STEM教育與初中生物整合的實踐研究

熊拾蓮

摘 要 傳統模式下的生物教學過多注重提升學生的應試成績，對于學生需要具備的生物學科素養缺少重視，導致學生缺少學習空間去實現創新發展，學生的思維能力與創新能力受到了限制。STEM理念下的生物教學以“任務為主線，教師為主導、學生為主體”為原則，教師在教學情境下提出問題，將STEM 學科知識整合到生物核心任務中，學生以實踐的方式運用STEM實現思考、討論與交流，以具有解決生物實際問題的能力，不斷提升學科素養。學生對于問題的解決，教師發揮指導、檢查、監督和評價作用。

關鍵詞 STEM教學 初中生物 學科整合

中圖分類號：G633.91文獻標識碼：A

STEM教育體現出跨學科教學的特點，實現了教學與學生自主探究的結合，學生借助所學的知識參與具體的實踐，有利于提升學生綜合知識的應用能力。在初中生物教學中，教師要注重發揮STEM教育理念的優勢，提升學生的學科素養，實現STEM教育與初中生物整合。

1 STEM教育的引入

STEM 包括了科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）四方面的內容，這種教育方式提倡實現不同的學科之間的融合，教育目標是提升學生的綜合素養。STEM 教育素養實現了科學、技術、工程和數學等不同學科知識的相互結合，學生獲得教育包括提問、設計、分析、推斷和運算，有利于提升學生的綜合素養。STEM源于美國，被公認為是提升國家綜合實力的關鍵。STEM教育不是分立學科的，而是在解決真實問題的場景應用跨學科的知識，讓學生可以零散知識變成互相聯系的整體，實現了跨學科的學習，因此有利于培養學生的創新實踐能力。

2 STEM教育與初中生物整合的必要性

STEM教育與初中生物整合可以提升學生探究生物問題的能力，這也是生物學習中需要掌握的重要技能。生物的學習需要保證思維的嚴謹性與邏輯性，需要有邏輯推理能力，數據分析能力等。學生的科學素養是解決生物問題的基礎，教師在教學中要結合教材的內容與學生的認知條件，采取有效措施提升學生的科學素質，促進學生綜合素質的提升。學生具備了生物科學素養有利于深入理解生物概念，有利于全面掌握教材中的知識點，提升學生解決實際問題的能力。STEM教育與初中生物整合也體現出生物觀，生物觀有利于生物概念的形成，體現出邏輯推理能力。借助歸納、類比、演繹多種科學方法，可以形成條理化、層次化的生物觀。生物科學素養還有利于學生提升解決現實生活的能力，借助生物觀去思考現實問題，應用生物方法解決問題，因此生物科學素養具有實用價值。

3 STEM教育與初中生物整合的教學實踐

3.1整合科學知識提升學科素養

生物學是自然科學。科學素養是指學生在現實生活中可以應用理論知識、方法和技能解決實際問題，在實踐中理解科學的本質，幫助學生形成辯證唯物主義觀，形成學科素養。學科素養的培養需要通過對自然現象的調查研究，形成系統的、批判性的結論。在生物教學中，教師要有意識學生經歷此過程。生物教材中的內容體現了辯證唯物主義觀。比如生物體結構在進化中與功能實現了適應;生物器官的代謝活動存在相互依存的關系，表現為對立統一;生物的進化依據了簡單到復雜、從低等到高等的發展規律。教師對于生物教材涉及到的理論可以通過學生的實踐實現科學知識的整合，以提升學生的學科素養。比如饅頭是北方地區主食。學生都見過家里蒸饅頭的過程，但是親自嘗試過的學生不多。教師可結合酵母菌發酵的學習，讓學生實踐饅頭制作。發酵過程由于產生了新物質，是化學變化。蒸饅頭涉及到水的沸騰、能量的傳遞、散失。因此蒸饅頭涉及到化學知識與生物知識。學生借助實踐實現了不同學科內容的整合。

