STEAM教育在初中生物校本課程中的應(yīng)用

趙雪梅

摘 要：基于STEAM教育理念的課程，以激發(fā)學(xué)生好奇的天性，發(fā)展其主動創(chuàng)新能力和培養(yǎng)其創(chuàng)新意識為目標(biāo)。STEAM教育理念正在成為我國教育改革的潮流。為了研究STEAM教育在初中生物教學(xué)中的應(yīng)用效果，開展以《神奇的葉脈》為課題的項目式校本課程活動。

關(guān)鍵詞：STEAM;初中生物;校本課程;葉脈

初中生物學(xué)其目的是為了讓學(xué)生了解我們所居住的地球及在地球上生存的生物的奧秘和本質(zhì)。初中生物新課程標(biāo)準(zhǔn)更注重學(xué)生的發(fā)展和社會的需求，更多地反應(yīng)生物科學(xué)和生物技術(shù)的最新發(fā)展，更關(guān)注學(xué)生已有的生活經(jīng)驗，更強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)。

一、STEAM教育概述

STEAM的原身是STEM理念，即科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）的首字母。鼓勵孩子在科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展和提高，培養(yǎng)孩子的綜合素養(yǎng)及創(chuàng)新能力，從而提升其全球競爭力。近期加入了Arts，也就是藝術(shù)，變得更加全面。

目前我國正處于創(chuàng)新驅(qū)動經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要轉(zhuǎn)型期，對創(chuàng)新型技術(shù)技能人才的需求日益增強(qiáng)。STEAM教育理念正在成為我國教育改革的潮流【1】。基于STEAM教育理念的課程，以激發(fā)學(xué)生好奇的天性，發(fā)展其主動創(chuàng)新能力和培養(yǎng)其創(chuàng)新意識為目標(biāo)。

通常人們認(rèn)為的STEAM課程的特點(diǎn)體現(xiàn)在跨學(xué)科、趣味性、體驗性、情境性、協(xié)作性、設(shè)計性、藝術(shù)性、技術(shù)增強(qiáng)等方面。筆者認(rèn)為，教師在進(jìn)行課程開發(fā)時，不應(yīng)該只看重課程的形式是否具有這些特點(diǎn)，更應(yīng)該從課程理念的角度去進(jìn)行評判。例如，學(xué)科融合本身不是目的，而是解決現(xiàn)實問題的必經(jīng)之路。課程的趣味性不應(yīng)該只是體現(xiàn)在新穎的學(xué)習(xí)道具、參與方式方面，關(guān)鍵是活動和設(shè)計能否激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的學(xué)習(xí)動機(jī)，問題的解決能否帶給學(xué)生成就感。體驗性不僅僅是要求學(xué)生動手操作，更重要的是問題解決的過程中學(xué)生是怎樣運(yùn)用已有知識，怎樣習(xí)得新的知識。

二、STEAM教育在初中生物校本課程中的嘗試應(yīng)用

STEAM教育在我國方興未艾，在生物校本課程中融入STEAM教育理念，既是一種嘗試，也可以為進(jìn)一步將STEAM教育理念融入面向全體的生物課程提供經(jīng)驗和依據(jù)。

以生物校本課總計三課時的《神奇的葉脈》為例，將STEAM教育應(yīng)用于生物校本課程，主要體現(xiàn)在以下三個環(huán)節(jié)中，課題情境創(chuàng)設(shè)、學(xué)習(xí)活動設(shè)計及實踐、學(xué)習(xí)評價等。

（一）課題情境創(chuàng)設(shè)

展示仿葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計的建筑物，如仿王蓮葉子的“水晶宮”、葉式浮橋，仿禾本科植物長葉的筒形葉橋，并對這些建筑物進(jìn)行相關(guān)介紹。為什么仿葉片結(jié)構(gòu)可以造出這些精巧的建筑呢？葉片有什么樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)呢？從認(rèn)識葉片開始系列活動。

