基于STEM 教育的高中生物課堂教學探究
——以《生態系統的結構》為例

STEM 教育是科學(Science)、技術(Technology)、工程(Engineering)、數學(Mathematics)教育的統稱，在眾多孤立的學科中建立一個新的橋梁，為學生提供整體認識世界的機會，通過將四個領域內學科知識和技能的教與學整合到教學中，使學生學習的零碎知識變成一個互相聯系統一的整體，以消除傳統教學中各學科知識割裂和學生綜合解決實際問題的障礙，是一種跨學科的學習方法。從教育方法看，STEM 提倡實踐體驗式教學。它符合杜威“做中學”的教育理念，強調體驗和實踐在教育中的深度參與，使學生經歷在做中思考、在做中探究、在做中研習的學習歷程。筆者嘗試結合校本課程---實踐型生物課程的構建研究(玉米的種植)，基于STEM 教育進行《生態系統的結構》教學。

一、基于STEM 教育的《生態系統的結構》教學案例

1.教材內容分析 本節內容為必修3 第5 章第1 節《生態系統的結構》。根據《高中生物課程標準》的要求確定重難點是學習構建模型，突出生態系統內各組分間的相互關系和地位，體現生態系統是一個統一整體。

2.設計思路 基于STEM 理念通過自主合作探究拍攝玉米地生態系統，構建成分間的相互關系模型，體現生態系統是一個統一整體，結合資料掌握生態系統的營養結構。

3.教學目標 討論某一生態系統的結構并掌握。(S 科學目標)

利用多媒體技術拍攝并剪輯可用于教學的生態系統。(T 技術目標)

通過設計拍攝流程以及構建生態系統組成成分間的相互關系模型，提高科學探究能力。(E 工程目標)

利用數學方法計算并歸納食物網中食物鏈條數。(M 數學目標)

4.教學過程 創設情境引出實踐任務：展示《玉米的種植》資料。基于對該生態系統的初步了解，提出問題(什么是生態系統?包括哪些組分? 相互間有何關系? 如何計算食物網中食物鏈條數?)和發布任務(完成玉米地生態系統的拍攝)。設計意圖：基于STEM 的情境性，通過資料，激發學生學習興趣。分組拍攝玉米地生態系統，完成教學目標和學習任務。

提供資料與工具：平板和校本教材。設計意圖：基于STEM 的開放性，查閱相關資料，培養學生收集處理信息和獲取新知識的實踐能力。

設計方案與實施方案：1)、拍攝過程中體現生態系統的組成成分。2)、根據成分作用構建成分間的關系模型3)、拍攝玉米地中可能出現的營養結構，計算食物鏈條數。設計意圖：基于STEM 的原則，合作完成拍攝和構建模型，培養學生設計方案和實施方案的能力。

表達與交流、評價與反思：播放視頻，展示并講解模型。學生互評、教師點評與總結。設計意圖：基于STEM 的開放性和協作性，通過對交換的視頻及模型進行觀察與討論，對比模型的異同中對生態系統是一個有機整體的認識以及對相互關系有進一步的理解，培養學生觀察事物發現問題、表達與交流能力。

5.教學反思 基于STEM 教育的課堂教學，從工程學的角度拍攝熟悉的生態系統，學習其結構，懂得生態系統是一個統一的有機整體。從數學角度歸納計算食物鏈條數的方法，有效提高學習效率。完成本節學習內容既培養學生的創新實踐能力，又提高學生的學科素養和綜合素養，從而促進學生全面發展。

二、基于STEM 課堂教學遇到的問題及改進建議

問題：不是所有的課題都能基于STEM 的角度進行教學；目前為應對高考，教學上仍舊主要關注學生的學業成績，評價單一；筆者與多數教師專職本職學科，不具有深厚的跨學科知識和豐富的教學技能。

改進建議：1、課程內容要少而精：STEM 課程內容不僅要使學生在有限的課時內學習到最有價值的生物學知識，還要反映出時代的特點與技術的進步。因此，“精”要求在課程選材上凸顯重要概念的地位，刪除細枝末節的內容；“精”要求學生學習本課程后，對于重要的生物學概念應能較好的理解與應用，從而形成生物學核心素養(教育部，2017)。2、教學評價力求多元化：STEM 教育更加關注學生的全面發展，注重學生的發展潛能和進步。如在實驗探究課堂中從參與度、成果展示的表達等多個方面，多維度、全過程、“自評-互評-教師評價”一體的評價方式進行評價。3、注重提升教師的STEM 素養和專業知識：這種素養和專業知識的獲得與提升是一個相對漫長的過程。教師需主動追求STEM 專業發展，研讀STEM 教育有關的書籍，如學習并研究《STEM 項目學生研究手冊》，能夠使從未獨立設計過實驗的教師也能自信地指導學生完成他們的實驗；多與有STEM 教育經驗的一線老師交流學習；養成寫反思教學日記的習慣，將反思的結果指導教學實踐。