STEAM視野下生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培育的“項目式”實踐探索

張志祥 王穎 趙沛榮

摘要：以STEAM教育理念為指導(dǎo)，開設(shè)生物校本選修課程。基于“校園植物資源的調(diào)查與應(yīng)用”大項目的開展，設(shè)計校園植物檢索表的編制和分析、植物標(biāo)牌的制作與懸掛、校園植物繪畫的創(chuàng)作和展示以及校園植物網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建和使用4個子項目。基于項目、活動以及問題的學(xué)習(xí)情境，充分利用科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)等相關(guān)知識和技能幫助學(xué)生提升生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);生物學(xué);STEAM;校園植物;項目式

中圖分類號：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

如何培養(yǎng)高中生生物學(xué)核心素養(yǎng)，是生物學(xué)教師不斷探索的問題。2017年，《國家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》提出了普通高中要“推動合作探究式學(xué)習(xí)、倡導(dǎo)任務(wù)驅(qū)動，提高學(xué)生分析解決問題的能力”。為了保障高中探究式課程的實施，學(xué)校應(yīng)加強(qiáng)課程資源建設(shè)，充分挖掘校內(nèi)課程資源。校園植物正是開展探究活動的寶貴資源。校園植物不僅可以發(fā)揮生態(tài)功能，而且還具備知識學(xué)習(xí)、德育教育、審美培養(yǎng)、勞動教育等作用，同時還具有便于觀察、取材和探究等優(yōu)點。《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中“校園動植物分類”模塊開設(shè)建議也強(qiáng)調(diào)教學(xué)中教師應(yīng)充分利用校園植物資源，通過各種不同形式的活動，拉近學(xué)生與自然環(huán)境之間的距離，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)自然觀察能力，提升綜合素養(yǎng)。

1STEAM視野下教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)過程的設(shè)計

STEAM是Science（科學(xué)）、Technology（技術(shù)）、En-gineering（工程）、Arts（藝術(shù)）和Maths（數(shù)學(xué)）的簡稱，其教育理念是設(shè)計基于項目、活動以及問題的學(xué)習(xí)情境，讓學(xué)生在實踐操作過程中進(jìn)行產(chǎn)品的研究、設(shè)計和開發(fā)，不斷提高學(xué)生STEAM素養(yǎng)和解決復(fù)雜問題的能力。筆者在STEAM教育理念的指導(dǎo)下，開設(shè)生物校本選修課程，開展“校園植物資源的調(diào)查與應(yīng)用”項目（表1），充分利用科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)等相關(guān)知識和技能幫助提升生物學(xué)核心素養(yǎng)，讓學(xué)生主動參與到項目中解決實際問題，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、動手實踐和科學(xué)探究的能力。

項目的開展以基于問題的學(xué)習(xí)、基于項目的學(xué)習(xí)為主要教學(xué)方式，讓學(xué)生通過自我思考、團(tuán)隊合作等形式來完成項目實踐或者解決項目實施過程中遇到的問題。教學(xué)過程分為7個步驟，如圖1所示。在項目開展過程中，教師從問題學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)兩個維度有效落實教學(xué)，時刻關(guān)注學(xué)生發(fā)展變化，充分考慮個體差異和學(xué)習(xí)者的不同需求。

2STEAM視野下學(xué)習(xí)目標(biāo)的制定

2.1科學(xué)層面

（1）通過比較不同植物器官結(jié)構(gòu)和形態(tài)差異，運用結(jié)構(gòu)與功能、進(jìn)化與適應(yīng)等生命觀念來解釋造成差異的原因，認(rèn)同生命的多樣性和統(tǒng)一性。

（2）通過調(diào)查校園植物現(xiàn)狀，關(guān)注校園植物的生存狀況，形成熱愛生命、人與自然和諧共處的基本觀念。

2.2技術(shù)層面

（1）通過查閱植物志和相關(guān)資料，搜集、處理和加工信息，掌握科學(xué)探究基本思路和方法。

（2）通過學(xué)習(xí)植物形態(tài)、解剖、分類等知識，運用專業(yè)術(shù)語描述植物形態(tài)，制作植物分類檢索表。

2.3工程層面

（1）通過制作和懸掛校園植物標(biāo)牌，充分考慮多方因素確定標(biāo)牌材料、尺寸和內(nèi)容，逐步養(yǎng)成主動探究、團(tuán)結(jié)合作、勇于創(chuàng)新的品質(zhì)。

（2）通過建設(shè)校園植物數(shù)據(jù)庫，綜合運用科學(xué)、技術(shù)、工程學(xué)和數(shù)學(xué)等知識和技能解決實際問題。