情境創(chuàng)設(shè)的目的是驅(qū)動學(xué)生的求知欲、探索欲，從而讓學(xué)生積極主動投入到各項學(xué)習(xí)活動中。

（二）學(xué)習(xí)活動設(shè)計及實踐

第一課時：認(rèn)識葉

活動準(zhǔn)備：上網(wǎng)搜集資料，包括葉的分類，葉對于植物的意義，葉片結(jié)構(gòu)等，采集身邊常見的葉（注意只在可采集地點(diǎn)采集，也可以是落葉）。

以前述情境創(chuàng)設(shè)導(dǎo)入本課。

活動一：葉的分類

1.交流搜集資料時遇到的問題及解決辦法，記錄同學(xué)的巧妙方法。

2.小組展示自己采集的葉，介紹它們屬于葉片分類中的哪一類。教師以課件輔助，幫助學(xué)生了解葉片分類知識。

3.小組討論修正組內(nèi)收集葉片分類的錯誤之處，并作相應(yīng)筆記。

4.學(xué)生辨認(rèn)教師展示的校園內(nèi)各植物的葉圖片，說出各屬于葉片分類中的哪一類。

活動二：葉的結(jié)構(gòu)

1.結(jié)合生物課所學(xué)制作并觀察玻片標(biāo)本的知識，小組討論并寫出制作葉的橫切面臨時玻片標(biāo)本的實驗步驟，按照實驗步驟，用顯微鏡觀察葉片結(jié)構(gòu)，區(qū)分葉脈和葉肉。小組之間評比實驗效果，班級總結(jié)優(yōu)秀實驗的經(jīng)驗。

2.教師引導(dǎo)了解葉脈的輸導(dǎo)和支持功能，讓學(xué)生知道葉脈中的纖維素足夠堅韌，不易被堿解，因此可以用來制作葉脈書簽。展示美麗的葉脈書簽，提示下一次校本課內(nèi)容為“葉脈書簽的制作”，引起同學(xué)們對下一次課的極大興趣。制作葉脈書簽需要用加熱的堿液腐蝕降解葉肉，實驗室有固體NaOH，怎樣配制出質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的NaOH溶液呢？有什么要注意的呢？選擇什么樣的葉片比較好呢？由同學(xué)們課后查資料了解，并于下次課自帶選好的葉片。

第二課時：制作葉脈

活動準(zhǔn)備：葉片、三腳架、石棉網(wǎng)、酒精燈、火柴、鑷子、固體氫氧化鈉、3%過氧化氫溶液、天平、燒杯、量筒、舊牙刷、水、玻璃板等

活動一：配制堿溶液

再次展示幾幅美麗的葉脈書簽、葉脈作品。怎樣才能制作出完整美觀的葉脈呢？

1.小組交流配制堿溶液的方法及注意事項，記錄本上記錄自己搜集資料中不足或有誤的地方。教師點(diǎn)撥，并著重強(qiáng)調(diào)氫氧化鈉的腐蝕性及使用注意事項。

2.天平稱量一定量固體氫氧化鈉（用燒杯而不用紙），溶于一定體積的清水中。如10g氫氧化鈉固體溶于90ml水中。

活動二：煮葉及漂白

1.將配制好的溶液加熱至沸騰，加入選好的葉，繼續(xù)加熱，加熱過程中用玻璃棒不時輕輕翻動，避免葉片疊壓粘連，使其受熱均勻，待葉肉降解。葉子變色、葉肉酥爛后，用鑷子取出葉片，放入盛有清水的燒杯中。小心翼翼的反復(fù)用清水洗凈。（注意：該操作取放葉子一定不要用手直接取放，防止氫氧化鈉腐蝕手面。用鑷子取放。）

2.當(dāng)葉片上殘留堿液漂洗干凈后取出，把葉片平鋪在一塊玻璃上，用毛質(zhì)柔軟的舊牙刷輕輕順著葉脈的方向刷掉葉片兩面已爛的葉肉，先刷正面，從葉柄到葉尖，從主脈到側(cè)脈，再同樣刷葉片背面，一邊刷一邊常用小流量的自來水沖洗，直到只留下葉脈。

