“STEM”教學(xué)理念與高中生物學(xué)深度學(xué)習(xí)的融合

王金泉

摘 要：在新課改的影響和推動(dòng)下，對(duì)高中生物教學(xué)提出了全新的要求，教學(xué)創(chuàng)新也迫在眉睫。要求教師要充分借助STEM這一教育理念幫助學(xué)生獲得更好地學(xué)習(xí)和發(fā)展，有效突破傳統(tǒng)教學(xué)活動(dòng)中存在的各種不足，激發(fā)學(xué)生對(duì)生物課程學(xué)習(xí)的興趣，調(diào)動(dòng)起學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。基于此，本文就針從論述STEM教育理念的概念出發(fā)，從講解生物科學(xué)、培養(yǎng)生物操作技能、理論結(jié)合實(shí)踐、方法傳授幾個(gè)方面論述了STEM教學(xué)理念與高中生物深度教學(xué)的結(jié)合策略。

關(guān)鍵詞：高中生物;教育理念;深度學(xué)習(xí);融合

高中生物學(xué)科在這一階段的教學(xué)體系中占據(jù)了重要地位，會(huì)涉及很多方面的知識(shí)，對(duì)學(xué)生能力的要求也有一定程度的拔高。在具體的教學(xué)活動(dòng)中，為了幫助學(xué)生獲得更均衡的發(fā)展，教師要結(jié)合藝術(shù)、數(shù)學(xué)、技術(shù)等多個(gè)方面展開(kāi)對(duì)學(xué)生的教學(xué)引導(dǎo)，采用全新的教育理念，更好地幫助學(xué)生活躍思維，激發(fā)學(xué)習(xí)的欲望和潛能。與此同時(shí)，教師也要高度重視STEM這一新型教育理念的積極作用，把STEM教育與高中生物深度教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，從而帶給學(xué)生更獨(dú)特且深刻地學(xué)習(xí)體驗(yàn)，提高高中生物教學(xué)的質(zhì)量和水平，最終推動(dòng)學(xué)生生物學(xué)科素養(yǎng)培育目標(biāo)的穩(wěn)步實(shí)現(xiàn)。

一、STEM教育理念的分析和概述

STEM是一種全新的教育理念，其倡導(dǎo)開(kāi)展綜合性的教育，具體來(lái)說(shuō)，STEM教育也不僅是單純的一個(gè)詞，而是科學(xué)、技術(shù)、藝術(shù)、工程及數(shù)學(xué)等英文單詞的縮寫，也可以說(shuō)，這種教育理念，其實(shí)是將以上五種教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來(lái)的一種新型理念。而且這種教育理念最早起源于美國(guó)，其最初的目的是要把各門學(xué)科有機(jī)聯(lián)合起來(lái)完成教育引導(dǎo)，有效突出教育的綜合性，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)，在有限的課堂時(shí)間內(nèi)幫助學(xué)生獲取更全面的知識(shí)，找準(zhǔn)學(xué)習(xí)的方向，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的目標(biāo)。相對(duì)于傳統(tǒng)的教育理念來(lái)說(shuō)，STEM教育最突出的特點(diǎn)就是充分借助學(xué)生的思維和情感投入，使得復(fù)雜的學(xué)習(xí)內(nèi)容變得簡(jiǎn)單化，幫助學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上不斷豐富自身的知識(shí)儲(chǔ)量，鞏固自身的知識(shí)體系，推動(dòng)學(xué)生各方面能力的均衡發(fā)展，是培養(yǎng)全面型人才的重要支撐力量。

二、STEM教育理念與深度教學(xué)之間的關(guān)系

從STEM教育理念與深度教學(xué)的特征來(lái)看，二者都是在新時(shí)期教育背景下出現(xiàn)的一種新型理念和培養(yǎng)目標(biāo)，同時(shí)也是廣受熱議的兩個(gè)教育話題。尤其是在深度教學(xué)活動(dòng)提出之后，在一定程度上預(yù)示著我國(guó)教育模式將發(fā)生巨大的改變，并向著更高級(jí)的人才培養(yǎng)模式進(jìn)發(fā)。充分借助STEM教育理念，可以把多種綜合內(nèi)容整合在一起，進(jìn)而幫助學(xué)生在有限的課堂內(nèi)鍛煉思維，提高學(xué)習(xí)能力。[1]因此，從發(fā)展的角度來(lái)看，二者之間是通力合作、相互促進(jìn)的關(guān)系，而在深度學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上開(kāi)展STEM教育，能使得教學(xué)的效果更加顯著，幫助學(xué)生在潛移默化中獲得更深刻地感染和熏陶，進(jìn)一步確保教學(xué)目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)。

