STEAM理念在生物科技活動中的應用

容妙娜

【摘要】近年來，我嘗試用STEAM理念分階段、分層次對初中學生進行生物科技啟蒙與培養，以“問題為引導，多學科融合、體驗中學習”的方式激發學生對“生物科技”創想的熱情，重在引導學生正確運用信息技術開展科技活動，培養擁有知識寬度和深度的科技小創客。下面以具體案例談談STEAM教育在初中生物科技活動中的應用。

【關鍵詞】STEAM ;初中;生物科技活動

習近平總書記說過：“青年是祖國的前途、民族的希望、創新的未來。青年一代有理想、有本領、有擔當，科技就有前途，創新就有希望。”我正朝著培養“科技小創客”的方向而努力，嘗試以“問題為引導，多學科融合、體驗中學習”的方式激發學生對“生物科技”創想的熱情，培養擁有知識寬度和深度的科技小創客。經過3年的探索，我逐漸形成了一套STEAM生物科技活動的教學方法。我分階段、分層次開展生物科技活動，構建“生物科技教育環”。“生物科技教育環”由“以優帶新，激發興趣;感官認知，拓展知識;專題研究，體驗STEAM;委以重任，激發潛能。”4個環節構成，其中最后一個環節又成為第一環節“以優帶新”的中堅力量，構成一個可不斷提升的循環。經過培養的學生既能在各類科技比賽中獲取優異成績，又能在校內外的科技講座擔任傳播科技知識的“小導師”，還能在世界環保交流大會或論壇等平臺中有出色的表現。學生的表現驗證了這套教學方法的有效性，下面以具體案例談談STEAM理念在初中生物科技活動中的應用。

一、理論依據

（一）STEAM與創客

STEAM代表科學（Science），技術（Technology），工程（Engineering），藝術（Art），數學（Mathematics）。STEAM理念就是集科學，技術，工程，藝術，數學于一體的綜合教育。創客是指出于興趣，努力將創意變為現實的人。他們既了解多門學科，擁有“知識寬度”，又能在某一科技領域進行深入研究，擁有“專業深度”。 “STEAM理念是創客文化與教育的結合，基于學生興趣，以項目學習的方式，使用數字化工具，倡導造物，鼓勵分享，培養跨學科解決問題能力、團隊協作能力和創新能力的一種素質教育。”在科技活動中，跨學科的團隊合作訓練能讓學生各方面的能力在短時間內得到更大的提升。

（二）生物科技活動

生命科學即生物學，是研究生命活動規律、生命的本質、生命的發育規律，以及各種生物之間和生物與環境之間相互關系的科學。生物科技活動是在生物領域中進行的科學技術系列活動。初中生物科技活動包括生物實驗，觀察、采集動植物和制作生物標本，栽培植物，飼養小動物，進行生物多樣性和生態觀察等等活動，可以更好地培養學生學習興趣，拓寬知識，提高能力，發展特長和創新精神。

二、STEAM理念的生物科技活動中的應用

STEAM理念在生物科技活動的應用（表1）是按學生不同階段的興趣和智能發展而設計，需要分階段（表2）、分層次（表3）培養學生。首先，教師讓學生體驗簡單、有趣的科技活動，喚起探尋科學奧妙的熱情。接著，學生先學習與生物科技相關的多門學科，再進行科學探究。探究過程是先發現身邊的問題，經過重新調查后大膽設想解決方案，通過各種新技術進行實驗、調查、分析、總結，形成研究成果。最后，學生的研究成果經過藝術加工以PPT、視頻、網頁等形式吸引大眾的關注，通過各種信息平臺才能擴大科普效果，對答如流的答辯才能讓創意作品在高層次的科技比賽中得到認可。大型活動后，讓“生物小精英”給初一新生進行經驗分享。這樣就能形成“生物科技教育環”，讓生物科技教育水平逐步提升。

第一學習階段：以優帶新，激發興趣

每個學期之初，我與“生物小精英”共同在校內開展有趣的生物科技活動。例如：《植物認種》。我們以“植物競猜”游戲喚起學生熱情，然后集中學習“科學方法”，再由優秀“生物小精英”們指導新生完成“任務卡”。

