基于STEM教育理念的高中生物學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐研究

聶宗堯

摘 要：關(guān)注近年來流行的STEM教育理念，闡釋其內(nèi)涵和特性，并從情境創(chuàng)設(shè)、問題提出和問題解決三方面論述了STEM教學(xué)理念指導(dǎo)下的高中生物學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐研究。

關(guān)鍵詞：STEM教育理念;高中生物;教學(xué)設(shè)計(jì)

社會(huì)在發(fā)展，時(shí)代在進(jìn)步，社會(huì)高技術(shù)人才是其重要推動(dòng)力。人們發(fā)現(xiàn)，越來越多的領(lǐng)域需要具有綜合能力、跨學(xué)科思維和扎實(shí)實(shí)踐能力的高素質(zhì)人才，這與培養(yǎng)專門學(xué)科人才的教育培養(yǎng)方案相矛盾，社會(huì)對(duì)人才的需求對(duì)教育產(chǎn)生了反向壓迫。為此，STEM教育理念應(yīng)運(yùn)而生，這種教育理念在美國(guó)很流行，其地位與中國(guó)的素質(zhì)教育相似，但強(qiáng)調(diào)的方向不同。近年來，STEM教育理念在中國(guó)得到了認(rèn)可，2015年9月教育部發(fā)布《關(guān)于“十三五”期間全面深入推進(jìn)教育信息化工作的指導(dǎo)意見》，其中明確提出要積極探索STEM新型教育模式，增強(qiáng)學(xué)生的信息意識(shí)和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)綜合性人才。

一、STEM教育理念的內(nèi)涵

英屬哥倫比亞大學(xué)教育學(xué)院的教授大衛(wèi)·安德森是STEM教育理念的提出者，其中“S”是科學(xué)（Science），“T”是技術(shù)（Tech-nology），“E”是工程（Engineering），“M”是數(shù)學(xué)（Mathematics），四個(gè)詞的英文首字母組成“STEM”，意思就是在教學(xué)中融入科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等學(xué)科的內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識(shí)高速發(fā)展的信息技術(shù)，形成跨越學(xué)科的思維方式。[1]STEM教育理念具有跨學(xué)科性，將有聯(lián)系的學(xué)科知識(shí)進(jìn)行重組重構(gòu)，模糊原有的學(xué)科界限，使其為一個(gè)項(xiàng)目任務(wù)服務(wù);STEM教育理念具有情境性，需要在學(xué)習(xí)中為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一定的生活情境，使學(xué)生能夠快速進(jìn)入教師創(chuàng)建的問題中，對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和應(yīng)用能力也會(huì)有所增強(qiáng);STEM教學(xué)理念具有多維性，可以通過各種教學(xué)方式和教學(xué)途徑展開STEM教學(xué)，尤其是高效的數(shù)字化教學(xué)方式。

二、STEM教育理念下的高中生物教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)踐研究

1.創(chuàng)設(shè)生活情境

根據(jù)STEM教育理念的特性，教學(xué)應(yīng)該在一定的生活情境、問題情境中進(jìn)行，以高中生物教學(xué)內(nèi)容“人類的遺傳病”一章為例。創(chuàng)設(shè)這樣的一個(gè)生活情境：一對(duì)戀人戀愛四年，感情很好，他們決定下個(gè)月結(jié)婚，在婚前體檢的時(shí)候，他們向醫(yī)生進(jìn)行了遺傳咨詢，而你（指學(xué)生）就是那名醫(yī)生，請(qǐng)你為他們進(jìn)行遺傳解答。在具體教學(xué)中，教師還可以融入學(xué)生熟悉的相關(guān)因素，使創(chuàng)設(shè)的情境與學(xué)生的生活更加貼近，此外，創(chuàng)設(shè)情境時(shí)既可以用教師口頭描述的方法，也可以借助于PPT、動(dòng)畫和MV等多媒體技術(shù)展示，一般來說后者更好，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生快速進(jìn)入

情境。

2.確立明確的項(xiàng)目任務(wù)