三、STEM教育理念與高中生物深度學(xué)習(xí)的結(jié)合

（一）采用科學(xué)的方法展現(xiàn)STEM理念科學(xué)性的特點(diǎn)

在高中階段的教學(xué)活動(dòng)中，借助生物科學(xué)的方法也就是引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)科學(xué)合理的方式和途徑獲取更科學(xué)的生物知識(shí)，其實(shí)這也是獲得新知識(shí)的主要輔助工具，在深度學(xué)習(xí)過(guò)程中是經(jīng)常用得到的。只有結(jié)合STEM理念的科學(xué)性特點(diǎn)完成更加深入的教學(xué)，才能培養(yǎng)學(xué)生的開(kāi)放思維，推動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和探索能力的提升。

比如在學(xué)習(xí)到高中生物“分子與細(xì)胞”以及“遺傳與進(jìn)化”這兩個(gè)模塊的知識(shí)點(diǎn)時(shí)，教師就要更好地融合STEM教育理念的科學(xué)性完成由淺入深的教學(xué)引導(dǎo)。在這節(jié)課程的教學(xué)活動(dòng)中，教師既要保證教學(xué)內(nèi)容的科學(xué)性，同時(shí)還要注重教學(xué)方法和學(xué)生學(xué)習(xí)方法的科學(xué)性。具體來(lái)說(shuō)，教師可以充分借助觀察法、實(shí)驗(yàn)研究法、定量分析法、定向分析法等多種綜合性的教學(xué)方法帶領(lǐng)學(xué)生暢游在知識(shí)的海洋中。如針對(duì)“分子與細(xì)胞”這類知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，教師必須引導(dǎo)學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)踐，在實(shí)驗(yàn)操作中更好地觀察每個(gè)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，正確地認(rèn)識(shí)到細(xì)胞核、細(xì)胞壁、細(xì)胞膜等細(xì)胞單位，而針對(duì)“遺傳與進(jìn)化”這類抽象知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，教師則要通過(guò)更加科學(xué)的方法引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)計(jì)算遺傳的概率，要能夠準(zhǔn)確地掌握不同染色體與遺傳之間的緊密關(guān)系。與此同時(shí)，當(dāng)教師在講解完生物概念知識(shí)之后，教師就要為學(xué)生提供更加科學(xué)的研究案例，并且留出足夠的時(shí)間引導(dǎo)學(xué)生以小組為單位完成深入地探究學(xué)習(xí)，以此來(lái)增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，突出學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中的主體地位。在這之后，教師也要采用科學(xué)的方法幫助學(xué)生答疑解惑，化解學(xué)生對(duì)生物課程學(xué)習(xí)的抵觸心理，這整個(gè)過(guò)程中都會(huì)明顯的突出教學(xué)活動(dòng)的科學(xué)性，也能引導(dǎo)學(xué)生在探究學(xué)習(xí)活動(dòng)中樹立科學(xué)意識(shí)。除此之外，為了讓生物教學(xué)活動(dòng)更貼合學(xué)生的生活實(shí)際，符合學(xué)生的認(rèn)知能力，教師也要整合生物課程最新的熱點(diǎn)知識(shí)來(lái)完成講解，在學(xué)生熟悉的事物中強(qiáng)化學(xué)生對(duì)生物概念的認(rèn)知，讓生物知識(shí)可以真正內(nèi)化于心，確保在更科學(xué)的教學(xué)方法下順利完成不同課程的教學(xué)要求和任務(wù)。

（二）在培養(yǎng)生物技能中展現(xiàn)STEM理念技術(shù)性的特點(diǎn)

