基于STEM的高中生物實驗教學(xué)設(shè)計

畢慧穎

摘 要：實驗作為生物學(xué)中不可或缺的部分，在生物學(xué)教學(xué)中占有相當(dāng)重要的位置。STEM教育理念是一種相對新穎的教育理念，旨在培養(yǎng)具備綜合素質(zhì)的高質(zhì)量人才。本文以STEM教育理念作為理論基礎(chǔ)進行高中生物實驗教學(xué)設(shè)計，供教師開展課堂實踐教學(xué)，從而提高學(xué)生的生物學(xué)素養(yǎng)并有效解決目前實驗教學(xué)中存在的問題。

關(guān)鍵詞：STEM;高中生物;實驗教學(xué);教學(xué)設(shè)計

一、背景

目前高中基本都配有專門的實驗室，生物實驗課開課率相比以前確實高了很多，但是由于課時安排緊張，實驗設(shè)備有限等原因，在教學(xué)中仍存在一些問題。首先，大多數(shù)教師只選取簡單、省時間的觀察實驗和驗證性實驗來做，探究性實驗很少。教學(xué)形式基本都是課前預(yù)習(xí)，課上教師示范實驗操作，學(xué)生模仿教師操作步驟觀察結(jié)果，十分單一。此外，實驗教學(xué)基本都是根據(jù)課本實驗按部就班，并不會嘗試換材料、簡化方法和根據(jù)本土情況進行調(diào)整等一些實驗創(chuàng)新操作，也沒有新增的課外實驗。以上問題都對于學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)的提高很不利。

二、理論基礎(chǔ)

STEM教學(xué)模式下在接受教學(xué)任務(wù)后首先對教學(xué)進行分析，包括三個方面：STEM素養(yǎng)、整合模式、學(xué)生特點。進而以項目或問題展開學(xué)習(xí)活動，讓學(xué)習(xí)者進行以下步驟：定義問題、頭腦風(fēng)暴、創(chuàng)建項目、師生交互、生成模型、小組合作、實踐并收集結(jié)果。此外小組內(nèi)部、小組之間學(xué)生交流心得，共享創(chuàng)新思維，使得項目完美呈現(xiàn)。教師在此過程中不宜直接講授讓學(xué)生掌握知識，但需要對學(xué)生自主性的學(xué)習(xí)加以監(jiān)督、引導(dǎo)。不同的階段輔以練習(xí)強化鞏固并科學(xué)評測學(xué)生學(xué)習(xí)的效果。

三、教學(xué)分析

本文以高中生物選修一“生物技術(shù)與實踐”模塊中的“葡萄酒的制作”、“制作泡菜并檢測亞硝酸鹽含量”兩個周期較長且貼近生活的實驗為教學(xué)內(nèi)容，這兩個實驗涉及到很多工程與技術(shù)，數(shù)學(xué)以及其他學(xué)科的知識，很適合用來做STEM教育的研究。

學(xué)生之前已經(jīng)學(xué)習(xí)過“分子與細(xì)胞”模塊，學(xué)習(xí)了細(xì)胞的物質(zhì)交換、細(xì)胞的能量供應(yīng)等內(nèi)容，與“生物技術(shù)與實踐”模塊的這些實踐性操作內(nèi)容有很大的聯(lián)系，在這個時候選擇開設(shè)該部分內(nèi)容對于學(xué)生的知識理解記憶是很有幫助的。第二個項目主要在學(xué)生家中完成，能夠增強學(xué)生、教師與家長之間的聯(lián)系。

四、教學(xué)過程

具體探究實驗活動計劃見表1

五、小結(jié)

該實驗教學(xué)設(shè)計的情境貼近生活，知識覆蓋面廣泛，學(xué)生不但學(xué)習(xí)了生物學(xué)知識，還了解掌握了工程學(xué)、技術(shù)學(xué)以及許多其他學(xué)科的基本知識，打破了學(xué)科與學(xué)科之間的隔閡，更培養(yǎng)了學(xué)生的綜合素質(zhì)，可以運用所學(xué)知識解決現(xiàn)實問題，為他們的終身發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。同時極大地豐富了教學(xué)內(nèi)容，使實驗教學(xué)方法更加多樣化，真正發(fā)揮實驗教學(xué)在生物學(xué)教學(xué)中的作用。

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