例談6E學習模式在高中生物STEAM教學中的應用

摘要 基于6E學習模式的STEAM教學設計，注重創設真實的問題情境，依托適切的項目支架，融入科學探究、數學思維、工程設計、藝術視角和技術制作等環節，解決實際問題、獲得新知識。以高中生物必修2“遺傳信息的翻譯”教學為例，從參與、探索、解釋、工程、深化和評價環節，設計教師的指導活動、學生的學習活動和說明，旨在從培養學生創新精神與實踐能力方面摸索經驗。

關鍵詞 6E學習模式 STEAM 遺傳信息 教學設計

中圖分類號G633. 91

文獻標志碼 B

1 基于STEAM教學的6E學習模式簡介

STEAM教學是以科學（Science）、技術（Technolo-gy）、工程（Engineering）、藝術（Art）和數學（Mathemat-ics）為基礎，開展多學科融合性教學。它不是五門學科簡單疊加，而是相互融合形成有機整體，以達到培養未來世界公民所要求的創新精神與實踐能力。

2014年，為落實STEM教育的活動模式，美國國際技術與工程教育學會首次提出利用參與（ Engage）、探索（Explore）、解釋（Explain）、工程（Engineer）、深化（Enrich）和評價（Evaluate）環節開展教學，簡稱6E學習模式。這一模式將科學探究思維和工程設計實踐融入教學，讓學生在多學科的情境中提出自己的問題，解決挑戰性任務，是STEAM教育中較為適切的教學設計模式，其要求見表1。

2 基于6E學習模式的STEAM教學設計

以“遺傳信息的翻譯”為例，開展基于6E學習模式的跨學科教學，達成了較好的教學效果。

2.1 STEAM教學目標的描述

根據三維目標和素養目標的陳述，依據STEAM教學目標要求，本節內容的教學目標為：學會使用科學實驗探索問題，獲得mRNA指導蛋白質合成的知識;通過制作堿基、tRNA、mRNA、核糖體和氨基酸模型的工具和過程，深化理解遺傳信息翻譯蛋白質的過程;按照工程設計和技術制作程序，完成遺傳信息翻譯過程的制作;依據藝術視角，使mRNA與核糖體的制作美觀、真實;通過核糖體在mRNA上的移動演示，理解密碼子堿基與氨基酸的數量關系。教學目標解構見表2。

2.2 基于6E學習模式的STEAM教學過程

根據6E學習模式的要求，設計6個環節的教學活動，包括教師指導活動、學生活動和設計說明。

2.2.1 參與

教師設置情境，通過微視頻展示并講解細胞核中的DNA結構、DNA轉錄生成mRNA的過程和細胞質中的核糖體結構。并提出問題：基因主要位于細胞核中，蛋白質合成主要在細胞質中的核糖體中進行。細胞核基因轉錄的mRNA如何控制細胞質中核糖體合成蛋白質？學生分小組討論，根據己學知識，嘗試建構mRNA指導蛋白質合成過程圖。

設計說明：“參與”環節的意圖在于創設問題境脈，激發學生設計興趣和動機。該節教學中，教師通過如何設計翻譯過程模型，直接提出問題，調動學生的學習熱情，讓學生鞏固預習的知識，檢測預習效果，評估本節內容的學情。學生在問題境脈的指引下，注意力聚焦到“mRNA指導蛋白質合成”這一設計任務。

2.2.2 探索

教師展示翻譯過程，引導學生構建mRNA指導蛋白質合成過程模型。教師提出一系列問題以引導學生的探究路徑：①一條mRNA是否只與一個核糖體結合？②不同蛋白質中是否存在不同的氨基酸排列順序？③mRNA的堿基如何特異地決定氨基酸序列？④如果mRNA上一個堿基決定一個氨基酸，堿基種類能否滿足20種氨基酸的要求？如何解決這一矛盾？⑤氨基酸如何特異性地進入核糖體？需要什么工具，有何要求？學習小組討論，確定探究目標，達成共識：mRNA上的3個堿基決定1個氨基酸;tRNA -端的3個堿基與mRNA上3個堿基互補配對，一端特異地運輸1個氨基酸;mRNA的堿基序列決定了氨基酸序列。在此基礎上，各小組根據討論達成的共識，設計翻譯過程的模式圖。