在高中生物課程的學(xué)習(xí)中，實(shí)驗(yàn)扮演了重要的角色，而為了更好地提高生物課程教學(xué)的質(zhì)量和水平，對(duì)實(shí)驗(yàn)操作也是有一定要求的。為此，在具體的教學(xué)活動(dòng)中，教師要著重培養(yǎng)學(xué)生的生物操作技能，幫助學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中感受生物課程學(xué)習(xí)的樂(lè)趣，在展現(xiàn)STEM理念科學(xué)性的同時(shí)突出生物教學(xué)活動(dòng)的實(shí)效性。[2]

比如在學(xué)習(xí)到高中生物“綠葉色素中的提取和分離”這一實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，就需要教師著重培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作的能力，要求學(xué)生按照規(guī)范完成簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)操作，在實(shí)驗(yàn)中總結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，歸納概括實(shí)驗(yàn)原理，以此來(lái)不斷強(qiáng)化學(xué)生解決問(wèn)題的意識(shí)。相對(duì)于這種比較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，教師要給予學(xué)生更加專業(yè)的指導(dǎo)，為學(xué)生傳授更加熟練的操作方法。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，需要借助毛細(xì)吸管來(lái)提取綠葉的細(xì)線，但是大部分學(xué)生在劃分細(xì)線的過(guò)程中，往往由于操作不當(dāng)會(huì)被毛細(xì)吸管割傷，為了避免對(duì)學(xué)生的傷害，在實(shí)驗(yàn)中就可以借助小毛筆來(lái)代替。在這種情形之下，教師還可以更好地把實(shí)驗(yàn)課程與STEM教育理念有機(jī)結(jié)合起來(lái)，借助情景的創(chuàng)設(shè)來(lái)激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程研究和分析的欲望，教會(huì)學(xué)生正確地運(yùn)用實(shí)驗(yàn)器材，在更專業(yè)的操作性指導(dǎo)活動(dòng)中幫助學(xué)生明確自己在學(xué)習(xí)中存在的不足。與此同時(shí)，為了加深學(xué)生對(duì)這一實(shí)驗(yàn)和生物知識(shí)的理解和記憶，教師還可以充分借助多媒體技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在課堂上為學(xué)生播放相關(guān)的視頻演示，通過(guò)暫停、慢放等功能為學(xué)生更加直觀具象地展示實(shí)驗(yàn)操作的每一個(gè)步驟，不斷強(qiáng)化學(xué)生對(duì)生物知識(shí)的掌握程度，有效克服教師實(shí)驗(yàn)技術(shù)不夠完備的劣勢(shì)。而且，借助這種教學(xué)方法，不但能更好地突出教學(xué)活動(dòng)的技術(shù)性特點(diǎn)，還能改變傳統(tǒng)生物教學(xué)枯燥乏味的弊端，是推動(dòng)教學(xué)質(zhì)量和效率提升的重要途徑，且對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)的培育也起到了重要的推動(dòng)作用。

（三）通過(guò)理論結(jié)合實(shí)踐展現(xiàn)STEM理念工程性的特點(diǎn)

在高中生物教學(xué)活動(dòng)中，STEM理念與深度教學(xué)融合過(guò)程中展現(xiàn)出的工程性特點(diǎn)可以理解為生物知識(shí)在生活實(shí)踐中的應(yīng)用。為此，教師要高度重視理論與實(shí)踐的結(jié)合，引發(fā)學(xué)生的理性思考，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的意識(shí)和能力。[3]

