基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的初中生物STEM項(xiàng)目活動(dòng)開(kāi)展

董強(qiáng)

【摘要】隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，新時(shí)期人才培養(yǎng)的要求也在逐步提高。為了培養(yǎng)出社會(huì)所需要的高素質(zhì)綜合型人才，教師在各階段教育教學(xué)中，必須對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)方法進(jìn)行創(chuàng)新。文章從核心素養(yǎng)培養(yǎng)的角度出發(fā)，基于STEM教育理念對(duì)初中生物教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展進(jìn)行深入的探討研究，以促進(jìn)初中生物教學(xué)水平的提升，推動(dòng)素質(zhì)教育的有效落實(shí)。

【關(guān)鍵詞】核心素養(yǎng);STEM教育;初中生物;生物教學(xué)

由于長(zhǎng)期受應(yīng)試教育的影響，我國(guó)初中生物教學(xué)往往偏重于理論知識(shí)，導(dǎo)致學(xué)生實(shí)踐操作和創(chuàng)新探索能力的發(fā)展受到了極大的限制。新課程改革以來(lái)，如何有效培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力成為初中生物教學(xué)的一項(xiàng)關(guān)鍵問(wèn)題。對(duì)此，教師可以將近些年來(lái)在國(guó)內(nèi)興起的STEM教育引入初中生物教學(xué)中，通過(guò)實(shí)踐探索活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

一、核心素養(yǎng)與STEM教育

1.核心素養(yǎng)的內(nèi)涵

核心素養(yǎng)是指學(xué)生應(yīng)具備符合終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和能力，除了基本的個(gè)人修養(yǎng)、社會(huì)意識(shí)，還包含了自主發(fā)展、創(chuàng)新實(shí)踐等方面的內(nèi)容，兼顧學(xué)科基礎(chǔ)、社會(huì)生活及個(gè)人發(fā)展等多個(gè)方面。在學(xué)科教育中，核心素養(yǎng)可以為課程教學(xué)提供導(dǎo)向，使教學(xué)功能得到最大限度的發(fā)揮。它能夠有效推動(dòng)不同學(xué)科之間的融通，改變傳統(tǒng)教學(xué)以知識(shí)掌握為核心的局面，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的發(fā)展。

2.STEM教育

STEM教育的內(nèi)容包括科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）及數(shù)學(xué)（Mathematics）四個(gè)方面，即通過(guò)這四方面內(nèi)容的整合為教育教學(xué)活動(dòng)提供指導(dǎo)，打破傳統(tǒng)固化的教育教學(xué)思維，促使學(xué)生思維多向發(fā)展。其中，科學(xué)所體現(xiàn)的是一種質(zhì)疑和探索的精神，技術(shù)代表了人類所創(chuàng)造的方法及技能，工程則是指人類的物質(zhì)實(shí)踐活動(dòng)，數(shù)學(xué)表現(xiàn)了世界空間形式和數(shù)量關(guān)系，有利于邏輯思維能力的培養(yǎng)。上述四項(xiàng)內(nèi)容之間存在緊密的聯(lián)系，數(shù)學(xué)可以為科學(xué)探索提供工具，科學(xué)為數(shù)學(xué)應(yīng)用提供平臺(tái)，數(shù)學(xué)與科學(xué)共同構(gòu)成了工程實(shí)施的基礎(chǔ)，技術(shù)則為工程實(shí)施提供了硬件支撐，同時(shí)在工程中也可能會(huì)誕生新的技術(shù)種類。

STEM教育中所體現(xiàn)的科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等項(xiàng)之間的聯(lián)系，幾乎囊括了所有學(xué)科的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)獲取、方法工具利用以及創(chuàng)新探索等環(huán)節(jié)的高度整合，這對(duì)于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)具有重要的作用。具體體現(xiàn)在以下四個(gè)方面。

