構(gòu)建STEM教育視野下生物課堂的“做中學(xué)”

劉江華

《全民科學(xué)素質(zhì)行動(dòng)計(jì)劃綱要實(shí)施方案》明確提出，在中學(xué)階段要增強(qiáng)學(xué)科間橫向配合，開(kāi)展跨學(xué)科實(shí)踐探究活動(dòng)。推進(jìn)跨學(xué)科知識(shí)融合的STEM教育，有利于幫助學(xué)生打好扎實(shí)的學(xué)科基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，對(duì)于提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)具有重要意義。在此，以“由揭秘涼皮成分到測(cè)定種子中的有機(jī)物”的教學(xué)設(shè)計(jì)為例，探討如何在STEM教育視野下開(kāi)展生物課堂的“做中學(xué)”。

一、教學(xué)設(shè)計(jì)原則

STEM教育不是科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四門學(xué)科的簡(jiǎn)單疊加，作為一種超越傳統(tǒng)的教育模式，它提倡通過(guò)基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生運(yùn)用跨學(xué)科的知識(shí)和技能解決實(shí)際問(wèn)題，并在完成目標(biāo)任務(wù)的過(guò)程中提升解決問(wèn)題的能力。

“做中學(xué)”課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，要體現(xiàn)以學(xué)生為中心的教育理念，融合科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等不同學(xué)科的知識(shí)，要使學(xué)生能夠在特定問(wèn)題情境下通過(guò)合作與反復(fù)實(shí)踐解決問(wèn)題或完成任務(wù)。基于STEM教育所倡導(dǎo)的理念，同時(shí)考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，“做中學(xué)”的教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循情境性原則、實(shí)踐性原則、生活性原則。教師只有明確了教學(xué)設(shè)計(jì)原則，才能更加合理、有效地利用相關(guān)教學(xué)資源開(kāi)展項(xiàng)目研究，設(shè)計(jì)出需要運(yùn)用不同學(xué)科知識(shí)才能解決的情境化的真實(shí)問(wèn)題，調(diào)動(dòng)學(xué)生探究學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，使其在探究與實(shí)踐中提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

二、教學(xué)目標(biāo)設(shè)定

食品的安全與健康與每個(gè)人息息相關(guān)。涼皮是人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ?jiàn)的小吃，但它是健康的食品嗎？教師通過(guò)這一問(wèn)題提出揭秘食物成分的任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生了解和掌握測(cè)定種子中有機(jī)物的方法，通過(guò)教學(xué)實(shí)現(xiàn)以下具體目標(biāo)：利用跨學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際生活中的問(wèn)題（檢驗(yàn)食物成分）;了解種子（制作涼皮的大大麥粉及其他農(nóng)作物種子）中所含有機(jī)物的成份，明確綠色植物制造有機(jī)物的意義;掌握食品成分測(cè)定的技能;關(guān)注食品安全，愛(ài)惜農(nóng)作物。

三、實(shí)施過(guò)程

1.知識(shí)與材料準(zhǔn)備

聯(lián)系當(dāng)前社會(huì)大家關(guān)注的食品安全問(wèn)題，從很多學(xué)生喜歡并常見(jiàn)的小吃涼皮入題，通過(guò)以下驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)與探究的興趣：涼皮是垃圾食品嗎？涼皮是用什么原材料做出來(lái)的？其中的主要成分是什么？怎樣制作涼皮？

學(xué)生需要帶著這些問(wèn)題，網(wǎng)絡(luò)和書籍中搜索涼皮的由來(lái)及發(fā)展史，了解其原料及制作方法。教師要提前介紹一些相關(guān)知識(shí)，如：食物中主要營(yíng)養(yǎng)成分（如淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪）及其驗(yàn)證方法，包括化學(xué)試劑檢驗(yàn)、肉眼觀察、顯微鏡觀察等。

活動(dòng)涉及的學(xué)科領(lǐng)域包括：數(shù)學(xué)、科學(xué)、技術(shù)（食品制作技術(shù)）、工程（制作試劑與切片）?；顒?dòng)材料包括：面粉（普通面粉和高筋粉，主要成分為大麥）、油料農(nóng)作物的種子（如玉米、蓖麻、大豆、花生等）、水、廚具（學(xué)生家中現(xiàn)成的工具）、量杯、酒精燈、石棉網(wǎng)、燒杯、試管、化學(xué)試劑（碘、雙縮脲）、制作切片的工具、顯微鏡。

2.活動(dòng)過(guò)程

該項(xiàng)目要揭秘涼皮的成分并測(cè)定種子中的有機(jī)物，因此活動(dòng)過(guò)程包括制作涼皮、測(cè)定涼皮原材料中的主要成分、測(cè)定不同種子中有機(jī)物成分等一系列子任務(wù)。整個(gè)項(xiàng)目的時(shí)間跨度為一個(gè)月，時(shí)間分配為：在每周一節(jié)的生物課上學(xué)習(xí)必要的學(xué)科知識(shí)，并完成搜集資料、檢測(cè)營(yíng)養(yǎng)成分、討論、展示、分享、總結(jié)等活動(dòng)，課后時(shí)間完成涼皮的制作。學(xué)生要記錄制作過(guò)程、實(shí)驗(yàn)過(guò)程及檢驗(yàn)結(jié)果。