比如在學(xué)習(xí)到高中生物“探究生長(zhǎng)素類似物，促進(jìn)插條生根的最適濃度”這一知識(shí)點(diǎn)的過(guò)程中，教師可以在實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)融入STEM理念工程性的概念，使得教學(xué)活動(dòng)更加縝密且具有實(shí)效性。在這節(jié)課堂上，教師可以充分利用課堂提問(wèn)來(lái)引發(fā)學(xué)生的思考，借助“植物的根為什么總是朝著地的方向成長(zhǎng)呢？而植物的莖又為什么朝著反方向生長(zhǎng)？”這樣的問(wèn)題幫助學(xué)生高度集中注意力到課堂上，并引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合自己之前所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行分析和理解。在這一過(guò)程中，教師要認(rèn)真觀察學(xué)生對(duì)知識(shí)遷移運(yùn)用的能力，最后作出總結(jié)歸納，并告訴學(xué)生這是一種潛在的自然規(guī)律，在我們?nèi)粘Ｉ钪羞@類知識(shí)點(diǎn)的運(yùn)用是非常常見(jiàn)的。而當(dāng)學(xué)生更好地認(rèn)識(shí)到生物課程與日常生活之間的關(guān)系之后，教師就要引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合自己的生活經(jīng)驗(yàn)完成相關(guān)的實(shí)驗(yàn)操作，檢驗(yàn)課堂上所學(xué)的生物定律。這樣一來(lái)，就能讓學(xué)生更加積極主動(dòng)地參與到實(shí)踐學(xué)習(xí)活動(dòng)中，在理論學(xué)習(xí)的同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生由淺入深地完成實(shí)踐的過(guò)渡，更好地突出STEM理念工程性的特點(diǎn)，這對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力和自主探究意識(shí)都有著突出的作用，是幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，構(gòu)建完整知識(shí)體系的關(guān)鍵一步。

（四）在把握教學(xué)方法中展現(xiàn)STEM理念藝術(shù)性的特點(diǎn)

在高中生物教學(xué)活動(dòng)中，教師要采用更加科學(xué)的方法加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)，提高教學(xué)的針對(duì)性。通過(guò)在生物課堂上融入導(dǎo)入藝術(shù)、講解藝術(shù)和總結(jié)藝術(shù)，就能確保每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的精準(zhǔn)銜接，幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)課堂上做到游刃有余。[4]

比如在學(xué)習(xí)到高中生物“DNA是主要遺傳物質(zhì)”相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的過(guò)程中，作為新時(shí)代的教師，在開(kāi)展具體的教學(xué)活動(dòng)之前，要根據(jù)教材內(nèi)容完成PPT課件的設(shè)計(jì)，在這一過(guò)程中就要高度重視教學(xué)方法，藝術(shù)性的特點(diǎn)。在備課過(guò)程中，教師要在熟讀教材的基礎(chǔ)上整合這節(jié)課程教學(xué)的重難點(diǎn)，挑選出適合這節(jié)課程的教學(xué)方法。在具體的課堂上，教師要運(yùn)用“之前我們學(xué)習(xí)到蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的基礎(chǔ)，而為什么說(shuō)DNA是主要的遺傳物質(zhì)呢？”這樣的問(wèn)題引發(fā)學(xué)生的思考，幫助學(xué)生在回顧舊知識(shí)的基礎(chǔ)上快速進(jìn)入新的學(xué)習(xí)狀態(tài)，以此來(lái)突出語(yǔ)言導(dǎo)入藝術(shù)的靈活性。接下來(lái)，教師就要利用好多媒體技術(shù)的優(yōu)勢(shì)完成重難點(diǎn)知識(shí)的分步講解，強(qiáng)化對(duì)課堂教學(xué)節(jié)奏的把控，讓學(xué)生真正感受到學(xué)習(xí)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，在更加直觀清晰的講解方式中幫助學(xué)生理清學(xué)習(xí)的線索，找準(zhǔn)學(xué)習(xí)的方向。這樣一來(lái)，就能有效克服學(xué)生對(duì)生物課程學(xué)習(xí)的抵觸心理，實(shí)現(xiàn)完美的教學(xué)過(guò)渡，在STEM理念藝術(shù)性的支撐下讓高中生物課堂散發(fā)新的生機(jī)和活力，最終按時(shí)按質(zhì)地完成教學(xué)任務(wù)，推動(dòng)學(xué)生生物核心素養(yǎng)的均衡發(fā)展。

（五）在學(xué)科整合中展現(xiàn)STEM理念數(shù)學(xué)性的特點(diǎn)

各門學(xué)科之間本就有著各種各樣的潛在聯(lián)系，把數(shù)學(xué)更好地與生物學(xué)科整合在一起，能夠更好地發(fā)揮STEM理念數(shù)學(xué)性的優(yōu)勢(shì)，提高學(xué)生數(shù)據(jù)分析和建模的能力，讓高中生物課程的學(xué)習(xí)變得更加簡(jiǎn)單輕松，進(jìn)而幫助學(xué)生樹立學(xué)好生物課程的信心，堅(jiān)定學(xué)習(xí)的目標(biāo)，以更加飽滿的熱情參與到更具深度的學(xué)習(xí)活動(dòng)中。[5]

