STEAM教育理念下初中生物實驗教學(xué)模式實踐探索

王蕓蕓

STEAM教育理念下初中生物實驗教學(xué)模式實踐探索

王蕓蕓

（甘肅省蘭州市第八中學(xué)，甘肅蘭州730030）

伴隨著我國新課程改革的不斷深入，教學(xué)思想和方法不斷革新，教學(xué)效果有效提升。為了進一步優(yōu)化教學(xué)體系，教師應(yīng)該創(chuàng)新教學(xué)方法，STEAM教育作為一種新型教育理念，能夠有效提升初中生物教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生的生物核心素養(yǎng)。STEAM教育理念倡導(dǎo)融合多學(xué)科教學(xué)資源和教學(xué)手段，進一步拓展學(xué)生的視野，滿足學(xué)生多樣化的學(xué)習(xí)需求。本文即基于STEAM教育理念，對初中生物實驗教學(xué)模式實踐進行研究和討論。

STEAM教育理念；初中生物；實驗教學(xué)

初中生物是初中教育的重要組成部分，不僅理論知識繁雜，而且要求學(xué)生具有較強的實踐操作能力。在實際的生物教學(xué)中，教師很難照顧到學(xué)生的方方面面，無法做到理論與實際的有效結(jié)合，尤其是在實驗教學(xué)中，很多學(xué)生的實驗興趣較低，缺少足夠的生物實驗技能。STEAM教育理念融合了多個學(xué)科教學(xué)，能夠有效提升初中生物實驗教學(xué)的質(zhì)量，教師需要深入分析STEAM教育理念的含義本質(zhì)，在初中生物教學(xué)中滲透STEAM教育理念，培養(yǎng)學(xué)生的生物核心素養(yǎng)。

一、STEAM教育理念

STEAM教育理念包含科學(xué)（science）、技術(shù)（technology）、工程（engineering）、藝術(shù)（art）、數(shù)學(xué)（match），以各個學(xué)科的首字母組成，結(jié)合多學(xué)科的教學(xué)資源和教學(xué)手段形成的一種新式教育理念。STEAM教育理念是基于解決現(xiàn)實問題背景下多學(xué)科的有機融合，也可以說是利用跨學(xué)科的教學(xué)方法，開展科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)、工程和藝術(shù)等方面的學(xué)科知識，引導(dǎo)學(xué)生在實踐探索中掌握必要的學(xué)科知識和技能，從而提升學(xué)生解決實際問題的能力和社會適應(yīng)能力。

STEAM教育理念中各個學(xué)科的關(guān)系可以定義為以數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，通過藝術(shù)和工程，對技術(shù)和科學(xué)進行解讀和研究。數(shù)學(xué)作為一門研究數(shù)量、結(jié)構(gòu)、信息、空間幾何和變化的重要學(xué)科，能夠有效提升學(xué)生的抽象邏輯思維能力，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)抽象素養(yǎng)。而科學(xué)是一門關(guān)于發(fā)現(xiàn)、實踐和創(chuàng)造的知識學(xué)科，能夠提供給學(xué)生認知世界的規(guī)律。科學(xué)的定義較廣泛，包括生物、物理和地理等多學(xué)科的知識。藝術(shù)是STEAM教育理念中的新成員，STEAM教育理念是由STEM延伸而來的，之前并不包含藝術(shù)這門學(xué)科。藝術(shù)包括美術(shù)、音樂、雕塑、攝影和建筑等等，能夠有效提升學(xué)生的想象力、創(chuàng)造了和審美能力。

二、STEAM教育理念應(yīng)用于初中生物實驗教學(xué)中的設(shè)計原則

（一）以學(xué)生為主體

STEAM教育理念面向的是全體學(xué)生，并不是個別學(xué)生，而且從另一方面來講，STEAM教育理念不僅應(yīng)用于我國，同樣也應(yīng)用于其他國家。因此，在應(yīng)用STEAM教育理念時，教師需要以公平性為基礎(chǔ)，以全體學(xué)生的需求設(shè)計教學(xué)案例。我國幅員遼闊，各個地區(qū)的學(xué)生有著較明顯的差異，包括地域風(fēng)俗、宗教種族、智力差異、身體差異等等。如果采用統(tǒng)一的設(shè)計方式，必然會影響到STEAM教育理念的實際應(yīng)用效果，阻礙學(xué)生參與課堂學(xué)習(xí)。基于STEAM教育理念，教師在設(shè)計生物實驗教學(xué)時需要將課程目標(biāo)確定在學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”內(nèi)，課程內(nèi)容的設(shè)計需要涵蓋多個知識面，并且具有較強的靈活性，能夠進行針對性的轉(zhuǎn)換，從而適應(yīng)不同類型學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。教師需要進一步豐富教學(xué)形式，提升生物實驗教學(xué)的趣味性，從而帶領(lǐng)學(xué)生全體參與到生動有趣的生物實驗中，促進學(xué)生全面發(fā)展。除此之外，基于STEAM教育理念設(shè)計的初中生物實驗教學(xué)需要側(cè)重于學(xué)生的全面發(fā)展和終身發(fā)展，除了傳授必要的學(xué)科知識之外，教師還需要培養(yǎng)學(xué)生對自然的認知、對自我的認知和對社會的認知。同時，STEAM教育理念還強調(diào)學(xué)生的個性化發(fā)展，因此教師需要在初中生物實驗教學(xué)中滲透STEAM教育理念，促進學(xué)生生物能力的提升。

