基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的生物教學(xué)課堂
——激發(fā)創(chuàng)新思維，提高動(dòng)手能力，落實(shí)STEM教育

韓偉琴

(浙江省桐鄉(xiāng)市鳳鳴高級(jí)中學(xué) 314500)

以學(xué)生為中心的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，是促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)、實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)發(fā)展的重要途徑，不僅要求學(xué)生能夠應(yīng)用所學(xué)的學(xué)科知識(shí)，還要懂得如何在現(xiàn)實(shí)生活中將這些知識(shí)學(xué)以致用.

STEM是科學(xué)(Science)，技術(shù)(Technology)，工程(Engineering)，數(shù)學(xué)(Mathematics)四門學(xué)科英文首字母的縮寫.其中科學(xué)在于認(rèn)識(shí)世界、解釋自然界的客觀規(guī)律；技術(shù)和工程則是改造世界、實(shí)現(xiàn)對(duì)自然界的控制和利用、解決社會(huì)發(fā)展過(guò)程中遇到的難題；數(shù)學(xué)作為技術(shù)與工程學(xué)科的基礎(chǔ)工具.

筆者把項(xiàng)目式學(xué)習(xí)引入生物課堂，對(duì)符合生物課堂的STEM教育模式進(jìn)行實(shí)踐，試圖找到一條適合基礎(chǔ)學(xué)校開展的STEM教育之路.

一、結(jié)合STEM教育的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)概況

由教育部統(tǒng)籌進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)，浙江省從2014年秋季入學(xué)的高中學(xué)生開始實(shí)施深化高?？荚囌猩贫染C合改革.但是傳統(tǒng)的生物教學(xué)課堂還是以教師講解為主，并沒(méi)有真正的調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性、主動(dòng)性，并沒(méi)有培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力.

結(jié)合STEM教育的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)以完成真實(shí)任務(wù)為目標(biāo)，以此促成學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)、學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方式以及學(xué)習(xí)結(jié)果等方面的變革.在學(xué)習(xí)狀態(tài)上，結(jié)合STEM教育的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)要求學(xué)生從傳統(tǒng)的被動(dòng)的接受者轉(zhuǎn)向新型的積極的探索者，實(shí)現(xiàn)從被動(dòng)參與到主動(dòng)參與，真正激發(fā)學(xué)生的內(nèi)源性學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī).在學(xué)習(xí)內(nèi)容上，結(jié)合STEM教育的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的價(jià)值在于圍繞一個(gè)富有挑戰(zhàn)性的主題，整合學(xué)科內(nèi)甚至是跨學(xué)科的學(xué)習(xí)內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生綜合理解，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的綜合發(fā)展.在學(xué)習(xí)方式上，結(jié)合STEM教育的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)要求改變以往以知識(shí)傳授為主線的教學(xué)方式，用更真實(shí)、更綜合的項(xiàng)目引導(dǎo)學(xué)生展開學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在問(wèn)題解決中實(shí)現(xiàn)學(xué)用合一.在學(xué)習(xí)結(jié)果上，結(jié)合STEM教育的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的實(shí)創(chuàng)新，讓學(xué)生在探究與創(chuàng)作中形成一定的作品，例如建立模型、設(shè)計(jì)方案、創(chuàng)編話劇等等.

二、結(jié)合STEM教育的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)生物課堂

2018年教育部頒布普通高中各學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)，STEAM、STEM及STEM+教育出現(xiàn)在多個(gè)相關(guān)學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)中.《高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》要求“注意學(xué)科間的聯(lián)系”、“生物學(xué)和數(shù)學(xué)、技術(shù)、工程學(xué)、信息科學(xué)是相互作用，共同發(fā)展”.

1.提出問(wèn)題，規(guī)劃方案，從設(shè)想到設(shè)計(jì)

STEM教育的重點(diǎn)不是放在某個(gè)特定學(xué)科，而是要強(qiáng)調(diào)利用科學(xué)、技術(shù)、工程或數(shù)學(xué)等學(xué)科相互關(guān)聯(lián)的綜合知識(shí)來(lái)解決相關(guān)問(wèn)題，需要跨學(xué)科的STEM教育素養(yǎng).項(xiàng)目式學(xué)習(xí)將重心放在實(shí)際問(wèn)題的解決上，在解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中打破常規(guī)學(xué)科的界限，側(cè)重多門學(xué)科知識(shí)的綜合應(yīng)用，這其實(shí)與STEM教育的理念不謀而合.

