STEM教育在“血流的管道——血管”一節中的教學探索
——以6E教學模式為載體

黃耐明 陳 婷

（1.福建省三明教育學院 福建三明 365000）

（2.廣東省佛山市順德區京師勵耘實驗學校 廣東佛山 528300）

1 “6E”教學模式與STEM教育的“緣起”

STEM教育理念是近年來全球教育界的熱點話題之一。隨著STEM教育在教學實踐中的落實與應用，美國生物學課程研究所（BSCS）提出的5E生物教學模式逐漸暴露出忽視STEM教育中工程學教育的弊端。

2014年，國際技術與工程協會（ITEEA）針對5E教學模式在STEM教育實踐中的不足，進行了調整和修改，提出6E教學模式。6E教學模式是由引導（En?gagement）、探究（Exploration）、解釋（Explanation）、工程（Engineer）、擴展（Enrich）、評價（Evaluation）等6個字母E開頭的教學環節共同組成。

2 教學設計與實踐

“流動的管道——血管”是人教版初中生物學七年級下冊的內容，本節課通過小魚尾鰭的觀察實驗，學習血管的種類及其特征等內容，從而掌握人體血管的種類與特征。本節課的教學還需要與急救、注射等生活實際密切聯系起來，發揮課程的實踐價值和育人意義。

因此，筆者嘗試在本節課的教學中運用“6E”教學模式，以人體的急救作為切入點構建問題情境，通過解決急救問題，引導學生掌握血管的種類與組成的相關知識，促進學生獲得緊急狀況下簡單處理傷情的能力，提高學生的科學、技術、工程、素養和解決實際問題的能力。

2.1 引導——創設情境，明確問題

教師構建具有一定刺激性、啟發性的情境，為學生提供獲取知識、解決問題的背景。問題解決的背景情境首先需要盡可能貼近現實生活，才能夠提高學生學習興趣；同時還需要有明確的問題指向性，使學生能夠提出與本節教學內容相符的研究主題。

教師先展示三名傷者的傷口及出血情況示意圖。學生通過觀察發現：有的傷者傷口出血量較多、較快，血液顏色鮮紅；有的傷者傷口出血量較少、較慢、血液顏色暗紅；有的傷者傷口出血量極少。教師進一步展示醫生對三名傷者傷口的處理方式，引導學生觀察醫生對不同傷口處理方式的區別，使學生明確血管的類型是影響醫生止血方式的重要原因。隨后，再呈現一名學生不慎被碎玻璃劃破小腿的圖片，明確本節課的問題：遇到這種情況，如何為他緊急止血？

2.2 探究——搜集相關信息

教師對學生獲取信息的過程進行引導，提供一定的幫助。學生通過理解問題、搜集資料、查閱文獻等方式，搜集問題解決所需要的重要信息。

首先，教師提出問題：既然醫生止血的方式與血管的種類有關。為了給圖片中的同學止血，首先要判斷血管類型。那么，怎樣判斷血管類型呢？教師引導學生通過觀察傷口找出判斷血管種類依據的線索——血液顏色暗紅、血流量較多、出血部位較淺，并追問：哪些證據能夠作為依據呢？如何利用這些證據進行準確的判斷？學生進一步搜集證據，對線索進行推理。

接著，學生以小組為單位進行分工合作，通過課本和互聯網平臺搜集血管的種類、特征和不同血管損傷時出現的差異。學生利用搜集的證據對線索進行推理和判斷，明確傷者受傷的血管類型。

2.3 解釋——知識分享與內化

學生通過小組間交流構建新、舊知識之間的支架，將探索習得的新知識進行內化。各小組派代表對獲取的信息進行講解，粗略地介紹解決問題的方向。

各小組派出代表，介紹本組搜集的證據和本組的判斷依據，以及本組的推斷結果。第一小組的代表對小組獲取的信息進行分享：他們觀察到傷口血液的流速是比較慢的，但是血流量較多。通過網絡搜集證據，發現血管可以分為動脈、靜脈和毛細血管。其中，動脈的血流速度最快，如果動脈受傷時候血液會噴射出來；毛細血管很窄很小，毛細血管受傷時只會緩緩滲出一點點血液；靜脈中的血流速度較慢，當靜脈破損時血液雖然不會噴射出，但是仍會流出大量的血液。所以，他們判斷受傷的部位是靜脈。第二小組的代表發言，他們發現傷者留出的血液顏色較深，所以對這個問題進行了搜證，得出：手臂受傷時，血液為暗紅色說明是靜脈受傷，血液為鮮紅色是動脈受傷；血流較快是動脈受傷，血流較慢是靜脈受傷。所以他們組認為這個圖片中血流緩慢、血液顏色暗紅，應該是靜脈受傷。第三小組首先對第一組的回答進行補充，他們從書本上看到：毛細血管不僅僅只是小、窄，而且管內空間小到只允許紅細胞單行通過，應該說毛細血管是非常小。動脈的特點是管壁厚、管壁彈性大、血流速度快、將血液從心臟送到全身；靜脈的特點是管壁較薄、彈性較小、血流速度較慢、將血液從身體各部分送回心臟；最小的動脈和最小的靜脈之間靠毛細血管連通。他們同意第一組的結果，根據血流速度判斷受傷的血管是靜脈。第四組指出，因為動脈是將血液送出心臟的血管，因此沖力較大，動脈受傷時，血液會隨著脈搏一跳、一跳地從傷口涌出；但是靜脈受傷血流和心跳無關，呈持續性流出的狀態。因此，他們認為圖中的傷者是靜脈受損。