在互聯時代，我推薦2款簡單、易用、準確性高的認識植物的APP“形色”和“中國植物圖像庫”，幫助學生快速了解植物的知識。APP 1：形色使用方法：手機打開APP——拍照或選圖——生成美圖——保存——分享。APP 2：“中國植物圖像庫”使用方法：微信打開APP——點擊“圖片”——上傳圖片，獲得植物資料，進一步校對資料。

“任務卡”是要求學生通過APP查到植物名稱后，經過權威網頁或書籍（如《植物志》）進一步校對信息的準確性，再制作一張“植物標牌”PPT。“植物標牌”（圖1與圖2）一般會介紹有植物學名（中文學名、拉丁學名、別名）、科和形態特征，如果想深入了解該植物，還可查找它的生長環境、地理分布、藥用功效、花語（圖3）等內容。學生還可通過細心觀察與長期跟蹤植物生長情況，發現植物適應環境經過千百萬年來形成的有趣“植物智慧”（圖4）。此過程能讓學生深入了解該植物的形態特性和生活習性。我們會在學期中期舉辦“植物認種”大賽，以激發學生積極認識校內的各種植物，成長為“植物小達人”！

第二學習階段：感官認知，拓展知識

感官認知階段的培訓是讓學生了解多門學科，擁有“知識寬度”！我參考約瑟夫·柯內爾的“流水式學習法”：喚起熱情、集中學習、親身體驗、分享靈感，重在讓同學們在快樂的體驗活動中掌握STEAM的基礎知識。我設計了《探索標本爭妍靈動的技巧》的生物科技活動，內容包括了彩虹花卉DIY、保色標本DIY、標本藝術DIY、葉脈藝術DIY、彩虹植物水晶、功能作品DIY等內容，里面的每個活動都有其獨特的魅力！學生通過系列活動，循序漸進地掌握多種生物標本制作技術;還能發現工藝流程中的不足加以改進;培養藝術素養與創新能力;實現了創意物化。

第三學習階段：專題研究，體驗STEAM

專題研究階段是選取某一專題開展研究性學習，讓學生運用所學知識和技巧來重新綜合，掌握STEAM在中的專題研究運用，培養“專業深度”。 生物專題科技活動類型大致分為調研實踐、科學探究、科技創新3大類（表4）。學習流程是：學習小組選題——查新調查——科學探究過程——撰寫成果報告——成果展示與評價。活動成果主要以研究報告、實驗改進、技術優化、概念模型、實物類的小創作和小發明等方式呈現。

學生的每個生物科技創意作品都融合了STEAM的各個要素，是跨學科的知識融合、多種技術的綜合應用、研究數據分析與檢測、最后美化研究成果，并以PPT、海報、微視頻等形式展示與宣傳。

第四學習階段：委以重任，激發潛能

我相信“失敗乃成功之母！”生物科技團的學生經過一系列的STEAM科技活動培訓后，他們在科學素養和綜合能力有了很大的進步，在省級各類科技比賽中成績優異，還能在自己喜歡的社團部門充分發揮自己的能力。我會從中挑選優秀成員擔任社團各個部門部長。先給各個部門在指明任務和方向，再由部長和成員們共同設計的活動主題和方案，并協助教師開展校內的生物科技講座與科技培訓、校外的公益活動等。

三、結語

通過教育教學的實踐，我認為生物科技活動與STEAM理念的各個要素密不可分。學生的每一份優秀生物科技作品都將生物學與其他科學、技術、工程、藝術、數學的融合。“生物科技團”的學生經過STEAM理念的生物科技活動四個階段的鍛煉，養成善于發現新問題和樂于嘗試新方法的習慣，慢慢成長為學習成績優異、知識面廣、不恥下問、樂于創新、勇于挑戰、敢于展示、綜合素質高、社交技能強的“科技小創客”。在這研究的3年中，我所指導的學生在科技比賽中獲獎層次和人數比過去有了明顯的飛躍，共計獲聯合國獎項1個，省級獎項29個，成為我校科技教育的亮點，可見STEAM理念在初中生物科技活動的應用是有效可行的，值得進一步細化和推廣。

參考文獻：

[1]Steam Kids： 50+ Science / Technology / Engineering / Art / Math Hands-On Projects for Kids，Anne Carey;Steam Kids Author Team，Left Brain Craft Brain，2016-09-13。

[2]劉志偉.青少年科技創新實踐[M].清華大學出版社，2015（10）.

[3]（美）丹尼爾·平克.全新思維[M].高芳，譯.浙江人民出版社，2013（5）.