學會學習、健康生活、責任擔當、實踐創(chuàng)新六大核心素養(yǎng)。這六大核心素養(yǎng)是學生應具備的，能夠適應終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關鍵能力，是中小學教學改革和教育發(fā)展的新方向。因此，落實三大理念、六大核心素養(yǎng)，對促進教育改革、改善教育環(huán)境等具有重大意義。目前，中學生還處在應試教育的大環(huán)境下，教師的課堂教學主要偏向于對理論知識的教授，另外由于課堂時間的限制以及教學任務的繁重，教師很少讓中學生在課堂上進行實驗操作。在課堂教學設計中，教師由于忽略了學生實驗操作的環(huán)節(jié)，導致中學生欠缺動手實踐等方面的能力。因而，落實學科的核心素養(yǎng)、培養(yǎng)學生的實踐素養(yǎng)，任重道遠。

一、STEM教育在中學生物教學中的現狀

STEM教育是當前教育領域中被提到最多的教育模式之一，也是當前社會最火的教育名詞之一。什么是STEM教育？國際技術和工程教育協會將其定義為整合了科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）這四大要素的新興跨學科課程，體現了多學科的交叉融合，具有趣味性、多維性、協作性和項目性。在STEM教育理念下指導生物課堂教學，實現了生物學與科學學科、生物學與信息技術學科、生物學與工程學科以及生物學與數學學科的融合，順應了教育改革的發(fā)展要求，有利于課堂教學的開展，更有利于對學生實踐素養(yǎng)和實踐創(chuàng)新的能力的培養(yǎng)。

生物學科是一門理性學科，強調使學生在掌握理論知識的同時，培養(yǎng)理性思維能力，以發(fā)散的思維對事物的本質進行思考和創(chuàng)新，通過動手實踐將知識運用到具體生活中。另外，生物學也是一門適合開展實踐教學的課程，教學內容主要涉及課堂實驗操作和課外實踐活動，教師可以通過合理安排教學環(huán)節(jié)，組織學生進行實踐活動，從而落實對學生實踐能力的培養(yǎng)。初中生物教材中有一欄目為“STS”，即科學（Science）—技術（Technology）—社會（Society），這一欄目將生物學知識與實際生活和科學技術聯系在一起，是STEM教育在中學生物教學中的初步體現，學生在學習理論知識的同時，可以通過相關知識進行實踐創(chuàng)新。如今，STEM教育在中學生物教學中應用不多，教師應當合理開發(fā)并利用好這一課程資源，開闊學生的視野，增加學生學習生物的興趣，培養(yǎng)學生愛動手、愛實踐的品格。

二、實踐素養(yǎng)在教學內容中的應用實例

STEM教育這一教育模式具有趣味性、多維性、協作性和項目性，而初中生物課堂的教學也應該體現這些特性，其中以學生為主體進行實踐教學就可以應用STEM教育模式。以初中生物教材為例，其課程標準包括十個一級主題，主要為：科學探究、生物體的結構層次、生物與環(huán)境、生物圈中的綠色植物、生物圈中的人、動物的運動和行為、生物的生殖、發(fā)育與遺傳、生物的多樣性、生物技術和健康地生活，這十個主題都涉及了探究性實驗的內容，很好地將培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新能力落實到了基礎教材中。另外，教材內容的選擇、教材的活動設計和編排都利于教師對學生進行基礎教育，同時落實了生物學科的核心素養(yǎng)。

STEM課程是以一門課程為主，其他課程為輔進行教學，因此在初中生物教學中，我們主要以生物科學為主，數學（顯微鏡下細胞的數目）、工程與技術（顯微鏡、臨時裝片的制作）為輔。初中生物課程的主題之一為科學探究，其涉及了許多探究性實驗，本文以“觀察細胞的結構”這一課程實驗為例，展示小組分工合作制作“人口腔上皮細胞臨時裝片”和“洋蔥鱗片葉外表皮臨時裝片”的過程。

（一）實驗器材的準備

依照實驗所需的材料進行準備，如蓋玻片、載玻片、顯微鏡、擦鏡紙、紗布、生理鹽水、清水、涼開水、牙簽、鑷子、碘酒、吸水紙、紫色洋蔥等;學生可以自行準備或者和教師一同準備一些小的實驗器材，如洋蔥、牙簽等。

（二）實驗實施

教師提前告知各個實驗器材使用的注意事項，尤其是顯微鏡的使用。剛剛學完“顯微鏡的使用”這一節(jié)課，學生可能會出現操作不當的情況，在教學中，教師應注意讓學生熟知顯微鏡使用的步驟和注意事項，保護顯微鏡，養(yǎng)成愛護實驗器材的習慣，并在實驗操作過程中注意安全。