教師對4個小組的意見進行整合，構建動脈、靜脈、毛細血管的結構特點與功能思維導圖（圖1）。

圖1 血管的結構與功能特點思維導圖

2.4 工程——工程建模與應用

綜合多個小組的意見，各小組成員對解決方案的初步構想進行完善，設計并使用工程模型解決問題，不斷改良解決方案，使問題的解決方案更加符合實踐應用。

學生判斷出圖中傷者受傷的血管是靜脈后，教師引導學生進一步討論：當靜脈血管受傷時，應該采用的止血方式是什么？

教師自制教具，為學生提供簡易的醫學斷肢模型（圖2），促進“觀察——探究”教學模式的開展。斷肢模型主要使用的材料：透明橡膠軟管、塑料瓶、泡沫、廢舊絲襪等材料模擬人體的血管、皮下肌肉組織、皮膚。學生設計工程學方案，討論如何對靜脈受損的部位進行包扎，并利用模型進行模擬。

圖2 自制醫學斷肢模型

第一組的學生經過激烈討論后，認為靜脈受傷時，應用干凈的布類、毛巾折成比傷口稍大的“敷料”狀蓋住傷口，防止血液持續流出。第二組的學生指出第一組學生方案中存在的問題：僅僅蓋住傷口并不能有效防止血液流出。如果要有效止血，還需要用布條或者止血帶在傷口離心臟較遠的一端進行包扎，加壓止血。教師針對第二組學生的答案，進一步提問：為什么需要在心臟較遠一端進行包扎？離心臟近與離心臟遠兩處包扎有什么區別？學生搶答：靜脈的特點是血液流回心臟，那么肯定要在血液流經傷口前包扎止血最為有效，因此包扎與心臟較遠的地方。第三組學生完善注意事項：包裹的紗布、敷料一定要保持干凈，不然可能會造成傷口感染。第四組的學生提出，無論用紗布還是止血帶進行止血，緊貼皮膚處需要墊上數層的布料，不然容易傷害到傷者的肌肉和神經。不同組的小組進行發言與討論，各抒己見，不斷完善靜脈止血的工程學方案。

2.5 拓展——急救止血方式

在問題的解決過程中，學生可以深入地了解知識的本質，并從知識的學習中衍生出對世界觀、人生觀、價值觀的影響，影響看待與解決問題的態度。

教師引導學生進行知識遷移：除了這樣的傷口，如果發現是動脈受損，怎么處理呢？并結合模型，進一步說明：如果是動脈受損，盡量靠近傷口的近心端扎上止血帶，應急用干凈的布類、毛巾折成比傷口稍大的“敷料”狀蓋住傷口，緊急加壓包扎，在到達醫院之前30～60 min之內放松止血帶1～2 min；并在處理傷口的同時呼叫救護車。

同時，教師還提出補充問題：拓展急救方式，如果受傷部位在軀體呢？止血帶還用得上嗎？學生經過討論與演示，得出的方案是加壓包扎法：如果傷口出血量較多、較快，血液顏色鮮紅，則緊急止血的方式是：用干凈的布類、毛巾折成比傷口稍大的“敷料”狀蓋住傷口，并同時按壓包扎，在處理傷口時緊急呼叫救護車。傷口是靜脈受傷，同樣應急用干凈的布類、毛巾折成比傷口稍大的“敷料”狀蓋住傷口，加壓包扎，同時到醫院處理傷口。

2.6 評價——提升社會責任感

通過一定的測量手段，把握學生學習情況，體現教學與生活實踐的結合，用理論來指導實踐，這是教學的重要方式之一。例如，各小組以海報的形式呈現本組的方案設計，并展示方案的可行性與解決問題的效果。

教師在班級宣傳欄中留出一角，作為“注意安全關愛生命”的宣傳專題，普及生物學科與急救有關的知識，提高學生的急救意識與掌握基本的急救措施。例如，同學不慎被碎玻璃劃破小腿，如何為他緊急止血？并展示小組表達與交流的優秀心得，通過正向的評價，在潛移默化中提升學生關愛生命與健康的意識。

3 教學反思與啟示

在教學中，教師要聯系生活實踐，培養學生分析問題的能力，并將所學知識應用于實際生活中。本節課上，教師利用模型制作，促進學生理解概念之間的聯系，從而形成“血液循環的管道系統”的生命觀念。學生通過三種血管的學習，樹立結構與功能相適應的生命觀念。另外，教師滲透健康教育，鼓勵學生選擇健康的生活方式，養成良好的生活習慣，減少心血管疾病的發生，提高生存質量。學生通過實驗操作、模型建構等親身體驗，積累感性經驗，進一步培養了尊重自然規律和實事求是的科學思維與科學探究能力。