STEAM教育理念下初中生物實驗教學模式的探究

摘 要：隨著新課程改革進程的日益深化，初中生物教師越發關注學生的生物綜合素養。如何提升學生的核心素養，是教師需要重點思考的問題。結合對初中生物綜合素養的分析，教師可以引進STEAM教育理念，以此擴展初中生物教學范圍，創新生物教學方法，弱化生物與其他學科之間的界限，讓學生在學習生物知識的過程中接觸更多學科，形成良好的綜合素養。本文簡要分析了STEAM教育理念融入初中生物實驗教學模式的積極作用，對STEAM教育理念下初中生物實驗教學模式踐行方法進行了深入探究。

關鍵詞：STEAM教育理念;初中生物;實驗教學

中圖分類號：G427? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2095-624X（2021）04-0032-02

引 言

STEAM教育理念是一種較為新穎的教育教學思想，主張打破學科之間的知識界限，融入社會、科學、數學、工程等不同的學科知識，創新教學活動方式，致力于為學生打造自主探索的學習平臺。在實際運用的過程中，教師可以結合具體的實驗教學內容，研究STEAM與實驗教學之間的聯系，調整教學思維，創新課堂實驗方法，構建STEAM實驗教學模型，從而提高初中生物實驗教學的有效性，啟發學生的實驗思維，拓寬學生的眼界，培養學生的工程、數學、社會、科學等多方面素養，有效實現生物實驗教學目標，為學生的全面發展提供保障[1]。

一、STEAM教育理念融入初中生物實驗教學模式的積極作用

在初中生物實驗教學中融入STEAM教育理念，就是要發揮科學、工程、技術、藝術及數學等學科的教育作用，將其元素融入初中生物實驗教學中，如數學的融入——在實驗過程中利用數學統計表格記錄實驗數據。這種教學方法能夠有效創新初中生物實驗教學方法，優化實驗教學模式，使實驗教學更加符合初中生全面發展的要求。

STEAM教育理念融入初中生物實驗教學模式的積極作用，具體體現為以下兩點。

第一，能夠充分調動學生的學習興趣。興趣是學生參與學習的強大推助力。若學生對學習充滿興趣，他們就能更加主動地探索知識，更加專注于學科知識的學習，能夠提升學習效率。教師引入STEAM教育理念后，由于這一理念強調學生學習過程中的自主性，教師需要結合學生的實際情況合理安排實驗內容，選擇合適的實驗教學方法。比如，小組合作實驗教學模式、工程模擬實驗教學模式、虛擬仿真技術構建實驗室等，能充分激發學生的學習熱情，使學生更加生動、直觀地感受實驗、參與實驗，進而使學生在自主探究與合作中完成實驗，感受到實驗的樂趣，進一步激發對生物學習的熱情[2]。

第二，能夠提升學生的創新能力。在STEAM教育理念下的初中生物實驗教學中，教師需要結合具體的班級情況開展實驗教學，且將實驗學習活動的主動權交給學生，讓學生自主完成實驗、分析問題、獲取答案，而教師負責指導、點撥與引導。這種充足的自主空間，能使學生充分發揮自身主觀能動性，并大膽探索與創新，進而鍛煉、提高他們的創新能力。

二、STEAM教育理念下初中生物實驗教學模式踐行方法

（一）創新教學思維，融入STEAM教學理念

要想在初中生物實驗教學中融入STEAM教育理念，教師首先就要創新生物課程教育教學思維，樹立STEAM意識，分別從科學、工程、技術、藝術、數學等多學科角度入手，全面整合初中生物實驗教育教學資源，結合具體的課程內容，引進更多的實驗資源，拓寬學生的學習視野，讓學生通過實驗活動接觸到更多、更豐富的知識內容，以此構建有效的初中生物實驗STEAM教學模式，充分滿足學生的學習與發展需求。

例如，在教學蘇科版初中生物“生物生存環境”一課時，教師需要明確本節課的實驗教學目標為：能舉例描述生物生存的環境事實，并且嘗試對生物生存的環境進行歸類;學會觀察，初步掌握收集和利用課內外的圖文資料及其他信息進行分析的能力;感受生物生存離不開環境，關愛生物，從保護生物生存環境開始;結合STEAM教育理念，優化設計“生物生存環境建設工程”的生物實驗。在實驗教學活動中，學生需要分別收集不同類型生物的生存環境，如水生生物、植物、動物、昆蟲、細菌等，同時明確不同類型生物生存環境的基本要求，自己選擇一種生物構建“特定生物圈”。在本次實驗教學中，班級中的A小組學生選擇了水生生物——綠藻作為“生物圈”構建主題，在調查資料后利用魚缸、氧氣泵、水中營養補充劑、綠藻幼苗等材料進行構建，且對其進行觀察，分別記錄第一天、第三天、第五天的“生物圈”變化。

通過開展本次STEAM生物實驗教學活動，教師融入工程、科學與藝術知識，讓學生按照自己的意愿布置“生物圈”，且主動思考、自主動手創建“特定生物圈”，在實驗的過程中調動學生的工程知識、科學知識、技術知識與藝術知識等，凸顯本次生物實驗教學的STEAM理念，實現STEAM生物實驗教學模式的搭建。