浙科版生物必修一“孟德爾的分離定律”一節(jié)，學(xué)生剛接觸遺傳，對(duì)基因的概念還不是很熟悉，怎么帶著學(xué)生學(xué)習(xí)“在形成配子的時(shí)候，等位基因彼此分開，使得一半的配子含有基因A，另一半的配子含有基因a？”這時(shí)教師可以安排以小組為單位，給出任務(wù)單：如何設(shè)計(jì)活動(dòng)探究F1產(chǎn)生配子的情況.每組給兩種大小相同，顏色不同的彈珠各50顆，信封各兩個(gè).學(xué)生自己提出問(wèn)題，設(shè)計(jì)活動(dòng)方案.待活動(dòng)結(jié)束，讓每組學(xué)生派代表闡述設(shè)計(jì)的理念.這樣的活動(dòng)明顯提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，而且很順理成章的領(lǐng)會(huì)了分離定律的實(shí)質(zhì)：在配子的形成過(guò)程中，A和a分開，分別進(jìn)入不同的配子，導(dǎo)致一半的配子含有基因A，另一半的配子含有基因a.

2.評(píng)價(jià)、反思，從實(shí)踐到展示

結(jié)合STEM教育的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)強(qiáng)調(diào)小組合作，在團(tuán)隊(duì)協(xié)作中充分發(fā)揮每一位課題組成員的特長(zhǎng)，課程重視多樣化學(xué)習(xí)評(píng)價(jià).評(píng)價(jià)內(nèi)容包括知識(shí)、方法、過(guò)程、技能、情感態(tài)度、價(jià)值觀、學(xué)生個(gè)人體驗(yàn)和研究成果等幾個(gè)方面，大致分為五個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí).

設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)表(圖1)是一個(gè)相對(duì)較完善的評(píng)價(jià)體制.教師和學(xué)生都有相應(yīng)的“評(píng)價(jià)量化表”，通過(guò)學(xué)生的自我評(píng)價(jià)以及教師的評(píng)價(jià)，最終會(huì)有個(gè)較為客觀公正的課程研究評(píng)價(jià).

在該表上，還特意留了一個(gè)反思的版塊，要求師生在整個(gè)課題的開展過(guò)程中隨時(shí)思考，隨時(shí)記錄，這樣讓課題組成員之間能經(jīng)常性的交流，該評(píng)價(jià)表是協(xié)作學(xué)習(xí)和會(huì)話交流的工具，這樣可以促進(jìn)組員之間的溝通和認(rèn)同，豐富了課題參與者的情感體驗(yàn)，在更大程度上使得研究更有銜接性，萬(wàn)一發(fā)現(xiàn)有什么不合理的也能第一時(shí)間做出調(diào)整.

必修二中很多知識(shí)模塊需要學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上去記憶，這些知識(shí)點(diǎn)往往相對(duì)比較難也比較枯燥.比如，在學(xué)習(xí)“減數(shù)分裂”時(shí)，我設(shè)計(jì)了一個(gè)任務(wù)讓學(xué)生畫圖導(dǎo)學(xué)：讓學(xué)生先分組預(yù)習(xí)后討論如何去更好地理解配子的形成過(guò)程，掌握在減數(shù)分裂過(guò)程中染色體的行為變化.項(xiàng)目實(shí)施下來(lái)，學(xué)生大多選擇通過(guò)制作模型(圖2)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題.再加上教師學(xué)生對(duì)該項(xiàng)目的評(píng)價(jià)、反思，通過(guò)引導(dǎo)，不僅讓學(xué)生主動(dòng)的復(fù)習(xí)了有絲分裂過(guò)程，而且弄清楚了在減數(shù)分裂過(guò)程中是如何通過(guò)一次復(fù)制完成兩次分裂的.

這樣的結(jié)合STEM教育的構(gòu)建模型的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)方法是人們認(rèn)識(shí)自然界的一種重要方式，可使研究對(duì)象直觀化、簡(jiǎn)約化，使之便于研究；又可以簡(jiǎn)略地描述研究成果，使之便于理解和傳播；還可以用于計(jì)算、推導(dǎo)，延伸觀察和實(shí)驗(yàn)結(jié)論等.

