基于STEM教育理念構建高中生物高效課堂

于麗麗

本文系國家級重點課題“高中生物傳統文化與信息技術有效融合的實踐研究”（課題編號：184420005）的階段性研究成果

摘要：STEM教育是從科學、技術、工程和數學四個方面對學生進綜合培養的過程。高中生物課程以立足基礎科學、注重創新思維、發展實踐能力的特點為發展STEM教育提供了良好的平臺。本文嘗試從以項目的學習為核心、以問題的探究為原則、以小組的合作為基礎三個方面進行構建生物課堂，期望可以提高學生的生物科學素養，并促進STEM教育的本土化發展。

關鍵詞：STEM教育；高中生物；生物學素養；高效課堂

中圖分類號：G633.91文獻標識碼：A文章編號：1992-7711（2020）06-0041

一、STEM教育概述

STEM教育即科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、數學（Mathematics）的簡稱。但它并不是四類學科機械的疊加，而是彼此之間相互融合的一個有機整體，并以真實問題解決為任務驅動，在實踐中應用知識、獲取知識，培養學生的問題解決能力、復合思維和創新思維。高中生物課程以立足基礎科學、注重創新思維、發展實踐能力的特點為發展STEM教育提供了良好的平臺。在高中生物課堂中融合STEM教育，可以提高學生的生物科學素養，也能夠進一步促進STEM教育的本土化發展。

二、STEM教育與高中生物課程融合的必然趨勢

1.順應新課改的發展趨勢

STEM涉及的四門學科是相互依賴、相輔相成的關系。科學是工程的基礎和原則，技術是工程的基本要素和手段，工程是科學和技術實現的根本，而數學是發展科學、技術和工程必不可少的工具。STEM教育倡導多學科多領域的有效融合，加強學科之間的聯系與互動，使學生的世界觀、價值觀和社會責任等核心素養得到提高。這與我國新課改提出的提高學生的生物科學素養的要求不謀而合。

2.社會創新型人才的迫切需要

應試教育下“分高者得天下”。“填鴨式”教學使學生產生了厭學情緒。傳統課堂上，師生都是只在意學習新知識，對于知識的應用只是蜻蜓點水般一帶而過，導致學生所學與應用脫節，從而出現了一些“高分低能”型大學生，創新型人才更是寥寥無幾，因此引進STEM教育是一次變革，更是一種創新。

3.高中生物課堂為STEM教育搭建了良好的平臺

生物學是一門自然學科，它與生產生活息息相關，很多生物學問題要通過技術、工程和數學知識來解決問題。例如，必修三第四章第2節《種群的數量變化》應用到了數學模型構建兩種種群數量變化曲線圖等，選修三正本書都是工程技術。因此，在生物課堂引入STEM教育，不僅能夠讓學生更好的構建生物知識框架，提高學生應用知識的能力，還有利于學生從生物學角度認識世界和改造世界。

三、基于STEM教育構建高中生物高效課堂的策略

1.以基于項目的學習為核心

基于項目的學習（Project- Based Learning）是在STEM教育的指導下，將課本知識按照項目開展的需要重新組合進行教學的過程。根據考綱要求對課本知識的重新排序，也可以刪減或者增加重新組合成項目，如在學習《基因突變和基因重組》《染色體變異》時，可以與第六章的《雜交育種與誘變育種》重組成為一個大項目，將原理與應用相結合，便于學生構建知識框架，也有利于學生對于知識的理解和應用。要完成一個項目或解決一個問題，要從多個角度獲取知識，同時還需要綜合應用技術方法、工程學理念、數學計算等知識尋求解決問題的方法，這樣可以激發學生學習的興趣，提高學生分析和解決問題的能力，這是STEM教育融入到生物課堂的核心。

2.以基于問題的探究為原則

《普通高中生物課程標準（2017版）》中提出，倡導探究性學習，力圖促進學生學習方式的變革，引導學生主動參與探究過程、勤于動手和動腦，逐步培養學生搜集和處理科學信息的能力、批判性思維的能力、分析和解決問題的能力以及交流和合作的能力等，重在培養創新和實踐能力，以問題驅動課程教學是STEM與高中生物融合的原則。教師將課本知識按照項目的實施需要進行重新組合，根據教學內容設置問題情境，通過《問卷星》平臺發布學習任務，引導學生思考和探究。比如，針對人教版高中生物必修三第二章第4節《通過免疫的調節》這課為例，教師發布以下學習任務：“請試著描述H7N9病毒入侵人體以及人體免疫細胞抵抗病毒的全過程。”面對這個項目的學習，學生必須觀看視頻、主動查閱資料，將所搜集到的信息進行整合和處理，實施項目和解決問題，在這個過程中學生不僅學會了課本知識，還形成了科學探究思維，養成了健康的、熱愛生命的生物科學素養。

3.以基于小組的合作為基礎

教學是一個雙邊活動過程，STEM教育中教師起著主導作用，學生才是學習的主體。教師的主導作用表現在教師的指導決定著學生的學習方向和效果。要想真正實現以學生為主體，就要信任學生，教師可以將學生分為小組進行討論和交流，這是STEM教育的基礎。小組的搭配要根據學生能力和意愿進行，盡量做到每個小組都能夠完成項目。小組成員各司其職，又要相互幫助、相互督促、共同完成任務。學生可以在討論中擦出思維的火花，感受到成功的喜悅。

總之，在新課程改革的背景下，期望通過在高中生物課堂中借助STEM理念構建高中生物高效課堂，可以改變傳統的教學方式，將課堂還給學生，培養學生的自主學習能力和創新精神以及理論聯系實際的能力，為培養創新型人才盡綿薄之力。

參考文獻：

[1]蔡慧英，顧小清.設計學習技術支持STEM課堂教學的案例分析研究[J].電化教育研究，2016（3）：93-100.

[2]教育部.普通高中生物課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

（作者單位：廣東省中山市濠頭中學528437）