學生制作人口腔上皮細胞臨時裝片，需把握相應的操作順序，但由于這節(jié)課是學生進入初中以來首次進行實踐，不少學生會出現手忙腳亂、記不清步驟的情況，此時需要教師進行引導，提煉簡易的實驗步驟，即學生只需要記住“擦、滴、刮、涂、蓋、染、吸”七個字這就可以完成人口腔上皮細胞臨時裝片的制作。同樣，對洋蔥鱗片葉外表皮臨時裝片，只需要記住“擦、滴、撕、展、蓋、染、吸”這七個字，就可以熟練把握和操作臨時裝片的制作這一技術了。最后小組合作將做好的臨時裝片放在顯微鏡下進行觀察。

學生在實踐的過程中，學習到了臨時裝片的制作這一技術，掌握了顯微鏡使用的步驟和注意事項，并體會到了規(guī)范實驗操作的重要性，極大地培養(yǎng)了實踐能力，增加了的耐心和細心，加強了小組的協作性，有利于形成科學的精神和態(tài)度。

（三）實驗結果處理

在顯微鏡下觀察到植物細胞和動物細胞的結構后，教師可以讓學生動手繪制細胞結構圖，并與書本上的細胞模式圖進行比較，增加學生學習的趣味性。另外，教師可以讓學生分別記錄不同放大倍數下細胞的數目，運用數學知識明確顯微鏡放大倍數的計算方式并了解顯微鏡下細胞數目計算的相關規(guī)律。

（四）小組交流匯報

小組對繪出的細胞結構圖進行展示，并講解植物細胞和動物細胞的不同，相互交流并發(fā)現顯微鏡下細胞數目的規(guī)律，小組間相互評價，取長補短，鞏固知識。

總體來說，STEM教育在初中生物教學中主要涉及實驗探究模塊，其整合了各學科的教學聯系，充分利用了科學知識、數學知識以及工程與技術知識，體現了學科融合的優(yōu)點。而新課程標準下的初中生物十個主題內容的制定都重在培養(yǎng)學生的科學探究能力、提高學生的實踐能力，突出了實踐素養(yǎng)的重要性。換言之就是教師在課堂上主導的探究性實驗教學，增強了學生的實踐能力，同時培養(yǎng)了學生的科學素養(yǎng)，增強了學生對科學、自然的敬畏，以及生命意識，這也是新的發(fā)展學生核心素養(yǎng)在教學目標中的體現。

三、生物教學中實踐素養(yǎng)培養(yǎng)的途徑

（一）教師加強教學設計，學生積極參與

生物教學中實現學生實踐能力的培養(yǎng)主要依賴于教師的教學設計，表現在新課教授之前，創(chuàng)設情景，吸引學生，引起學生的思考。教師在授課的同時，應以學生為主體，使用維果斯基的最近發(fā)展區(qū)理論，充分發(fā)揮學生的主觀能動性，邊授課邊操作，進行探索式實驗教學，設計問題鏈。由于不同的學生有不同的想法，培養(yǎng)學生的思維嚴謹性和邏輯性，就體現了教育理念的多維性。另外，在課堂教學中，教師尤其應注意教學環(huán)節(jié)的設計，應開展相應的教學活動，使學生在學和做的過程中體驗教學活動的趣味性。教師應合理開發(fā)跨學科課程資源，將信息技術運用到生物教學中，制作相關的多媒體課件和教學視頻，將生物學教學融入工程學中（如仿生學的應用：鳥巢的制作、直升機的制作），將生物學運用到數學中（如數學模型的建立、相關曲線圖的制作），促進學生的全面發(fā)展。

（二）完善教育評價，及時反思教學

教師要合理審視學科間的內在聯系，適度融入科學、技術、工程、數學四門學科，但要注意不能喧賓奪主，以達到課堂教學最優(yōu)化和教學效果有益化為目標，及時進行教學反思，找出課堂教學的不足，及時改進，教學過程中多從學生的角度出發(fā)，換位思考。另外教師和家長需多層次、多角度、多領域評價學生，不能僅僅局限于成績評價，這會打消學生參與實驗的積極性，可加入實驗技能操作評價考核，讓學生和家長都認識實踐的重要性，改變重分數輕能力的現狀。

（三）學校聯合社會，開展課外實踐

學校在關注學生知識積累的同時，要注重學生能力的培養(yǎng)以及情感價值觀的塑造，大力支持實踐活動的舉行，提倡校外活動的積極開展。STEM教育在我國發(fā)展進程還比較緩慢，當今世界是競爭性的世界，國家間的競爭是人才的競爭，探究型人才是培養(yǎng)的重中之重，社會應給予學校大力支持，比如經濟上的支持，讓學校建立完備的實驗室，讓學校有實力開展實踐活動。另外，學校要加強與企業(yè)的聯合，可以組織學生參觀工廠，或者讓學生參與到相關的制作中，提高其實踐能力，培養(yǎng)其實踐素養(yǎng)。

總而言之，學生實踐能力的培養(yǎng)不是一朝一夕可以完成的，也不是單方面的努力可以實現的，需要各方面專業(yè)性人才相互配合，編制出合理的適用于中學生發(fā)展的STEM教育教材，實現教育理念的實踐化，大力倡導生物教學過程中的探究性實驗。

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