基于STEM理念的初中生物學(xué)教學(xué)實(shí)踐
——以“利用苔蘚監(jiān)測(cè)某電子廠周圍空氣”實(shí)驗(yàn)為例

2023-06-21 00:37:06劉東梅

初中生世界 2023年20期

■劉東梅

STEM 教育理念強(qiáng)調(diào)將四門學(xué)科（科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)）整合，讓學(xué)生在實(shí)踐中獲得學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，在學(xué)科融合的過程中培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)，在解決問題中創(chuàng)新思維，提高實(shí)踐能力。

蘇科版生物學(xué)七（下）第11 章第1 節(jié)教材介紹了苔蘚植物——植株矮小，葉片很薄，只由一層細(xì)胞構(gòu)成，對(duì)空氣污染程度非常敏感，常作為空氣污染的指示性植物。在教學(xué)中，筆者設(shè)計(jì)了以“苔蘚對(duì)空氣污染的監(jiān)測(cè)”為核心問題的STEM 教學(xué)活動(dòng)，從學(xué)生已有的認(rèn)知水平和生活常識(shí)出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生利用苔蘚對(duì)某電子廠周圍空氣進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

一、教學(xué)目標(biāo)

了解苔蘚植物的主要特征，認(rèn)識(shí)常見的苔蘚種類；通過STEM 教學(xué)活動(dòng)，鍛煉學(xué)生科學(xué)觀察和分析能力、查閱資料和總結(jié)歸納能力、解決問題能力和實(shí)踐探究能力，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度；了解人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響，掌握苔蘚植物對(duì)空氣的指示性作用，引發(fā)學(xué)生對(duì)空氣污染的深思，提升學(xué)生環(huán)保意識(shí)。

二、跨學(xué)科學(xué)習(xí)內(nèi)容

1.科學(xué)：學(xué)會(huì)科學(xué)探究的一般過程和方法；

2.技術(shù)：熟悉相關(guān)技術(shù)；

3.數(shù)學(xué)：學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)的收集、整理、描述和分析；

4.工程：通過推理和研究，分析事物的特征，做出具體描述，完成相應(yīng)規(guī)劃。

三、學(xué)情分析

進(jìn)行實(shí)踐探究的是八年級(jí)“感知生長(zhǎng)”社團(tuán)的學(xué)生，他們對(duì)七年級(jí)所學(xué)的苔蘚植物有一定的認(rèn)知基礎(chǔ)，并且有查閱資料和歸納總結(jié)的能力。大部分學(xué)生對(duì)用苔蘚來檢測(cè)空氣污染存有疑惑，對(duì)方案的實(shí)施沒有頭緒。

四、教學(xué)過程

師：造成空氣污染的原因有哪些？

生：有汽車尾氣、工廠排出的廢氣等。

師：請(qǐng)你縮小調(diào)查范圍，以某電子廠為研究對(duì)象，調(diào)查電子廠對(duì)周圍空氣的影響。

【設(shè)計(jì)意圖】教師通過提問，讓學(xué)生思考空氣污染的原因，引出學(xué)生對(duì)某電子廠帶來的污染問題的探究。

教師提前準(zhǔn)備好關(guān)于苔蘚監(jiān)測(cè)方法和計(jì)算的資料發(fā)送給每個(gè)學(xué)生，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)苔蘚監(jiān)測(cè)空氣污染的方法——建方取樣法，包括取樣的地點(diǎn)、取樣的工具、計(jì)算公式。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)（略）。

師（總結(jié)）：取樣的地點(diǎn)是以某電子廠為中心，樣點(diǎn)選擇采用放射布點(diǎn)法，由某電子廠向市區(qū)，按照由東向西方向沿軸布點(diǎn)，共布8個(gè)樣點(diǎn)，其中每個(gè)采樣點(diǎn)的樣本主要來自地面土生苔蘚和樹干附生苔蘚。每個(gè)樣點(diǎn)設(shè)置20個(gè)樣方，每個(gè)樣方大小為0.5m×0.5m。每個(gè)樣點(diǎn)需要調(diào)查苔蘚種類組成、分布格局、各樣點(diǎn)苔蘚頻度、蓋度，統(tǒng)計(jì)IAP（大氣凈度指數(shù)），并用面積為0.25m2帶格木框置于樣方上，以此計(jì)算每種苔蘚植物在樣方中的蓋度和頻度。

【設(shè)計(jì)意圖】通過生物檢測(cè)方法，教師引導(dǎo)學(xué)生以閱讀、交流和討論的形式完成對(duì)建方取樣的學(xué)習(xí)。

將學(xué)生分為4人一組，共兩組。組長(zhǎng)分配組員工作，由教師帶隊(duì)引領(lǐng)學(xué)生到達(dá)各個(gè)取樣地點(diǎn)，將記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與處理，教師協(xié)助處理。

通過統(tǒng)計(jì)到的苔蘚種類的總數(shù)、苔蘚的種類、苔蘚的蓋度和頻度計(jì)算IAP，得出該電子廠的大氣污染對(duì)苔蘚植物的影響。

IAP計(jì)算公式如下：

各個(gè)小組完成數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，并進(jìn)行匯報(bào)，將結(jié)果寫在表格中。小組內(nèi)成員就表格數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、整合，小組間相互討論，提出想法，發(fā)表建議。教師在此期間觀察學(xué)生的表現(xiàn)，進(jìn)行記錄，同時(shí)對(duì)描述準(zhǔn)確的小組給予肯定，對(duì)描述有誤的小組給予幫助和指正。

最終得出結(jié)果，如下表所示。學(xué)生根據(jù)結(jié)果總結(jié)出某電子廠周圍空氣的污染情況。

【設(shè)計(jì)意圖】學(xué)生通過自主合作，整合數(shù)據(jù)和匯報(bào)結(jié)果，真切地感受到該電子廠對(duì)空氣帶來的污染和破壞，意識(shí)到保護(hù)環(huán)境的重要性。

五、評(píng)價(jià)與反思

在整個(gè)調(diào)查實(shí)踐過程中，教師扮演著組織者、引導(dǎo)者和協(xié)助者的角色：創(chuàng)設(shè)問題情境，確定項(xiàng)目中的核心知識(shí)圖譜與驅(qū)動(dòng)性問題，準(zhǔn)備教學(xué)資源和工具，協(xié)助學(xué)生實(shí)踐探究，在環(huán)節(jié)后給予過程性評(píng)價(jià)和結(jié)果性評(píng)價(jià)等。學(xué)生是此次STEM 項(xiàng)目的探索者、搭建者、完成者：根據(jù)問題情境確定項(xiàng)目主題；查閱相關(guān)資料，制訂探究計(jì)劃；劃分任務(wù)，小組分工，組內(nèi)合作；小組間交流問題，進(jìn)一步修訂方案；各小組就探究的結(jié)果進(jìn)行分享討論等。