比如在高中生物課堂上，教師可以要求學(xué)生完成一次關(guān)于“DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型”設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)活動(dòng)，在這一過(guò)程中檢測(cè)學(xué)生對(duì)知識(shí)的把握情況，進(jìn)而總結(jié)下一階段的教學(xué)任務(wù)。針對(duì)這一內(nèi)容的教學(xué)，學(xué)生需要掌握雙螺旋結(jié)構(gòu)模型繪制的原理是什么，改進(jìn)的方法有哪些，最后能取得怎樣的效果？要引導(dǎo)學(xué)生借助數(shù)學(xué)課程中學(xué)到的思想方法來(lái)完成相關(guān)生物結(jié)構(gòu)的繪制。除此之外，教師還要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到生物課程中計(jì)算呼吸作用與光合作用所需的能量、計(jì)算形成精子和卵細(xì)胞的種類以及計(jì)算遺傳病的發(fā)病率等，這都是與數(shù)學(xué)課程有著緊密聯(lián)系的內(nèi)容，需要學(xué)生融會(huì)貫通各門學(xué)科的知識(shí)才能更加快速高效地解決問(wèn)題，在學(xué)校活動(dòng)中獲得更多地成就，樹立學(xué)好生物課程的信心，并堅(jiān)定學(xué)習(xí)的目標(biāo)。這樣一來(lái)，不斷能完成更加淺顯的知識(shí)教學(xué)，還能促進(jìn)學(xué)生各方面能力的發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)品質(zhì)，為培養(yǎng)其深入學(xué)習(xí)的意識(shí)和能力做好充分準(zhǔn)備，同時(shí)也是學(xué)生自我完善，自我發(fā)展的重要支撐力量。

總而言之，在課標(biāo)改革的背景之下，高中生物教學(xué)活動(dòng)的發(fā)展也要做到與時(shí)俱進(jìn)。在具體的教學(xué)活動(dòng)中，教師要充分加強(qiáng)STEM教育理念與深度學(xué)習(xí)的融合，要明確這一理念教學(xué)的重點(diǎn)不是針對(duì)單一的學(xué)科，而是要引導(dǎo)學(xué)生掌握學(xué)科之間融合的方法，倡導(dǎo)學(xué)生借助跨學(xué)科的思維完成對(duì)問(wèn)題的分析，更加高效地找到解決問(wèn)題的方法。與此同時(shí)，還要充分發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性的優(yōu)勢(shì)，給予學(xué)生自主學(xué)習(xí)的時(shí)間和空間，引導(dǎo)學(xué)生樹立自主探究的意識(shí)，在原有的基礎(chǔ)上不斷實(shí)現(xiàn)自身的價(jià)值。進(jìn)一步凸顯STEM理念的積極作用，確保高中生物課程的教學(xué)目標(biāo)得以順利實(shí)現(xiàn)，推動(dòng)學(xué)生綜合素質(zhì)的提升，為培養(yǎng)綜合型的人才做好一系列的教育指導(dǎo)工作。

參考文獻(xiàn)

[1]王曉華.基于核心素養(yǎng)的STEAM課程在高中數(shù)學(xué)中的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用研究[J].中外交流，2019，26（27）：215-215.

[2]韓會(huì)斌.基于核心素養(yǎng)的高中生物課堂教學(xué)研究[J].讀與寫（上，下旬），2019，16（17）：170-170.

[3]張志祥、王穎、趙沛榮.STEAM視野下生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培育的“項(xiàng)目式”實(shí)踐探索——以“校園植物資源的調(diào)查與應(yīng)用”為例[J].中學(xué)生物學(xué)，2020，36（2）：127-129.

[4]余鴻婷.基于STEAM理念的生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)——以“微生物的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)”為例[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2020（6）：18-20.

[5]龔潔瑩.論STEAM教育與核心素養(yǎng)的對(duì)接[J].知識(shí)文庫(kù)，2019，（10）：240-240.