基于STEM理念的教學(xué)課例研究
——以“制作酸奶”為例

王 燕

（湖南幼兒師范高等?？茖W(xué)校 湖南常德 415000）

STEM教育是一種基于對科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等方面人才需要、強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科的學(xué)習(xí)模式。和傳統(tǒng)單一學(xué)科教育相比，STEM教育重實(shí)踐，將重心放在特定的具體問題或項(xiàng)目上，鼓勵以工程思維解決現(xiàn)實(shí)世界的問題，強(qiáng)調(diào)知識的綜合運(yùn)用，注重創(chuàng)新性思維和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。本文將STEM教育理念運(yùn)用于常規(guī)的生物課程教學(xué)過程中，以期優(yōu)化課堂教學(xué)，為STEM教育的本土化探索提供思路。

一、教學(xué)設(shè)計(jì)的基本流程[1]

以“自主、合作、探究”為主的探究式學(xué)習(xí)充分發(fā)揮學(xué)生的主體性，有助于深入理解和掌握相關(guān)的知識與技能，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和能力。本文在探究式教學(xué)的基本模式基礎(chǔ)上融入STEM進(jìn)行教學(xué)[2]，流程如圖1。

圖1 教學(xué)流程圖

二、基于STEM理念的課程設(shè)計(jì)

（一）課程教學(xué)目標(biāo)的描述

依據(jù)科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)總目標(biāo)，本課例的教學(xué)目標(biāo)[3]可以分解如表1所示。

表1 “酸奶的制作”教學(xué)目標(biāo)分解

（二）教學(xué)過程

教學(xué)環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設(shè)情境，引出主題

（1）教師播放動畫，創(chuàng)設(shè)情景：今年你家附近的一個奶牛場鮮奶產(chǎn)量大幅提升，導(dǎo)致每天有大量牛奶滯銷。有人提議可以將剩余的鮮奶加工制成酸奶，但是老板不知道如何制作酸奶，他向你尋求幫助，希望你能幫他出具一份酸奶制作的工藝流程。（2）教師提出問題：想要制作酸奶，我們需要知道哪些知識呢？（3）組織學(xué)生觀看視頻，思考并寫出由鮮奶制成酸奶過程中需要了解的知識以及需要解決的問題。

【設(shè)計(jì)說明】創(chuàng)設(shè)情境可以讓學(xué)生在一定的情境中激發(fā)已有的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)新知識的建構(gòu)[4]。通過創(chuàng)設(shè)牛奶過剩滯銷這一問題情景，可有效地將學(xué)生注意力聚焦到“探究酸奶的制作工藝”這一具有挑戰(zhàn)性的工程問題上來。

教學(xué)環(huán)節(jié)二：明確生物知識核心概念[5]

（1）學(xué)生在教師的指導(dǎo)下思考提出問題，教師整理補(bǔ)充并記錄：①酸奶的成分和制作原料；②酸奶的制作原理；③乳酸菌的代謝和特點(diǎn)；④乳酸菌種類及其制備；⑤酸奶制作的傳統(tǒng)工藝流程；⑥影響酸奶品質(zhì)的因素。（2）展示學(xué)習(xí)任務(wù)評價標(biāo)準(zhǔn)量表，按小組分派任務(wù)，組織學(xué)生以小組為單位通過閱讀書籍資料、文獻(xiàn)資料，網(wǎng)頁搜索等方式進(jìn)行自主探究、組內(nèi)交流。（3）組織各小組代表展示小組學(xué)習(xí)成果，教師及時作出評價并為小組計(jì)分，對于學(xué)生搜集不完整的內(nèi)容及時予以補(bǔ)充并講解。（4）組織學(xué)生對其他小組代表的成果提問，在提問、交流的過程中加深對相關(guān)內(nèi)容的認(rèn)識和掌握。

【設(shè)計(jì)說明】新課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，要求在教學(xué)過程中將學(xué)習(xí)的主動權(quán)還給學(xué)生，充分發(fā)揮學(xué)生的主體性。在這一環(huán)節(jié)中，通過任務(wù)驅(qū)動法調(diào)動學(xué)生探究的積極性，在這個過程中，學(xué)生獲得的知識不是老師灌輸給他們的，而是通過主動學(xué)習(xí)而獲得的。這一過程不僅加強(qiáng)了學(xué)生搜索和處理信息的能力，更增強(qiáng)了學(xué)生解決問題的能力。

教學(xué)環(huán)節(jié)三：小組協(xié)作設(shè)計(jì)、實(shí)施方案

（1）播放并講解工廠制作酸奶的傳統(tǒng)工藝流程，引導(dǎo)學(xué)生思考問題[6]影響酸奶品質(zhì)的因素有哪些？（2）引導(dǎo)學(xué)生回憶酸奶制作過程并說出影響酸奶品質(zhì)的因素，并記錄。（3）展示酸奶工藝條件的感官評分標(biāo)準(zhǔn)（參照國標(biāo)—GB2742—85所列項(xiàng)目制定）（4）引導(dǎo)學(xué)生以小組為單位進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，探究酸奶制作的工藝流程問題[6，7]：①制作酸奶時要不要放糖？放哪種糖？②用于制作酸奶的乳酸菌用哪種效果好，用量是多少？③發(fā)酵時間設(shè)置多長？④發(fā)酵溫度設(shè)置多少度？（5）引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)本環(huán)節(jié)步驟（4）探究的工藝流程問題設(shè)計(jì)具體的實(shí)驗(yàn)實(shí)施方案。在此過程中提示如下：要充分考慮變量范圍設(shè)置的合理性；一般先進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)。（6）提醒學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作過程中注意安全以及操作的規(guī)范性，指導(dǎo)學(xué)生在課后以小組為單位開展試驗(yàn)。

