應用STEM理念培養學生的實踐創新能力

○ 臨澤縣第三中學

STEM是科學(Science)、技術(Technology)、工程(Engineering)和數學(Mathematics)四門學科英文首字母的縮寫。STEM教育是以數學作為技術與工程學科的基礎來認識世界,解釋自然界的客觀規律,并在尊重自然規律的基礎上改造世界,解決社會發展中遇到的問題,達到為人類發展謀求利益的目的。STEM教育更是倡導個性化和創造力的發展,同時也特別提倡學科之間的整合和融合。

實驗和問題,是STEM教育的有效載體,實驗活動可以充分培養學生在技術、工程方面的素養,進而使學生STEM方面的素養得以培養。下面筆者談談自己在生物教學中應用STEM理念培養學生實踐創新能力的一些做法。

一、穿插活動課內容,激發學生的實踐創新意識

中小學生對各種各樣的事物都充滿了好奇,這種好奇心總是驅使他們想通過一定的方式來了解周邊的事物。面對這種情況,教師根據教學內容穿插相關的活動課內容,引導學生去觀察、思考,尋找解決問題的合理方法,刺激學生產生學習的興趣,激發學生的實踐創新意識。

例如,我在“膳食指南”一課的教學中,穿插了“關注身邊包裝食品,樹立健康生活理念”的活動,讓學生對日常生活中常吃的小包裝食品的原料、添加劑、生產日期、保質期、許可證號等信息進行整理;對附近小超市或商店的小包裝食品進行調查,了解身邊常見的“三無”食品,記住其名稱,并與同學分享。

任務安排以后,學生紛紛上網查找有關食品添加劑的相關資料,了解天然添加劑和人工合成添加劑的種類、作用、用量、危害等,認識一些常見的符合國家規定的食品添加劑的名稱;搜索了有關包裝食品造成危害事件的文檔或視頻,從而充分認識食品安全問題給我們的健康造成的危害,進而尋找解決食品安全問題的措施,制定切合實際的解決食品安全問題的方案。然后利用課余時間對前期所收集的資料進行整理,在課堂上討論并總結活動的成功與不足及自己的收獲,探討合理解決這些問題的方案,整個過程涉及到了STEM的相關知識。通過這樣一個具體的活動,不但調動了學生探索知識的積極性和主動性,培養了學生的動手操作能力,也有利于培養他們的實踐創新素養。

二、注重實驗過程,培養學生實踐創新能力

初中生物課本上的許多實驗都源于生活,與我們的日常生活息息相關,課堂上可以讓他們按照科學探究的一般過程,設計實驗方案并進行實驗,以此提高學生動手操作實驗的能力,樹立自信心,讓學生身臨其境,體驗一些生物現象的發生、發展以及變化的全過程,感受自己勞動實驗的艱辛,體驗實驗成功后的幸福和喜悅。更重要的是應用STEM理念培養學生獲取信息、分析數據、處理信息的綜合能力,進而培養學生的實踐創新能力。

例如,我在“探究種子萌發的外界條件”的實驗教學中,讓學生把常見的一些種子如大豆、玉米等種子帶到學校里,讓學生從科學探究實驗的一般過程入手,提出問題、作出假設、實驗、得出結論、表達交流,按完整的流程讓學生以小組為單位完成這個實驗。在實驗的過程中,學生會遇到一些問題,進而想辦法解決這些問題,而解決這些問題的時候,學生就會有目的地查閱資料,上網搜集資料,然后對自己所收集的資料進行分析、取舍,最后留下與實驗密切相關的資料。學生在收集、分析、處理這些資料的過程中,會綜合應用STEM的相關知識,使他們的實踐創新素養在潛移默化的過程中得到了培養。

三、引導學生主動提出問題,通過問題教學培養學生的實踐創新能力

生物涵蓋了諸多方面的知識,如數學、化學、技術等領域的知識,對于我們的日常生活來說是非常有用的。在教學中要充分利用問題創設平臺教學生,利用生物知識解決現實生活中的問題,幫助學生開拓創新,鼓勵他們嘗試、創造、創新。

例如,在“植物的光合作用”的教學中,在學習光合作用的產物的相關知識時,需要讓學生通過實驗探索或驗證光合作用的產物,特別是在驗證光合作用產生氧氣的過程中,難度較大,但我們可以引導提出一些問題,進而一步一步地解決問題,最終達到理解知識的目的。如,可以引導學生提出光合作用產生的氣體是氧氣嗎,怎樣來驗證?如果帶火星的小木條不復燃,是否意味著產生的氣體不是氧氣?要使帶火星的木條復燃,氧氣的濃度至少要達到多少?為什么有些小組同學做實驗時產生氣泡的速度較快而有些小組較慢,這與什么因素有關?

這些問題在課堂上可能不會被全部解決,可以留給學生利用課余時間查閱書籍或上網查閱。學生通過查閱獲得相關信息以后,還需要對所獲的信息進行處理,而在處理這些信息的時候,需要運用STEM方面的知識。通過這樣的活動,不僅開闊了學生的視野,還使學生的技術、技能在問題的解決中得到發展,得到創新,同時培養了學生的實踐創新能力。