STEAM理念下的初中生物拓展探究

李 茵

(廣東省廣州市育才中學 廣東 廣州 510080)

1.在STEAM理念下引導學生進行生物學拓展探究的原因

STEAM代表著科學(Science)、技術(Technology)、工程(Engineering)、藝術(Arthritis)、數學(Mathematics)。STEAM教育就是集科學、技術、工程、藝術、數學多學科整合的綜合教育。強調對這五個領域進行交叉融合，重視實踐操作，打破了學科之間的界限，與過去傳統的單學科、重書本的教育理念有很大區別。STEAM教育具備跨學科性、體驗性、情景性、協作性、設計性和藝術性六個核心特征。[1]

一直以來，傳統的學習習慣是分科學習，并把課堂學習作為生物學習的全部，在學習過程中只圍繞著教材中某一個知識點進行學習。就算是新課改后，教材加重了探究的內容，但因課時較緊，內容較多，教師在課堂教學過程中很難對探究內容講深講細，也難以進行拓展。探究內容與學生的生活實際聯系較少，學生在課堂學習后沒有在生活中運用相關知識，也沒有通過探究進行拓展學習。因此學生不能主動參與探究學習，仍是被動接受知識，這就無法形成嚴謹的科學態度，難以養成學科思維的習慣，難以促進學生學科核心素養的養成。

因此，筆者運用STEAM理念引導學生進行生物拓展探究，通過教學活動融合科學、技術、工程、藝術、數學各學科領域，幫助學生提高收集和處理信息的能力、分析和解決問題的能力、獲取新知識的能力、交流與合作的能力。通過將教材上的知識點與學生的生活實際相結合，激發學生的學習興趣，使學生通過自身的思考與努力獲得探究的結果，最終實現對知識的自行吸收。

筆者重點圍繞STEAM教育六個核心特征中的跨學科性、體驗性、協作性設計了不同的教學活動，引導學生進行生物學拓展探究。

2.在STEAM理念下引導學生進行生物學拓展探究的策略

2.1 STEAM理念下學生進行生物拓展探究的活動流程。

2.2 跨學科性。跨學科性是STEAM教育最重要的核心特征。要求教師在STEAM教育中，不能再將重點放在某個特定學科或過于關注學科界限，而要將重心放在待解決的項目問題上，強調利用科學、技術、工程、藝術、數學這些學科相關知識解決問題，實現跨學科的教育目標。

學生在課堂上學習了人教版生物八年級上冊中第五單元《生物圈中的其他生物》第四章《細菌和真菌》第五節《人類對細菌和真菌的利用》后，筆者在STEAM理念下，結合學生生活中常喝的酸奶，設計了一個制作并銷售自制酸奶的拓展探究活動。

在探究過程中，學生首先要了解生物學中乳酸菌的相關知識，掌握利用乳酸菌制作酸奶的方法及步驟；然后運用數學方法計算制作酸奶所需的各種材料的比例及用量；接著在包裝設計時要進行藝術創作，使酸奶包裝更美麗生動，吸引眼球；學生在制定宣傳方案時要運用語言藝術，創造新穎妙趣的廣告語，提高人們的購買興趣；最后學生在銷售過程中選用漂亮的容器，注重產品的擺盤，展示出產品最吸引人的狀態，然后用生動的語言向人們推銷產品。

從案例中看出，筆者只是作為一名引路人，引導學生把課堂上所學知識進行拓展探究。在探究過程中，學生把生物、語文、數學、藝術等學科知識進行整合和運用，很好地體現了STEAM教育的跨學科性。當學生最終通過自己努力把自制酸奶銷售出去后，心里充滿了成就感，會對下次的拓展探究活動充滿期待，慢慢地，學生就會更主動地進行探究學習。

2.3 體驗性。STEAM教育比傳統教育更強調讓學生動手、動腦，主動參與學習過程。教師為學生提供動手實踐的學習體驗的機會，學生運用各學科知識應對實際問題，發現、設計、創造、建構、合作并解決問題，因此，STEAM教育具有體驗性特征。學生體驗習得知識的過程中，不僅獲得結果性知識，還學習到包含在項目問題解決過程中的過程性知識。[2]

無土栽培是人教版生物七年級上冊教材第三單元《生物圈中的綠色植物》第二章《被子植物的一生》第二節《植株的生長》附屬的科學技術社會與課外實踐的內容。學生學習了植株的生長以及植物生長需要的營養物質后，通過無土栽培來對以上知識進行鞏固和應用。

筆者在STEAM理念下引導學生對無土栽培進行拓展探究，讓學生體驗無土栽培的過程。在探究活動中，筆者只向學生提供瓜果類蔬菜用無土栽培原液和葉菜類蔬菜用無土栽培原液，以及配制過程中所需的實驗儀器，告知學生由原液配成栽培營養液的比例。除此之外，與無土栽培相關的其他知識、無土栽培的方法和步驟需要學生進行自主學習，其他的材料用具要由學生自己準備。