首先，STEM教育可以加強(qiáng)人們對(duì)數(shù)學(xué)、科學(xué)等理科教育的重視，使得學(xué)校投入更多的資源來(lái)支撐技術(shù)教育項(xiàng)目的開(kāi)展。其次，技術(shù)、工程等內(nèi)容所具有的顯著實(shí)踐性特征，可以促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐探索能力的培養(yǎng)。再次，STEM教育的引入，可以加快推動(dòng)教育改革的落實(shí)，幫助學(xué)生對(duì)多學(xué)科知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行整合，形成完善的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，打破學(xué)科壁壘。最后，STEM教育可以為社會(huì)發(fā)展培養(yǎng)出更多的高素質(zhì)綜合型人才。

二、基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的初中生物STEM活動(dòng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

1.活動(dòng)設(shè)計(jì)思路

基于STEM教育理念及核心素養(yǎng)培養(yǎng)的要求，現(xiàn)將教學(xué)活動(dòng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)為六個(gè)步驟：第一步創(chuàng)設(shè)生動(dòng)具體的問(wèn)題情境;第二步對(duì)科學(xué)概念進(jìn)行解讀，使學(xué)生熟悉了解教學(xué)內(nèi)容;第三步進(jìn)行實(shí)踐活動(dòng)設(shè)計(jì)，包括活動(dòng)原理、過(guò)程、工具材料等;第四步拓展延伸，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深度思考，拓寬學(xué)科領(lǐng)域;第五步進(jìn)行評(píng)價(jià)，檢驗(yàn)學(xué)生的STEM學(xué)習(xí)效果;第六步進(jìn)行課后作業(yè)布置，幫助學(xué)生鞏固學(xué)習(xí)成果。

在問(wèn)題情境創(chuàng)設(shè)階段，為了使學(xué)生對(duì)情境產(chǎn)生真切感受，教師不能簡(jiǎn)單地利用文字，應(yīng)適當(dāng)?shù)嘏浜蠄D片或視頻進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

在概念解讀階段，教師要結(jié)合教學(xué)內(nèi)容對(duì)相關(guān)概念進(jìn)行梳理，但不要做詳細(xì)深入的解釋，否則將失去探索的意義。

在實(shí)踐活動(dòng)階段，教師應(yīng)根據(jù)主題確定活動(dòng)的目標(biāo)，包括知識(shí)技能和情感態(tài)度價(jià)值觀方面的提升。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行活動(dòng)設(shè)計(jì)，使活動(dòng)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容緊密聯(lián)系起來(lái)，突出科學(xué)原理以及重點(diǎn)內(nèi)容?；顒?dòng)步驟要具備精密的邏輯，且盡量做到詳細(xì)和清晰。在實(shí)踐活動(dòng)過(guò)程中，教師要注意安全防范工作。

在拓展延伸環(huán)節(jié)，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實(shí)踐活動(dòng)過(guò)程對(duì)其中蘊(yùn)含的科學(xué)道理進(jìn)行思考，以及對(duì)實(shí)踐和理論進(jìn)行融會(huì)貫通。

在評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，教師要從多方面入手對(duì)學(xué)生STEM學(xué)習(xí)的成果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

在作業(yè)布置環(huán)節(jié)，必須要能引起學(xué)生在課后進(jìn)行反思，使其能夠從實(shí)踐活動(dòng)中獲得提升。

2.案例分析

本文結(jié)合蘇教版初中生物七年級(jí)上冊(cè)第三單元“綠色植物”的相關(guān)內(nèi)容設(shè)計(jì)了“神奇葉脈”的課堂活動(dòng)，幫助學(xué)生深入了解綠色植物葉子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

首先，在導(dǎo)入環(huán)節(jié)，教師需要播放預(yù)先制作的PPT文件，通過(guò)圖、文、聲結(jié)合的方式引出課程，并提出問(wèn)題：“一片完整的葉子主要由哪幾部分構(gòu)成？它們的功能各是什么？”根據(jù)圖片，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)葉片多呈現(xiàn)出左右對(duì)稱的形式，且紋路排列十分整齊，那就是葉脈。教師可據(jù)此引出主題——神秘葉脈。