【任務(wù)一】制作面皮，測(cè)定淀粉成分

要求學(xué)生根據(jù)在課堂上學(xué)到的知識(shí)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)或書籍中查到的制作涼皮的方法，在家中制作涼皮的主要組成部分，即面皮。在這一過(guò)程中，學(xué)生需要計(jì)算面粉和水的比例，將其調(diào)制成糊狀，并將面糊放在合適的容器中成形，然后將其蒸熟。學(xué)生要把一部分面皮及原材料（即面粉）帶到學(xué)校，展示自己的成品，并在實(shí)驗(yàn)室中用碘液驗(yàn)證原材料中的淀粉成分，制作淀粉裝片，在顯微鏡下觀察淀粉粒的形狀，記錄過(guò)程與結(jié)果。

【任務(wù)二】制作面筋，測(cè)定蛋白質(zhì)成分

涼皮的另一個(gè)重要組成部分是面筋。學(xué)生根據(jù)查閱到的制作面筋的方法，在家中選用高筋粉制作面筋，并對(duì)原材料取樣，與面筋成品一起帶到學(xué)校。在實(shí)驗(yàn)室里，學(xué)生要用教師統(tǒng)一提供的雙縮脲調(diào)配化學(xué)試劑，檢驗(yàn)面筋原材料中蛋白質(zhì)的成分，記錄過(guò)程與結(jié)果。

【任務(wù)三】測(cè)定不同種子中的脂肪成分

要求學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)或書籍查閱檢驗(yàn)脂肪的方法，如觀察紙上的脂肪油跡;滴加蘇丹Ⅲ試劑呈橘紅色;將某種油料作物種子（如玉米、花生、蓖麻等）中的胚乳制成切片，在低倍顯微鏡下可見(jiàn)胚乳切片上或其周圍是否出現(xiàn)小油珠。由于制作涼皮的原料，主要來(lái)自小麥的種子，其中脂肪的含量較低，不易檢測(cè)出油脂。因此，學(xué)生可選擇身邊常見(jiàn)的其他植物的種子，測(cè)定其中的脂肪含量。由于再進(jìn)一步了解還有哪些植物的種子或果實(shí)可以提取食用油，其原理和方法是什么，可拓展閱讀食用油的加工技術(shù)（http：//www.doc88.com/p-285604930033.html）。

3.評(píng)價(jià)與總結(jié)

在生物課上，學(xué)生會(huì)展示在家中制作涼皮（主要是面皮和面筋）的成果，請(qǐng)學(xué)生代表說(shuō)明制作過(guò)程、遇到的困難及解決辦法，大家對(duì)普遍存在的問(wèn)題進(jìn)行討論，或分享解決方法，如面皮與面筋的成形問(wèn)題、化學(xué)試劑配制比例的問(wèn)題、顯微鏡切片制作中遇到的問(wèn)題等。

教師要做出最終總結(jié)：既然涼皮是用米或面做的，面皮的主要成分是淀粉，面筋的主要成分是蛋白質(zhì)?！侗静菥V目》上記載：米能養(yǎng)脾，麥能補(bǔ)心。因此涼皮不是垃圾食品。還有人曾打趣地說(shuō)它“冬天吃面皮能保暖，夏天吃能消暑，春天吃能解乏，秋天吃能去濕”，可謂四季皆宜的無(wú)公害食品。綠色植物通過(guò)光合作用制造有機(jī)物，不僅完成了自身的生長(zhǎng)、發(fā)育與繁殖，也為其他生物提供了食物來(lái)源或營(yíng)養(yǎng)，為生命活動(dòng)提供了能量。使包括人類在內(nèi)的很多生物在這個(gè)星球上得以生存。所以，在享受植物帶來(lái)的諸多利益時(shí)，我們一定要保護(hù)它們、愛(ài)惜它們，珍惜它們和我們共同的生存環(huán)境。

4.課后延伸與課外拓展

鼓勵(lì)學(xué)生在家中進(jìn)一步實(shí)踐涼皮制作的其他步驟，包括制作面皮、面筋、調(diào)制各種配料等，最終制作出一份真正涼皮，請(qǐng)家人品嘗后給予評(píng)價(jià)。將活動(dòng)主要過(guò)程拍照記錄，在班級(jí)中進(jìn)行交流與展示。

在這一項(xiàng)目中，學(xué)生不僅知道了涼皮的主要成分，還學(xué)會(huì)了涼皮的制作方法，掌握了測(cè)定種子主要成分的方法。學(xué)生在展示與交流中可能還產(chǎn)生了新的問(wèn)題或想法，對(duì)這些問(wèn)題或想法的討論，促進(jìn)了學(xué)生進(jìn)一步探究的欲望，推動(dòng)項(xiàng)目提升到了一個(gè)新的高度。

（責(zé)任編輯 ? 郭向和）