學生在探究過程中需要自己去查找、收集、整理有關無土栽培的相關知識，了解并掌握利用原液配制營養液以及用水培方法對蔬菜進行無土栽培的方法和步驟，自行準備無土栽培所用容器，并對其進行一定的處理以便使用。當學生做好前期準備工作后，就開始以小組為單位進行無土栽培的實操。學生在探究過程中會發現很多問題，然后通過自己的體驗找到解決的方法。例如，學生準備了很多廢棄的塑料瓶作為無土栽培的容器，但在第一次栽培后發現，在同樣條件下，不透明塑料瓶里的菜苗長得比在透明塑料瓶里的好。筆者引導學生去思考并找出原因是因為透明塑料瓶里的營養液比不透明塑料瓶里的更易蒸發，導致菜苗根部接觸不到營養液，營養跟不上，所以長勢不好。學生在以后的栽培過程中就都改用不透明的塑料瓶，獲得了很好的效果。

在探究活動中，學生親身體驗了無土栽培的全過程，體現了STEAM教育的體驗性。對于學生來說，收獲的不僅僅是課本上的無土栽培這一結果性知識點，還學習到蘊含在項目問題解決過程中的過程性知識。學生通過這次探究活動的體驗，收獲到自己親手種植的蔬菜，從而激發了自身濃厚的學習興趣，提高了觀察能力、創造力。

2.4 協作性。STEAM教育具有協作性，強調在小組合作中相互幫助、啟發，進行群體性知識建構。STEAM教育中問題的解決離不開其他同學、教師或專家的合作。在解決問題的過程中，學生需要與他人進行交流和討論。STEAM教育的協作性要求學生以小組為單位，共同收集和學習相關資料、提出和驗證假設、評價學習成果；同時學生通過交流討論找出完成學習任務的方法。[2]

學生在學習生物人教版七年級下冊第四單元《生物圈中的人》第二章《人體的營養》第二節《消化和吸收》的過程中，了解到人的小腸內有各種消化酶，其中有蛋白酶。但教材中沒有提到植物中也有蛋白酶，也沒有進一步講解蛋白酶的相關知識。為了拓展學生的知識面，也為了讓學生更深入地理解蛋白酶是如何分解蛋白質的，筆者設計了《吃硬幣的果凍》這一拓展探究活動。

在前期準備過程中，筆者引導學生分組，把任務具體化，通過查閱文獻資料的方法進行自學。學生分組，負責查找、收集不同領域關于蛋白酶的相關資料，然后一起對收集到的內容進行整理。此時，需要學生之間的協同配合，學生先與同伴交流收集的資料，然后再與同伴一起對資料進行討論、分析、整理，最終獲得關于蛋白酶的相關知識。然后，學生在筆者的引導下共同商討、設計出利用果凍和硬幣來檢驗蔬果中蛋白酶的探究實驗。學生在探究實驗過程中分工合作，有的負責制作果凍，有的負責榨取蔬果汁，有的負責觀察和記錄，只有各施其職，探究實驗才能順利地進行。探究實驗結束后，探究活動并沒有結束，筆者要求學生以魔術的形式向其他同學或家人表演《吃硬幣的果凍》，這樣學生就要進一步地與他人進行表達和交流。

學生在小組合作完成拓展探究過程中體現了STEAM教育中的協作性，學生在組內交流過程中相互尊重，善于聆聽，樂于助人，與本組成員共同提高，共同分享成功的喜悅，培養了學生的良好品質。學生通過成員之間的表達和交流，大膽地將自己的疑惑和見解通過語言表達出來，在交流過程中主動與別人交往，形成自己獨立思想的能力，促進了學生的全面發展。

3.探究實踐反思

筆者以STEAM教育理念為指導，結合生物學科學核心素養，將科學、技術、工程、數學 、藝術等學科與生物學有機融合，圍繞著STEAM教育的六大核心特征中的跨學科性、體驗性、協作性設計了不同的拓展探究活動，引導學生進行生物學拓展探究。例如，在制作酸奶的案例中，引導學生把課堂上所學知識進行拓展探究，把生物、語文、數學、藝術等學科知識進行整合和運用，很好地體現了STEAM教育的跨學科性。在無土栽培案例中，學生親身體驗了無土栽培的全過程，體現了STEAM教育的體驗性。也激發了學生自身濃厚的學習興趣，提高了觀察能力、創造力，也拓展了視野。學生在《吃硬幣的果凍》拓展探究活動中都有表現自我的機會，在小組合作過程中相互尊重，善于聆聽，樂于助人，與本組成員共同提高，共同分享成功的喜悅，體現了STEAM教育中的協作性。雖然三個拓展探究活動的內容不同，但都突出了學生在探究中的主體地位。在STEAM理念下，教師創造機會激發學生的學習興趣，發展學生主動探索的能力和培養學生的創新意識。學生通過跨學科的融合，在解決實際問題的過程中，由被動接受學習變成自主學習和合作學習，不僅得到結果性的知識，還獲得過程性的知識，從而改變了知識結構，提高了學科核心素養。