核心素養理念下高中生物 STEM 項目活動設計

張樹民

摘要：STEM項目活動是對科學、技術、工程和數學的有機整合，用于培養學生發現問題的意識及解決問題的能力，有利于提升學生的創新能力、科學探究能力，全面發展學生的生物核心素養。為此，本文簡要探析了基于核心素養培養的高中生物STEM項目活動的設計，以供同仁參考。

關鍵詞：核心素養? ?高中生物? ?STEM項目

科學思維、社會責任、生命觀念和科學探究是生物素養的四個方面，高中生物STEM項目是以解決生物學問題為載體，基于高中生物的基本知識與技能，以培養學生的學科核心素養。下面，筆者簡單論述了高中生物STEM項目活動設計過程。

一、啟迪思維，形成主題

研究什么及怎么研究，是高中生物STEM項目活動開展的關鍵，教師要著重考量如何引導學生基于生物學的認識來討論個人、社會事務，培養學生的社會責任感。第一，發散思維，找關鍵詞。師生圍繞社會性的某一個概念進行探討時，需要先找到關鍵詞，再引導學生將所學的知識與問題聯系起來。如在討論環境污染的社會問題時，教師就可以引導學生聯系生態平衡等生物學知識，形成項目主題素材的關鍵詞。第二，集中思維，形成中心。這個階段主要是篩選主題素材，明確項目研究的主題，為項目互動的開展奠定堅實的基礎。

二、聚焦核心，確立課題

首先，項目查新與背景分析。教師可以要求學生談一談自己對項目主題的看法，提出自己的觀點與問題，再組織學生查閱相關的資料，分析問題的背景，了解問題的研究進程。其次，教師要基于背景分析與項目查新的結果，選擇合適的研究對象，這樣有利于進一步進行項目研究。最后，教師要設定自變量與因變量。對自變量的正確控制，可以保證探究方向的正確性，而了解項目探究需要測量的效果，形成項目研究課題，則需要設定因變量。

三、細化方案，制定計劃

確定項目的研究對象和設定變量后，教師需要細化研究方案，理清與細化研究的思路，再結合實際情況制定研究計劃，確定研究的目標。第一，掌握科學理論。規范的科學理論是項目研究的重要基礎，教師需要在學生制定、細化方案的過程中，指導學生了解與掌握相關的理論知識，并將其體現于項目計劃中;第二，確定實驗條件。教師可以根據科學理論來選擇STEM項目活動的資源準備、活動技術，并以此為基礎優化實驗條件，促進項目研究的順利實施。

四、完善設計，撰寫方案

初步完成研究計劃之后，師生可以一起探討研究計劃，通過相互提問、互相質疑的形式來修訂、補充、完善研究設計，讓學生體驗科學的嚴謹。首先，學生需要確定實驗假設。良好的項目設計涉及理論的學習、前期概念的掌握及構建初步模型，教師可以幫助學生提出合理的假設，為項目研究提供正確方向。其次，學生需要學習實驗技能。為了保證實驗的順利進行，學生需要提前學習與掌握相關的實驗技能與技術，最大限度地保證研究的科學性。最后，學生需要預實驗和撰寫研究方案。學生可以通過預實驗的方式檢驗STEM項目活動開展存在的問題，并結合預實驗的結果進行反思與小結，然后在此基礎上撰寫研究方案。學生在撰寫研究方案的過程中，要一一甄別實驗中會出現的問題，進一步完善實驗假設，至此，才能形成最佳的項目設計方案。

五、結語

總之，基于高中生物基本知識與技能設計的STEM項目活動，有助于整合數學、技術、科學和工程等知識，培養學生發現問題與解決問題的能力，并使學生的創新能力、思維能力和實踐能力得到鍛煉，進而有效提升學生的生物學科核心素養。

參考文獻：

[1]石進德.基于核心素養培養的高中生物STEM項目活動開展[J].中學生物學，2017（33）.

※本文系江西省基礎教育研究課題2019年度課題：《基于STEM的高中生物核心素養培養的研究》的研究成果，課題編號：NCSW2019-059。

（作者單位：江西省南昌市第三中學）