2.4藝術(shù)層面

（1）通過確定繪畫對象、角度和表現(xiàn)手法，充分考慮植物科學(xué)繪畫和藝術(shù)美，不斷提升繪畫技巧。

（2）通過繪畫，從細(xì)節(jié)上掌握植物各器官的形態(tài)特點，彰顯自然界的藝術(shù)性。

2.5數(shù)學(xué)層面

（1）通過分析校園植物生活型的數(shù)學(xué)模型，運用模型與建模的方法探討問題，總結(jié)并描述校園植物的現(xiàn)狀。

（2）通過探討項目開展過程中的問題，通過歸納與概括、比較與分析，運用邏輯思維解決問題。

3STEAM視野下具體項目的開展與實施

以STEAM教育理念為指導(dǎo)，基于大項目“校園植物資源的調(diào)查與應(yīng)用”的開展，設(shè)計校園植物檢索表的制作和分析、植物標(biāo)牌的制作和懸掛、校園植物繪畫的創(chuàng)作和展示以及校園植物網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建和使用4個子項目。

（1）校園植物檢索表的制作和分析。

教師活動：介紹植物分類的基本常識、植物分類檢索表的制作方法和“形色”植物鑒別軟件的應(yīng)用;介紹植物形態(tài)識別、解剖等實驗技巧，引導(dǎo)學(xué)生觀察比較校園植物的葉、花、果等器官的形態(tài)特征。

學(xué)生活動：分季節(jié)對校園植物進(jìn)行調(diào)查，記錄植物名稱、數(shù)量、形態(tài)等信息;運用植物分類學(xué)基本知識，借用數(shù)學(xué)模型分析校園植物的生活型;每組至少完成10種校園植物的分類檢索表制作，并用科學(xué)語言介紹植物特征和生活習(xí)性。

設(shè)計意圖：校園植物的調(diào)查分類和檢索表制作可加深學(xué)生對身邊植物的認(rèn)識，促使學(xué)生熱愛植物，熱愛校園。教師培養(yǎng)學(xué)生基于特定生物學(xué)事實，通過歸納與概括、比較與分析，運用科學(xué)思維解決實際問題的能力。

（2）校園植物標(biāo)牌的制作和懸掛。

教師活動：引導(dǎo)學(xué)生提出有關(guān)植物標(biāo)牌制作的相關(guān)問題（例如，選取材料是什么？采用方式是什么？介紹內(nèi)容是什么？設(shè)計尺寸多大？）;舉行校園植物掛牌儀式和認(rèn)養(yǎng)活動，邀請學(xué)生為校園植物掛上標(biāo)牌，建立校園植物檔案。

學(xué)生活動：查閱有關(guān)資料（如中國植物志、浙江植物志、數(shù)字圖書館等），獲取校園植物的科、屬、種、學(xué)名等信息;小組商討確定標(biāo)牌材料、尺寸和內(nèi)（包括植物學(xué)名、科屬、別名、特征和用途）;制作標(biāo)牌160個，包括山茶、芭蕉等46科64屬共76種校園植物，并在選修課上展示小組作品，交流經(jīng)驗。

設(shè)計意圖：通過校園植物的標(biāo)牌制作和掛牌活動，學(xué)生與校園植物的聯(lián)系進(jìn)一步加強(qiáng)。小組成員通過相互探討和交流，逐漸提升主動探究、團(tuán)結(jié)合作、勇于創(chuàng)新的能力。學(xué)生將制作的標(biāo)牌陳列在學(xué)校之中，極大地提高了學(xué)生的主人翁意識，更能提升學(xué)校的整體形象。

（3）校園植物繪畫的創(chuàng)作和展示。

教師活動：美術(shù)教師開設(shè)植物繪畫課程，解決學(xué)生在植物繪畫中繪畫技法上的不足：從作品的科學(xué)性、美觀性等方面進(jìn)行綜合評價，選取部分優(yōu)秀作品參加校園繪畫作品展。

學(xué)生活動：根據(jù)項目主題整理思路（畫什么植物？整株還是局部？繪畫形式是什么？）、確定計劃（材料選取、繪畫工具準(zhǔn)備、繪畫時間）和任務(wù)分工（繪畫、資料查找、專業(yè)輔助、匯報展示等）;深入研究不同植物形態(tài)、生態(tài)、解剖等特點，從植物科學(xué)繪畫和藝術(shù)美兩個方面進(jìn)行繪畫;小組形式匯報活動開展并展示成果。

設(shè)計意圖：在STEAM視野下轉(zhuǎn)變教師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”。依托植物繪畫藝術(shù)滲透植物學(xué)知識，認(rèn)同生命的多樣性和統(tǒng)一性。學(xué)生的審美情趣在創(chuàng)作過程中得到提升。