【設(shè)計(jì)說明】本環(huán)節(jié)主要有酸奶制作工藝探究方案的制定和酸奶制作工藝方案的實(shí)施兩個活動，其中后者需要學(xué)生課下完成?；赟TEM教育的設(shè)計(jì)性和體驗(yàn)性，本環(huán)節(jié)讓學(xué)生經(jīng)歷提出問題——作出假設(shè)——設(shè)計(jì)并實(shí)施實(shí)驗(yàn)——記錄分析——得出結(jié)論的過程，培養(yǎng)學(xué)生方案設(shè)計(jì)能力、實(shí)驗(yàn)操作能力和科學(xué)思維能力。

教學(xué)環(huán)節(jié)四：記錄與分析數(shù)據(jù)

（1）學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)探究并記錄，定時觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，通過拍照、錄段視頻等方式記錄變化情況。實(shí)驗(yàn)過程中教師時時關(guān)注學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)施情況，及時提供幫助和支持。（2）實(shí)驗(yàn)完成后學(xué)生收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而篩選出最優(yōu)的酸奶制作工藝流程參數(shù)。對于效果不理想的小組分析原因、完善方案，重新實(shí)驗(yàn)并記錄數(shù)據(jù)。

【設(shè)計(jì)說明】基于STEM教育的跨學(xué)科性和協(xié)作性，讓學(xué)生以小組為單位實(shí)施實(shí)驗(yàn)、觀察實(shí)驗(yàn)變化、記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)知識分析并確定酸奶制作工藝最優(yōu)參數(shù)。通過此過程能夠充分調(diào)動學(xué)生的能動性，提升學(xué)生搜集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、歸納總結(jié)、合作交流的能力。

教學(xué)環(huán)節(jié)五：表達(dá)與交流

（1）組織學(xué)生匯報本小組探究酸奶制作工藝流程的基本思路和研究過程。（2）組織學(xué)生展示酸奶產(chǎn)品，小組之間互相品嘗酸奶并打分（打分標(biāo)準(zhǔn)參照表2）。（3）組織學(xué)生根據(jù)參與度、積極性等表現(xiàn)對組內(nèi)同學(xué)進(jìn)行互評。（4）開展酸奶制作知識競賽，深化知識學(xué)習(xí)效果。

【設(shè)計(jì)說明】表達(dá)與交流貫穿探究式教學(xué)的全過程。本環(huán)節(jié)讓學(xué)生相互交流、分享實(shí)驗(yàn)成果，安排學(xué)生匯報實(shí)驗(yàn)、互品互評酸奶、知識競賽等活動，可以使學(xué)生獲得成就感，從而增強(qiáng)對科學(xué)探究的興趣。在環(huán)節(jié)最后設(shè)置酸奶制作知識競賽，對學(xué)生的知識和技能進(jìn)行檢測，讓學(xué)生在快樂活動中增長知識。

教學(xué)環(huán)節(jié)六：總結(jié)與拓展

（1）引導(dǎo)學(xué)生回顧本次活動過程，總結(jié)此次活動中的收獲與不足，評選優(yōu)秀小組。（2）引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)過程中是否有其他問題值得關(guān)注。（3）引導(dǎo)學(xué)生梳理問題，形成新的拓展性研究課題，如：我想回家給爸爸媽媽做酸奶，但是家里沒有恒溫箱，怎么辦？奶粉可以用來制作酸奶嗎，制作的工藝流程是一樣的嗎？草莓味的酸奶怎么做？自制酸奶可以保存多久？怎樣延長酸奶的保質(zhì)期？（4）鼓勵學(xué)生相互討論，查閱資料后為拓展性研究課題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。

【設(shè)計(jì)說明】本環(huán)節(jié)注重學(xué)生的思維拓展訓(xùn)練，在總結(jié)酸奶制作的工藝流程的基礎(chǔ)上形成拓展性研究課題，從課堂向課外的延伸，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并能自主探索運(yùn)用所學(xué)的知識和方法去解決實(shí)際問題，從而將STEM教育的跨學(xué)科性、開放性和體驗(yàn)性滲透到學(xué)生的探究性學(xué)習(xí)之中，實(shí)現(xiàn)STEM理念融與探究式教學(xué)的融合。

STEM教育理念走進(jìn)課堂，對于培養(yǎng)創(chuàng)新型人才有重要意義。在教學(xué)過程中我們要有意識地融入STEM教育的思想，激發(fā)學(xué)生潛能，創(chuàng)新課堂教學(xué)模式，拓寬學(xué)生的知識與思維，提高學(xué)生的綜合能力。