設計說明：本環節中聚焦在mRNA如何決定蛋白質中的氨基酸序列。學生通過小組討論，利用頭腦風暴，逐步理清這一過程。教師的任務在于明確探究任務，引導探究活動，最終達成教學目標。

2.2.3 解釋

教師組織各小組討論翻譯過程，要求各小組派代表展示翻譯過程圖;重點關注學生對tRNA轉運氨基酸過程的講解，鼓勵學生詰問。另外，教師還要關注遺傳密碼、反密碼子、tRNA特點的闡述。學習小組展示mRNA指導蛋白質翻譯過程;傾聽他人的解釋，并對疑問提出詰問。

設計說明：本環節重在闡述探究思路，展示成果并接受他人的提問。學生的解釋表現展示了對mRNA指導蛋白質的理解層次，教師應鼓勵其他學生提問來推動小組交流，把學習引向深入。

2.2.4工程

教師為學生提供實驗器材與工具，如彩色卡紙、泡沫面板、標簽紙、筆、剪刀、漿糊、橡皮泥、積木（表示氨基酸）、大號瓶蓋（表示核糖體）、回形針。學生利用提供的器材與工具，制作出翻譯過程模型。必要時，教師指導小組制作。小組討論、改進、完善模型，利用制作的模型，展示翻譯過程。教師指導學生編寫模型使用說明。

設計說明：本環節中，學生要根據解釋，建立問題解決程序，明確任務，初步設計，改進完善，體現了運用工程學知識設計模型的方法，并在制作中檢驗自己所學知識的掌握情況。

2.2.5 深化

教師提出問題：①一條mRNA上連接多個核糖體，每個核糖體合成的多肽鏈是否相同，為什么？②原核生物的轉錄和翻譯能否同時發生，有何特點？③真核生物的表達是否具有連續性，為什么？小組針對問題，開展討論，并設計原核生物基因表達過程圖，通過詰問深化認識。

設計說明：本環節是對“探索”環節和“工程”環節的進一步深化認識，通過問題的深入，引導學生對知識和技能的提升和遷移，在原有設計方案上進一步拓展延伸。制作出的原核生物邊轉錄邊翻譯的基因表達模型，是學習內容的深化和各環節的整合提升。

2.2.6 評價

各小組展示作品。教師出示評價量規（表3），組織學生開展自評與互評，依據參與度、積極性，進行打分，并對各小組點評。學生完成診斷性作業，檢測目標達成情況。

設計說明：本評價以過程性評價為主、總結性評價為輔，檢驗學生的學習效果，通過學生自評、生生互評、教師點評、自我檢測和教學反饋等過程，檢驗學生知識技能目標的達成情況。

2.3 教學反思

STEAM教學模式是以情境、項目、問題和寫作學習為基礎，淡化學科界限，將真實的問題情境與科學探究、工程設計等活動結合起來，解決問題任務的新型學習模式。這一教學模式容易出現學科知識的結構性缺失、偽探究、偽問題解決等不足，可能會造成學生學習過程中挫折感，導致教師主導地位缺失等問題。針對問題，教師細化和強化各環節的要求，落實學生的知識技能目標和素養目標，為STEAM教學提供參考。該模式作為一種新型教學模式，還需要廣大教師通過教學實踐，發現問題、總結經驗，形成一套適合6E學習模式的STEAM教學的理論和方法，指導新課改實踐。

參考文獻：

[1]余勝泉，胡翔.STEM教育理念與跨學科整合模式[J]。開放教學研究，2015，（4）：13-22.

[2] 李春密，趙蕓赫.STEM相關學科課程整合模式國際比較研究[J].比較教育研究，2017，（5）： 11-18.

[3]李克東，李穎.STEM教育與跨學科課程整合[J].教育信息技術，2017，（10）： 3-10.

[4]肖安慶，李賢.基于大概念的高中生物整體教學何謂、為何與何為[J].中小學教師培訓，2021，（4）： 66-70.