3.結(jié)束后用3%過氧化氫溶液漂白，24小時后取出，再用凈水沖洗，放在舊書或舊報紙中壓干。

第三課時：美化葉脈

活動準(zhǔn)備：已制作好的葉脈、水彩顏料、彩色絲線、繪圖用紙、膠水、剪刀等小組成員認(rèn)為需要的材料。

如何得到更美觀、更有創(chuàng)意的葉脈作品呢？

活動一：美化葉脈

小組討論葉脈美化修飾方案，并合作完成葉脈的美化。教師給予一定提示，例如可以對葉脈染色，在葉脈上繪畫，修剪葉脈形狀，用葉脈來參與構(gòu)圖等。

活動二：評一評，比一比

小組展示美化后的葉脈作品，并對作品設(shè)計進(jìn)行相應(yīng)解說。綜合創(chuàng)意、美觀、葉脈完整度等評比出優(yōu)秀作品。

活動三：反思交流制作成功的經(jīng)驗和有待改進(jìn)的地方。

設(shè)計意圖：應(yīng)用STEAM教育理念，通過項目式學(xué)習(xí)、問題式學(xué)習(xí)，打破學(xué)科領(lǐng)域邊界，融合各學(xué)科知識與技能，促使學(xué)生能夠綜合運(yùn)用多種學(xué)科知識，提高探究能力和綜合運(yùn)用知識解決實際問題的能力，引導(dǎo)學(xué)生通過合作和實踐，完成主題項目[2]。

（三）學(xué)習(xí)評價

通過制定評價表（表1），提供評分依據(jù)對整個學(xué)習(xí)過程進(jìn)行評價。

評價采用自評（25分）、小組成員互評（35分）教師評價（40分）相結(jié)合的方式開展。

設(shè)計意圖：基于STEAM教學(xué)活動的特殊性，用量化的表格來評價顯性收獲和隱性收獲，從而觀察學(xué)生進(jìn)行STEAM學(xué)習(xí)的效果。此評價方式有待進(jìn)一步改進(jìn)，仍存在一定局限性，例如能力的提升不是一朝一夕的事情。

三、STEAM教育在初中生物校本課程中的應(yīng)用反思

《神奇的葉脈》這一問題式學(xué)習(xí)項目融合了多學(xué)科要素。葉片分類及葉片結(jié)構(gòu)、氫氧化鈉溶液和過氧化氫溶液的化學(xué)性質(zhì)等——科學(xué)（Science），顯微鏡的使用、切片的制作、天平和量筒的使用、資料的搜集等——技術(shù)（Technology），葉脈的制作過程——工程（Engineering），一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液配比的計算——數(shù)學(xué)（Mathematics）小組匯報展示、葉脈的美化——藝術(shù)（Arts）。旨在引導(dǎo)孩子在科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)和藝術(shù)領(lǐng)域綜合發(fā)展和提高，培養(yǎng)孩子的綜合素養(yǎng)及創(chuàng)新能力，最終實現(xiàn)提升國家競爭力的目標(biāo)。

當(dāng)然，綜合素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的提升非一朝一夕可以實現(xiàn)，筆者將繼續(xù)依托生物校本課程，進(jìn)一步研究如何應(yīng)用好STEAM教育理念，如何將STEAM教育理念全面應(yīng)用到課堂教學(xué)中去，更好地為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才助力。STEAM教育的應(yīng)用實踐和研究有待更多學(xué)校，更多老師繼續(xù)深入研究，長期開展。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉恩山.2017.“義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)”的變化及其影響.人民教育，（7）46-49

[2]趙慧臣，陸曉婷.2016.開展STEAM教育，提高學(xué)生創(chuàng)新能力——訪美國STEAM教育知名學(xué)者格雷特·亞克門教授.開放教育研究，（5）4-10