（二）創新生物實驗方法，凸顯信息技術工具作用

要想在初中生物實驗教學中融入STEAM教育理念，教師還可以進一步創新生物實驗教學方法，利用信息技術代替傳統的生物實驗教學與演示方法，為學生打造新穎、有趣、交互性強、沉浸式的生物實驗學習空間，優化教學資源的配置，提高生物實驗課堂的教學質量。在實際過程中，教師可以將傳統顯微鏡換成電子顯微鏡，同時連接多媒體屏幕與互聯網，在讓學生利用顯微鏡進行觀察的同時，將他們的“視角”投屏到屏幕上，使其他學生都能夠看到這名學生的觀察對象、視角移動方式，以此構建以班級為主體的共同感知，這有助于教師更好地引導學生的思維，激發他們的學習興趣。

例如，在“生物生存環境”的實驗教學活動中，教師可以讓學生小組分別采集自己“生物圈”內的主體樣本，然后指派小組代表操作顯微鏡，使其通過移動顯微鏡帶領班級其他同學一起觀看自己的“生存環境微觀情況”，這樣班級各個小組的學生可互相展示自己的實驗成果、共享學習體驗。在某位學生利用顯微鏡分別展示“綠藻魚缸水”“螞蟻土壤”等“環境”的微觀世界過程中，其他學生會自主地將自己與對方的實驗進行對比，發現“不同類型的生物的生存環境有相異之處”，進而認識到環境對生物生存的重要作用。此外，教師還可以讓學生以全班的實驗對象為主，利用計算機軟件模擬構建具有更多生物的“生物圈”，以此深化實驗教學效果，讓學生在模擬實驗的過程中進一步加深對本節課知識的理解，有效實現課程教學目標，培養學生的綜合素養。

創新生物實驗教學方式，能給學生耳目一新的感覺。教師可以轉變傳統的實驗室的實驗教學方式，鼓勵學生自主延伸實驗范圍，思考“哪些事物可以作為實驗材料”，從而啟發學生的生物實驗思維，讓學生在實驗中學會利用其他學科的資源與知識，如計算機知識、美學知識等，同時鍛煉學生的生物實驗操作能力。例如，教師利用計算機模擬實驗，能夠為學生提供更廣闊的實驗空間，使學生操作很多傳統實驗教學模式中很難開展的實驗，進一步豐富生物實驗教學方法，使學生在信息技術的支持下產生良好的學習體驗，并參與更深刻的生物實驗探索，進而凸顯STEAM教育理念。

（三）優化生物實驗，實現數學素養培養目標

要想在初中生物實驗教學中融入STEAM教育理念，教師要優化生物實驗，鼓勵學生在操作生物實驗的過程中使用數學方法與工具，以此啟發學生的數學思維，鍛煉學生的問題解決能力，提升學生的數學感知能力，有效實現STEAM教學目標。在實驗過程中，教師可以讓學生詳細記錄實驗過程數據，并分析數據變化規律，學生則可以利用已經學習的數學統計知識將獲得的數據統計出來，直觀展示數據變化規律，更好地分析生物實驗原理，獲取生物實驗知識，進而提高生物實驗教學效率。

例如，在教學蘇科版初中生物“物體的組成”一節時，教師可以組織學生利用洋蔥開展“洋蔥質壁分離與復原”的實驗活動，先提出問題：“哪種蔗糖溶液更適合用于質壁分離濃度檢測實驗？”之后，教師讓學生分別根據“濃度”這一數值進行實驗。通過實驗，學生利用簡單的表格記錄蔗糖濃度為0.2mg/L、0.3mg/L、0.4mg/L、0.5mg/L的引流操作。學生通過觀察操作過程可以發現，0.4mg/L濃度的蔗糖溶液更加適合本次實驗。在這一過程中，學生既能夠有效操作實驗，又能夠將數學知識融入生物實驗中，通過數據統計、表格建立、數據分析與對比發現其中的規律，得到實驗結果，解決實際問題，有效培養自身的數學思維與實驗分析思維。

通過融入跨學科知識開展STEAM實驗教學活動，學生能夠利用不同學科的知識參與生物實驗活動，通過實驗設計、問題思考、數據收集、處理實驗數據、實驗探究等完成學習任務，自然而然地形成一定的跨學科知識運用思維，從而能在今后的學習生活中積極使用不同學科的知識完成各種學習任務，具備較強的自主學習與終身發展能力，體現STEAM教育理念的獨特應用價值。

結? ? 語

綜上所述，生物實驗是初中生物課程中重要的教學內容，也是開展生物教學的主要方式，教師通過開展實驗教學，可以有效鍛煉學生的動手能力與探究能力，引導學生發現實驗中的問題，使其自主探索與解決問題，從而加深對生物知識的理解，并形成良好的生物素養。在初中生物實驗教學中融入STEAM教育理念，能夠有效提升教師的STEAM教學思維，有助于學生在實驗學習過程中發現問題、思考問題、探索問題、解決問題，同時靈活運用社會知識、科學知識與數學知識，實現綜合能力的發展。

[參考文獻]

楊偉玲. STEAM教育理念下初中生物實驗教學模式的探究[J].新課程（中學版），2019（06）：144.

吳麗麗.基于STEAM教育理念的初中生物教學探究[J].科普童話， 2019（43）：113.

作者簡介：王曉霞（1984.1—），女，江蘇南通人，本科學歷，中學二級教師。