（二）強調(diào)生物科學(xué)素養(yǎng)的提升

生物科學(xué)素養(yǎng)指的就是生物學(xué)科的核心素養(yǎng)，具體是指學(xué)生參加社會生活、生產(chǎn)實踐、經(jīng)濟活動和個人決策時必須具備的生物科學(xué)概念以及相應(yīng)的科學(xué)探究能力。生物科學(xué)素養(yǎng)是學(xué)生社會適應(yīng)能力的表現(xiàn)，是技術(shù)與社會之間的關(guān)系，也是學(xué)生探索科學(xué)的態(tài)度和價值觀體現(xiàn)。教師在運用STEAM教育理念設(shè)計初中生物實驗教學(xué)時，需要將提升學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)納入教學(xué)目標(biāo)中，并結(jié)合學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)針對性地進行教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計，及時對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進行反饋和評價。

（三）重視實踐探究

初中生物本就是理論與實際結(jié)合的課程，具有較強的實踐性特點，不但是既定事實和科學(xué)理論的組合，也是一個不斷探究和實驗的過程。生物學(xué)科本質(zhì)上屬于科學(xué)學(xué)科，而在科學(xué)學(xué)習(xí)中，探究是一個科學(xué)家最基本的工作方式，同時也是學(xué)習(xí)重要內(nèi)容的有效教學(xué)方式。基于STEAM教育理念，教師應(yīng)該更加重視實踐探究教學(xué)，傳授學(xué)生必要的實踐操作技能，同時將學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣放在首要位置，引導(dǎo)學(xué)生主動參與實踐操作，培養(yǎng)學(xué)生像科學(xué)家一樣進行思考和探究。初中生物實驗教學(xué)中，教師需要引導(dǎo)學(xué)生在做中學(xué)，能夠?qū)W(xué)習(xí)的知識運用到生活實際中，從而幫助學(xué)生在實踐探究的過程中構(gòu)建完整的學(xué)科知識框架，領(lǐng)悟生物學(xué)科的本質(zhì)。在實踐和探究的過程中，教師需要有意識地培養(yǎng)學(xué)生的信息收集能力和數(shù)據(jù)分析能力，培養(yǎng)他們合作探究和解決問題的能力，并重點關(guān)注學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力的提升。

三、STEAM教育理念下開展初中生物實驗教學(xué)實踐探究

（一）樹立正確的STEAM教育意識

要想在初中生物實驗教學(xué)中發(fā)揮STEAM教育理念的優(yōu)勢作用，教師需要梳理正確的STEAM教育理念，從科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)等多個學(xué)科角度出發(fā)，整合生物教學(xué)資源，進一步豐富實驗教學(xué)內(nèi)容，拓展學(xué)生的實驗視野，提升實驗教學(xué)的質(zhì)量?；赟TEAM教育理念，教師需要在生物實驗教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生掌握更多的知識和技能，并改善實驗教學(xué)環(huán)境，為學(xué)生的實踐探究提供必要的條件支持，滿足學(xué)生的多樣化學(xué)習(xí)需求。

例如在學(xué)習(xí)《周圍的生物世界》時，為了讓學(xué)生能夠更加直觀、清晰地觀察、了解和探索生物，認識到生物的魅力，培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)習(xí)興趣，教師可以基于STEAM教育理念，組織學(xué)生利用生活中的廢舊物品，打造出可以進行調(diào)查和研究生物的“生物圈”，從而培育學(xué)生觀察思考和理論分析等生物核心素養(yǎng)。在實際的實驗教學(xué)中，為了保證生物圈中生物的多樣性，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生通過數(shù)字建?？刂粕锶χ械纳飻?shù)量。有的學(xué)生為了使自己的生物圈更加美觀，可以在觀察生物的基礎(chǔ)上以微景觀為載體，在其中放置藻類植物、小魚苗、蝌蚪等生物。學(xué)生經(jīng)過自主思考和動手實踐，創(chuàng)設(shè)了一個較完善的“生態(tài)圈”，并在進行生物觀察的活動中自覺運用多個學(xué)科的知識。比如生物圈的搭配裝飾就用到了藝術(shù)知識。教師可以借助STEAM教育理念，增強生物實驗教學(xué)的質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的生物觀察能力。