生物遺傳的專業(yè)研究需要設(shè)定一定的前提，STEM教育理念的實(shí)踐中，教師需要在所設(shè)立的情境中提出具體問題，使學(xué)生以這個(gè)問題為中心展開談?wù)摵脱芯浚谘芯恐猩婕翱茖W(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等內(nèi)容。教師提出的具體問題應(yīng)該與生物教學(xué)本章節(jié)的教學(xué)目標(biāo)一致，如“人類的遺傳病”這一章要求學(xué)生掌握人類單基因病、多基因病和染色體病的病理、危害和病例，并能夠?qū)θ祟愡z傳病進(jìn)行檢測(cè)和預(yù)防[2]。因此教師可以提出以下幾個(gè)問題：第一，這對(duì)夫婦可能生下患有哪種遺傳病的寶寶，這些遺傳病都有哪些危害？以此考察人類遺傳病的種類。第二，如果這對(duì)夫婦都健康，但是男子的外祖母患有白化病，請(qǐng)問這對(duì)夫婦生下患有遺傳性白化病的可能性是多少？這是對(duì)遺傳病病理和預(yù)防的考察。第三，如果這對(duì)夫婦想生一個(gè)健康的寶寶，那么他們需要做什么？這是對(duì)遺傳病檢測(cè)和預(yù)防的方法考察。

3.圍繞問題進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)

對(duì)于第一個(gè)問題，學(xué)生根據(jù)課本知識(shí)的學(xué)習(xí)，了解人類遺傳病的種類和危害，并通過課前翻閱各種醫(yī)學(xué)專著、報(bào)刊，或者上網(wǎng)搜索，在課堂上進(jìn)行描述或展示，既深化了學(xué)生對(duì)遺傳疾病的認(rèn)識(shí)，又鍛煉了學(xué)生搜集信息的能力。對(duì)于第二個(gè)問題，學(xué)生通過已經(jīng)掌握的遺傳病理和生物基因變異等知識(shí)，分析這對(duì)夫婦攜帶白化病隱形癥狀的可能，最后得出這對(duì)夫婦的孩子患病的幾率。對(duì)于第三個(gè)問題，學(xué)生通過課本、醫(yī)學(xué)網(wǎng)站還有收集到的國(guó)家婚前遺傳病檢查流程，得出：首先要進(jìn)行顯性、隱性遺傳病檢查，若一方患有顯性或者雙方均患有隱性遺傳病，則不宜生育;其次要進(jìn)行孕期、產(chǎn)前診斷，避免有遺傳病或者畸形的胎兒出生;最后如果生出患有遺傳病的寶寶，應(yīng)該及時(shí)采取相應(yīng)的生物技術(shù)措施，防止發(fā)病[3]。這一過程中，科學(xué)、工程、技術(shù)、數(shù)學(xué)等知識(shí)都有涉及，能夠提升學(xué)生的邏輯、創(chuàng)新、探究等思維，體現(xiàn)了STEM教育理念的合理性和先進(jìn)性。

STEM教育理念應(yīng)用于高中生物教學(xué)，貫徹教學(xué)導(dǎo)入、教學(xué)問題提出和解決的整個(gè)過程，需要學(xué)生調(diào)動(dòng)各方面的知識(shí)與能力，也提高了學(xué)生跨學(xué)科的綜合能力。值得注意的是，在高中生物教學(xué)中應(yīng)用STEM教育理念，需要教師在課前就對(duì)學(xué)生進(jìn)行一定的引導(dǎo)，使學(xué)生做好準(zhǔn)備工作，保障STEM教育法能夠順利實(shí)施。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝雪錦.基于STEM教育的高中生物學(xué)教學(xué)探索：以“人類遺傳病”教學(xué)為例[J].福建基礎(chǔ)教育研究，2018（4）：131-132.

[2]付鑫.基于高中生物學(xué)課程資源進(jìn)行STEM項(xiàng)目的設(shè)計(jì)思路與案例[J].生物學(xué)通報(bào)，2018，53（3）：34-38.

[3]王潤(rùn)英.STEM教育在高中生物學(xué)教學(xué)中的嘗試[J].生物學(xué)通報(bào)，2016，51（3）：24-27.