其次，教師要對(duì)相關(guān)概念和原理進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹，涉及的內(nèi)容包括葉脈、葉肉、堿液等，讓學(xué)生明白本課包含的一些基本概念。其中，教師要重點(diǎn)介紹葉脈的成分，闡述葉片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及葉脈在其中發(fā)揮的作用。

再次，教師要根據(jù)葉脈纖維素堅(jiān)韌、不易被堿解的特點(diǎn)，進(jìn)行葉脈書(shū)簽制作的活動(dòng)。這項(xiàng)活動(dòng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是讓學(xué)生了解多學(xué)科知識(shí)的交互融通，拓展學(xué)生的知識(shí)面，開(kāi)闊其視野，同時(shí)使學(xué)生在活動(dòng)中能夠不斷發(fā)現(xiàn)困難并解決困難，實(shí)現(xiàn)潛能的激發(fā)。首先，學(xué)生要預(yù)先收集自己喜歡的葉片。其次，在活動(dòng)開(kāi)始前，教師要向?qū)W生介紹實(shí)驗(yàn)用到的器材以及堿溶液的制作方法，并計(jì)算出所需使用的氫氧化鈉量。制作過(guò)程如下：將采集的葉片放置到有堿溶液的器皿中煮沸，時(shí)間為10～15分鐘，直到葉片變色、葉肉黏稠為止。在此過(guò)程中，要適當(dāng)進(jìn)行攪拌，避免堿溶液中的葉片疊加堆積，保障其受熱均勻。針對(duì)這一操作，教師可以設(shè)置問(wèn)題，讓學(xué)生觀察葉片在煮沸過(guò)程中的變化情況，思考為什么要進(jìn)行攪拌操作。撈出葉片之后，要使用流水進(jìn)行沖刷，之后放入盛放清水的解剖盤(pán)中，使用牙刷輕輕刷去殘留的葉肉。在此環(huán)節(jié)，學(xué)生會(huì)遇到不同的情況，如一些葉子的葉脈和葉肉可以輕易分離，而有的葉子則無(wú)法分開(kāi)。教師可以組織學(xué)生從葉片的種類、受熱情況、用力大小等方面對(duì)這種差異性進(jìn)行探討分析。

最后，將刷好的葉片置入堿溶液中進(jìn)行漂白并再次沖洗，根據(jù)自己的喜好涂刷不同顏色的燃料，獲得成品。上述整個(gè)過(guò)程涉及生物、化學(xué)、數(shù)學(xué)、藝術(shù)等多個(gè)學(xué)科知識(shí)的應(yīng)用，同時(shí)鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手操作能力。

在活動(dòng)結(jié)束后，教師可以在班級(jí)上展示一些優(yōu)秀的作品，并組織學(xué)生對(duì)活動(dòng)體驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，發(fā)表自己在活動(dòng)中的收獲。之后，教師可以鼓勵(lì)學(xué)生在課后查閱相關(guān)資料，充分發(fā)揮自主創(chuàng)新意識(shí)，進(jìn)行新型書(shū)簽的制作，做到學(xué)以致用。

縱觀整個(gè)活動(dòng)，相較于傳統(tǒng)教學(xué)，學(xué)生們更喜歡通過(guò)這種親自動(dòng)手操作的實(shí)驗(yàn)方式接受知識(shí)，課堂教學(xué)效果也更加顯著。但活動(dòng)中也暴露出了一些問(wèn)題，如課前準(zhǔn)備不足、學(xué)生動(dòng)手能力較差、在操作中容易出現(xiàn)失誤、打翻實(shí)驗(yàn)器材等。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王真真.基于STEM教育在初中生物的教學(xué)研究[J].科幻畫(huà)報(bào)，2019（07）：142+144.