（4）校園植物數(shù)據(jù)庫的建設(shè)和使用。

教師活動：信息技術(shù)教師開設(shè)網(wǎng)頁制作課程，解決學(xué)生在數(shù)據(jù)庫建設(shè)時計算機(jī)專業(yè)技能不足;聯(lián)合校外網(wǎng)絡(luò)公司，召集部分學(xué)生成立數(shù)據(jù)庫維護(hù)團(tuán)隊，監(jiān)測和保障網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的正常運行。

學(xué)生活動：成立活動小組分別承擔(dān)特定任務(wù)：整理和制作校園植物名錄、收集植物照片并繪畫、設(shè)計數(shù)據(jù)庫網(wǎng)頁;不定期上傳校園植物的文字、照片、動畫和視頻等相關(guān)資料，發(fā)布校園動態(tài)信息和新聞報道;成功創(chuàng)建校園植物數(shù)據(jù)庫“生物苑”（hnp：//202.107.209.231：84/SiteManager/0521090103/index.aspx），包括校園植物、社團(tuán)園地、校本課程、交流平臺等內(nèi)容。

設(shè)計意圖：在“互聯(lián)網(wǎng)+”的時代背景下，將傳統(tǒng)植物分類知識與現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)模式有機(jī)結(jié)合，讓更多師生在學(xué)習(xí)植物學(xué)知識的同時也能享受互聯(lián)網(wǎng)的便捷和高效。結(jié)合信息化教學(xué)技術(shù)，在一定程度上提升生物學(xué)相關(guān)課程的教學(xué)效果和質(zhì)量。

4STEAM視野下項目問題的分析與解決

4.1生物專業(yè)素養(yǎng)提升解決項目科學(xué)性問題

由于各植物開花期、結(jié)果期不同，在某一調(diào)查時刻，學(xué)生不能觀察到植物的所有器官。教師可引導(dǎo)學(xué)生分季節(jié)進(jìn)行調(diào)查，也可運用營養(yǎng)器官的特征進(jìn)行分類，以此來編制植物檢索表。植物檢索表制作難度較大，學(xué)生需首先學(xué)習(xí)植物形態(tài)學(xué)專業(yè)術(shù)語，觀察（必要時解剖觀察）、比較各植物形態(tài)特征，確定植物分類地位、鑒定植物形態(tài)差異后再進(jìn)行分類。

校園植物標(biāo)牌是校園文化的一部分，標(biāo)牌內(nèi)容的實用性和科學(xué)性尤為重要。學(xué)生制作時難免會有科學(xué)性問題，教師需嚴(yán)格把關(guān)，并以一個參與者的身份參加項目活動，及時給予學(xué)生必要的專業(yè)指導(dǎo)。標(biāo)牌尺寸、材質(zhì)等要素會直接影響標(biāo)牌的制作工藝，進(jìn)而影響懸掛高度和懸掛方法，教師也需引導(dǎo)學(xué)生多方考慮、實踐探討。

4.2多學(xué)科聯(lián)合教學(xué)解決項目完成性問題

植物繪畫對學(xué)生的美術(shù)功底和專業(yè)素養(yǎng)要求較高，在項目實施過程中，可由生物、美術(shù)、攝影教師共同指導(dǎo)，利用不同學(xué)科教師的專業(yè)優(yōu)勢組織教學(xué)，利用單反相機(jī)、顯微鏡等設(shè)備輔助繪畫，保證教學(xué)效果。

校園植物數(shù)據(jù)庫的建設(shè)項目任務(wù)重難度大，教師需聯(lián)合信息技術(shù)教師和校外網(wǎng)絡(luò)公司的力量，給予學(xué)生專業(yè)指導(dǎo)，幫助學(xué)生克服電腦技術(shù)不熟練、網(wǎng)頁制作不規(guī)范、報告撰寫不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)壤щy。為推動校園植物數(shù)據(jù)庫良好運行，教師也可發(fā)動全校師生點擊查閱，引發(fā)校園關(guān)注，從上傳資源數(shù)量、質(zhì)量和實效性等方面提出實時整改意見。

5結(jié)語

依托校園自然環(huán)境，著眼于學(xué)生的興趣，因地制宜開展校園文化活動，幫助學(xué)生養(yǎng)成關(guān)注身邊事物的習(xí)慣。開設(shè)生物校本選修課程，充分利用校園植物資源教會學(xué)生認(rèn)識植物的科、屬、種特征及識別方法、編輯分類檢索表、制作并懸掛植物標(biāo)牌和創(chuàng)建校園植物資源數(shù)據(jù)庫等，同時以STEAM教育理念為指導(dǎo)，采用“基于項目的學(xué)習(xí)”的教學(xué)方式，突破了傳統(tǒng)教學(xué)模式，不失為一種有益嘗試。STEAM視野下的項目式教學(xué)，實現(xiàn)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)與合作學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)與問題學(xué)習(xí)的有機(jī)結(jié)合，提高了學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力，更培養(yǎng)了學(xué)生的合作精神和社會責(zé)任感。