三、結(jié)合STEM教育的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)課堂收獲

1.滲透前沿科技，拓展視野

生物科技發(fā)展迅速，教材的編寫往往具有一定的周期性，因此生物教材上的知識(shí)點(diǎn)難免會(huì)存在一定的滯后性，學(xué)生無(wú)法學(xué)習(xí)和了解到最前沿的生物科技知識(shí).生物課堂上，教師在引導(dǎo)學(xué)生探索STEM教育理念時(shí)，更應(yīng)注重為學(xué)生滲透前沿科技等相關(guān)知識(shí)點(diǎn).

比如在講到“特異性免疫”一節(jié)時(shí)，書本只涉及細(xì)胞免疫、體液免疫過(guò)程，因此主要的淋巴細(xì)胞是T細(xì)胞和B細(xì)胞.教師可以在課前布置任務(wù)讓學(xué)生有計(jì)劃得查找資料，了解先天淋巴細(xì)胞(圖3)的可塑性.在此基礎(chǔ)上，還可以讓學(xué)生設(shè)想出一些可行的方法來(lái)增強(qiáng)或抑制先天淋巴細(xì)胞的功能以治療各種免疫疾病.通過(guò)這樣的源于生活的例子，大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)書本知識(shí)的興趣.

2.開辟校園專欄，積極展示

結(jié)合STEM教育的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)時(shí)，教師應(yīng)充分利用好學(xué)校的宣傳欄，讓櫥窗、黑板報(bào)等成為宣傳生物知識(shí)的好場(chǎng)所.在 “世界無(wú)煙日”等日子我會(huì)利用課余時(shí)間組織學(xué)生測(cè)甲醛含量，對(duì)比吸煙與否的室內(nèi)甲醛含量(圖4)，讓學(xué)生切身體會(huì)到吸煙對(duì)人體有百害而無(wú)一利，并組織學(xué)生繪制相關(guān)板報(bào)，在激起學(xué)生環(huán)保意識(shí)的同時(shí)，也使學(xué)生意識(shí)到地球只有一個(gè).

3.組織實(shí)踐活動(dòng)，學(xué)以致用

課堂上，教會(huì)學(xué)生的是書本理論知識(shí)，那么如何才能將零碎知識(shí)點(diǎn)系統(tǒng)化理論化呢？社會(huì)實(shí)踐正式一個(gè)很好的實(shí)踐鍛煉自我的平臺(tái).比如不定期的在社區(qū)的幫助下開展遺傳病咨詢等相關(guān)社會(huì)實(shí)踐活動(dòng).一方面，給居民普及了遺傳病的種類，常見遺傳病的遺傳方式，以及如何讓遺傳病的危害降到最低限度，盡可能得讓每個(gè)家庭都能生育健康的寶寶；另一方面，在活動(dòng)過(guò)程中，進(jìn)一步加深了對(duì)書本知識(shí)的理解程度.通過(guò)這樣的實(shí)踐活動(dòng)，學(xué)生對(duì)于書本的利用，不僅是“記”，就是記住書上所講的概念、定理、公式，明白有關(guān)知識(shí)的意義；而且還需要“聯(lián)”，就是將現(xiàn)在所學(xué)習(xí)的知識(shí)與已經(jīng)學(xué)過(guò)的知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，整理知識(shí)組成系統(tǒng)；最后還要“用”，就是將所學(xué)的知識(shí)用到現(xiàn)實(shí)生活中中.

四、展望結(jié)合STEM教育的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)

和傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式比較，結(jié)合STEM教育的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)緊緊圍繞STEM理念，充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位，使得課堂容量得以增大，課堂研究問(wèn)題更有深度；項(xiàng)目活動(dòng)以學(xué)生為出發(fā)點(diǎn)，時(shí)刻關(guān)注學(xué)生的活動(dòng)狀態(tài)，以小組合作作為主要的學(xué)習(xí)形式，以多元化的作品作為學(xué)習(xí)結(jié)果的呈現(xiàn)，實(shí)施方式多元化，更加注重知識(shí)應(yīng)用水平的內(nèi)化和綜合能力的提升.這種新的教育形式是倡導(dǎo)造物，鼓勵(lì)分享，培養(yǎng)跨學(xué)科解決問(wèn)題能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新能力的一種素質(zhì)教育.

新的理念加上可操作性的設(shè)計(jì)與實(shí)踐，生物課堂教學(xué)的項(xiàng)目式STEM教育必將由落地生根走向開花結(jié)果.確保今天所有的學(xué)習(xí)者，從好奇的幼兒園學(xué)習(xí)者到退休人員，都可以獲得高質(zhì)量的STEM和生物課程的整合.