3.2整合技術以提升學生的實踐能力

技術是STEM教育中的重要內容。學生通過參與技術活動，可以獲得技能，掌握解決問題的思維。因此教師要注重培養學生的動手能力，激發學生的學習興趣;強化實驗的功能，通過實驗，學生理解實驗技術的重要作用，擴展學生的技術思維。生物課程包括多方面的技術內容，包含常用生物實驗操作技術等、還包含了信息技術，如數據處理軟件的使用等。在生物教學中，教師要結合實際情況多方面整合技術手段，為學生提供多樣化的技術資源，以傳授技術思想與方法，提升學生的實踐能力。如學生在種植實踐中可以理解合理密植的重要作用。在去除雜草的過程中理解生物存在競爭關系，在實踐中對課本內容加以深化，提升了學生實踐能力。STEM教育體現為解決實際問題的能力，生物問題融于生活中。生物的學習也是為了在生活中得到應用。所以教師的教學在要讓生物回歸到生活中，實現課內、課外的共同作用，要有“大生物”教學觀，實現生物知識與生活的緊密聯系，讓學生掌握解決實際問題的基本方法。比如教師可以借助《葡萄酒的制作》、《泡菜的制作》來提升學生的生物技術。《葡萄酒的制作》、《泡菜的制作》涉及到發酵技術，包含了微生物特性的相關知識。學生通過實踐可以深入理解微生物的特性。教師針對生物教學整合技術，開闊了學生知識視野，也理解食品工業中的發酵技術，在培養能力的同時關注工業技術。

3.3整合工程思想形成學科素養

STEM教育中的工程思想就是讓學生發現問題，并有效地解決問題，培養學生動手操作的能力，讓學生形成工程思維，并強化創新能力，在體驗獲得科學發現，嘗試探究成功的快樂。生物工程思想可以理解為解決實際問題的工具，解決問題需要借助特定思維。因此在教學中需要教師加（下轉第129頁）（上接第127頁）強訓練學生的獨立思考能力，具備主動發現問題的能力。 古人對于教育提倡“學起于思，思源于疑”。學生不會獨立思考問題難以實現問題的有效解決。教師在教學中對于學生的質疑加以鼓勵，鼓勵學生敢于發問，敢于表達真實的想法。針對工程素養，需要教師系統地、創造性將生物與工程思想加以整合，讓學生初步理解工程設計的方法。工程設計思想與課堂教學的整體在現實生活具有實用性，學生有意義的情境中理解知識，提升個人的批判性思考能力。比如《葡萄酒的制作》，選取的內容貼近學生的現實生活，對學生應用所學理論解決工業現實問題具有影響作用。教師對于教學內容的講授要注重對知識的梳理，提煉要點。針對教學內容要結合學科素養的要求，對相關內容加以融合，避免內容重復。優化課程體系后，知識脈絡要保證清晰，還要突出重點、難點。教學還要保證內容的實用性。教師要結合課程的知識點，以保證內容針對性，讓學生在實踐中獲取知識，提升學生解決問題的綜合能力。

3.4整合數學思想掌握數學方法

在生物的教學中，教學不僅要考慮到如何使學生掌握相關的內容，還要融入數學思想。學生的學習不僅要理解生物知識，還要形成數學人文思想。生物教師針對STEM教育的應用，要考慮到滲透數學人文思想，讓學生建立數學思維。比如細胞在分裂過程中，數量會以幾何倍數在增長。教師的教學可以引入數學思維，幫助學生深入理解細胞分裂中數量的變化趨勢。在數學人文的培養過程，教師要考慮如何激發學生的數學思維，讓學生具備使用數學方法解決生物問題的思維方式，學生具有了數學素養，在生物問題解決會有意識利用數學知識。對于學生的數學素質，教師要讓學生應用數學方法，學生在借助探究生物知識，掌握數學方法，借助數學模型分析問題。比如《葡萄酒的制作》中的溫度變化曲線是典型的數學問題。 教師在教學中要研究數學方法的應用，以提高學生的推理歸納、數形結合等數學能力。還可以讓學生結合數學知識理解生態平衡的曲線圖，這種方法實現了數學知識與生物知識的融合作用，提升了學生用數學方法解決生物問題的主動意識。

4結束語

STEAM教育與初中生物整合可以讓學生基于學科興趣和生活實踐理解學科，為實踐和探究創造了條件，有助于學科素養的提高。STEAM教育可以讓學生在生物學習中打破“死讀書、讀死書”的桎梏，可以培養自主思考能力，提升學習的思想深度。STEAM教育與初中生物整合還需要不斷摸索和實踐，還需要生物教師在教學實踐中不斷總結經驗。

參考文獻

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