基于STEM理念的高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)

摘 要：隨著社會(huì)步伐的前進(jìn)和科學(xué)技術(shù)的提高，為了能提高教師的上課效率以及學(xué)生的上課效率，一系列的理念被運(yùn)用到教師的教學(xué)中，以便學(xué)生能夠更簡單地接受教師所傳授的理論。STEM教育理論是基于當(dāng)代教學(xué)環(huán)境提出的一種新教育理論，能夠大大提升教師的上課效率。重點(diǎn)講基于STEM理念的高中生物實(shí)踐，以“酵母細(xì)胞的固定化”教學(xué)實(shí)驗(yàn)當(dāng)做探索主題。

關(guān)鍵詞：STEM理念;生物實(shí)驗(yàn);酵母細(xì)胞的固定化;實(shí)踐;探究

STEM簡單理解，就是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的第一個(gè)字母的組合。STEM教育就是對(duì)科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的訓(xùn)練。STEM教育不僅能幫助學(xué)生打好堅(jiān)實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)，還能夠幫助學(xué)生開拓創(chuàng)新與實(shí)踐方面的能力，為中國社會(huì)培育創(chuàng)造型的高技術(shù)人才。STEM的教學(xué)理念就是將四門學(xué)科緊緊地聯(lián)系在一起，形成一個(gè)綜合體系，以期培養(yǎng)出更多的綜合型人才。

一、提出問題，做出假設(shè)

做實(shí)驗(yàn)最基礎(chǔ)的一步就是提出問題并作出假設(shè)，這步做到位，就可以為接下來的步驟打下非常好的基礎(chǔ)。這在整個(gè)實(shí)驗(yàn)中起著統(tǒng)領(lǐng)的重要作用，同時(shí)，通過自己的認(rèn)真思考提出問題，作出合理的假設(shè)，在一定程度上可以充分激起學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的興趣，從而完全調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，讓學(xué)生的思想與行動(dòng)都充分投入實(shí)驗(yàn)探索中。教師在平常傳授知識(shí)的過程中也應(yīng)當(dāng)充分運(yùn)用STEM理念，以充分激發(fā)學(xué)生的興趣，在很大程度上提升學(xué)生的上課效率，教師也應(yīng)當(dāng)避免枯燥無味的課堂，不活潑的課堂無法充分激發(fā)學(xué)生的上課興趣。在“酵母細(xì)胞的固定化”的教學(xué)實(shí)踐與探究中，教師可以先用一段酵母菌發(fā)酵釀酒的視頻引起學(xué)生的興趣，從而激發(fā)學(xué)生對(duì)本實(shí)驗(yàn)的思考與探索實(shí)踐。這樣本次實(shí)驗(yàn)就有了一個(gè)十分良好的開端，非常利于后續(xù)教學(xué)的進(jìn)行。

二、分析討論，設(shè)置辦法

學(xué)生做出自己的假設(shè)之后，就要通過小組討論各抒己見，通過不斷地融合討論想出合適的方案。在這個(gè)過程中，教師可以適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)學(xué)生思考一些科學(xué)方法，但總體上還是以學(xué)生為主，要讓學(xué)生有充足的思考時(shí)間，最后確定最適合這個(gè)小組的可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的方案與技術(shù)方法。教師在引導(dǎo)學(xué)生時(shí)，一定要確保學(xué)生可以有效地理解。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，對(duì)照與單一變量原則是探索實(shí)踐的方法基石。教師可以通過易懂的問題逐步引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)方案。例如：如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)簡便和有效;如何控制實(shí)驗(yàn)中的環(huán)境條件是有氧還是無氧;如何檢測本次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果;如何測定實(shí)驗(yàn)因素;如何控制本次實(shí)驗(yàn)中的變與不變量，等等。在小組學(xué)生討論整合之后，再通過與教師的討論，最后整合出一套完整的方案，這樣的教學(xué)方法既可以讓學(xué)生理解最后設(shè)計(jì)出的實(shí)驗(yàn)方案，又可以讓學(xué)生充分加入到本次實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，充分激發(fā)學(xué)生對(duì)本次實(shí)驗(yàn)的興趣，這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐探索能力是十分有效果的，也充分體現(xiàn)了STEM的教學(xué)理念。

三、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，觀察現(xiàn)象

教師可以讓學(xué)生通過動(dòng)手實(shí)驗(yàn)充分理解與進(jìn)一步學(xué)習(xí)教師所要傳授的理論知識(shí)，教師在學(xué)生正式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前，告知學(xué)生實(shí)驗(yàn)要求與如何進(jìn)行實(shí)踐，以及如何正確進(jìn)行觀察和記錄。這個(gè)過程不僅可以使學(xué)生進(jìn)一步深刻理解理論知識(shí)，而且可以通過這個(gè)過程學(xué)習(xí)到新的本領(lǐng)，是一個(gè)非常重要的過程。本次實(shí)驗(yàn)相對(duì)來說是比較簡單、易操作的，學(xué)生可以通過小組合作完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)。教師在學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)的過程當(dāng)中，要幫助學(xué)生解決難題，例如，難操作的方面和學(xué)生不易理解的問題等，確保學(xué)生所做的每一步實(shí)驗(yàn)都是有理可據(jù)的，這對(duì)學(xué)生來說才是最好的傳授知識(shí)的方法。在學(xué)生遇到難題時(shí)，教師要做的是引導(dǎo)，為什么這樣做，而不是直接替他們動(dòng)手，這對(duì)學(xué)生的發(fā)展是極其不利的。培養(yǎng)液的配置與自變量的控制以及因變量的測驗(yàn)等觀察，都是本次實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)以及關(guān)鍵，教師一定要密切注意學(xué)生的動(dòng)手。同時(shí)，這也是充分考查學(xué)生能力的一個(gè)過程。

四、分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論

學(xué)生在觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的同時(shí)，一定要及時(shí)做好數(shù)據(jù)記錄，這也是做實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵，倘若沒有及時(shí)做記錄，那么前期的努力都將付之東流。教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)所記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行合理分析，這也是提升學(xué)生探索能力的一個(gè)重要過程，學(xué)生在得出結(jié)論之后，可以與學(xué)生先前所做的假設(shè)做對(duì)比。學(xué)生還可以通過深入思考實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否符合常理，實(shí)驗(yàn)誤差的大小以及原因，最后得出本次實(shí)驗(yàn)的結(jié)論：酵母菌在有沒有氧氣的情況下都可以進(jìn)行細(xì)胞呼吸，酵母菌在沒有氧氣的情況下進(jìn)行呼吸會(huì)生成酒精。

五、結(jié)束語

STEM理念與“酵母細(xì)胞的固定化”實(shí)踐結(jié)合，充分融合了當(dāng)代教育環(huán)境下教師與學(xué)生之間與知識(shí)的關(guān)系，可以有效培育祖國發(fā)展需要的高技術(shù)人才。

參考文獻(xiàn)：

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[2]郭琪琦.基于STEM理念的高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn)策略：以“探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響”為例[J].中學(xué)生物教學(xué)，2019，312（13）：36-38.

注：本文系甘肅省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2020年度一般課題“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”（立項(xiàng)號(hào)：GS[2020]GHB1476）與甘肅省定西市教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2020年度課題立項(xiàng)名單“基于STEM教育理念的高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐研究”（立項(xiàng)號(hào)：DX[2020]GHB462）的成果之一。

作者簡介：龔娟娟（1984—），女，漢，甘肅岷縣人，碩士研究生，一級(jí)教師，甘肅省岷縣第一中學(xué)。