（二）結(jié)合STEAM教育理念創(chuàng)新教學(xué)方法

創(chuàng)新是保證教學(xué)質(zhì)量不斷提升的重要動力，無論是科學(xué)技術(shù)、教育理念、教學(xué)設(shè)備還是教學(xué)方法，都在隨著時代的進步不斷革新。教師也需要結(jié)合STEAM教育理念創(chuàng)新生物實驗教學(xué)的方法，打造更加具有科學(xué)性、創(chuàng)新性、實踐性的實驗教學(xué)模式，并進一步優(yōu)化現(xiàn)有的教學(xué)資源配置，提升實驗教學(xué)的整體質(zhì)量。

比如教師可以基于STEAM教育理念，進行“趣味雞卵”教學(xué)設(shè)計，豐富教學(xué)內(nèi)容，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在該實驗中，學(xué)生需要了解雞卵物理形態(tài)牢固性的原因，觀察識別雞卵的各個部分結(jié)構(gòu)以及功能，最后學(xué)生需要能夠清楚說明“雞卵吐氣”，并指出氣孔的存在。這個實驗需要教師準(zhǔn)備一定數(shù)量的實驗材料，并組織學(xué)生進行觀察和動手實踐。經(jīng)過一段時間的生物學(xué)習(xí)之后，學(xué)生已經(jīng)初步具備了生物觀察能力和實踐操作能力，能夠進行該實驗。

這個實驗中涉及的STEAM教育理念內(nèi)容有很多，比如科學(xué)中的生物（雞卵的結(jié)構(gòu)與功能）、物理（壓力的概念和作用；熱脹冷縮原理）、化學(xué)（蛋白質(zhì)變性原理）；技術(shù)擁有顯微觀察技術(shù)和恒溫培養(yǎng)技術(shù)；數(shù)學(xué)包括每顆雞卵平均承重能力計算；工程中包括設(shè)計制造雞卵孵化器具；藝術(shù)則表現(xiàn)為通過該試驗讓學(xué)生感受到生命來之不易，從而促使學(xué)生尊重生命，熱愛生命。

再比如進行“觀察植物細胞”教學(xué)實驗時，教師可以充分采用信息技術(shù)開展教學(xué)，通過漫畫生動、有趣和直觀的特點，為學(xué)生展示組裝、應(yīng)用和拆卸以及保養(yǎng)實驗顯微鏡的方法和手段。漫畫的形式能夠有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣大大提升。同時，教師還可以采用“微課+合作學(xué)習(xí)”的實驗教學(xué)方法，鼓勵學(xué)生運用微課作為載體，讓學(xué)生根據(jù)自己的需求閱讀漫畫或者觀看視頻，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下實現(xiàn)和教師的零距離互動，突破小組合作限制，進一步提升學(xué)生的實驗效率。運用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)協(xié)作實驗教學(xué)，能夠有效打破學(xué)科之間的壁壘，進一步整合生物教學(xué)資源，使教師能夠在踐行STEAM教育理念的基礎(chǔ)上，提高生物教學(xué)質(zhì)量。

（三）STEAM教育總結(jié)

在實驗教學(xué)結(jié)束之后，教師需要進行良好的教學(xué)總結(jié)，結(jié)合STEAM教育理念，對本次生物實驗課程進行回顧和反思，找出其中的不足之處，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前育人的優(yōu)勢和劣勢，并加以完善。教師可以利用信息技術(shù)搭建STEAM教育數(shù)據(jù)庫，整合各個學(xué)科的知識，進一步優(yōu)化生物實驗教學(xué)體系，提高生物實驗教學(xué)質(zhì)量。作為一線教育工作者，應(yīng)該深入分析STEAM教育理念的內(nèi)涵，結(jié)合多學(xué)科教學(xué)資源的優(yōu)勢，促進學(xué)生全面發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)。

教師可以通過數(shù)據(jù)庫記錄實驗數(shù)據(jù)，加強實驗效果，完善STEAM教育體系。比如在進行《人體的營養(yǎng)》一課的教學(xué)中，教師就可以在學(xué)生掌握相關(guān)生物知識的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自身實際健康水平設(shè)計一份“營養(yǎng)餐”，設(shè)定多種指標(biāo)，結(jié)合體育能力、肺活量、視力、精神狀態(tài)等讓學(xué)生觀察自身的變化，以28天，也就是四周為一個周期食用自己設(shè)計的營養(yǎng)餐。在這一階段教師可以將學(xué)生每天匯總的數(shù)據(jù)記錄到數(shù)據(jù)庫中，一個周期之后進行對比。這樣不僅能夠豐富初中實驗教學(xué)內(nèi)容，還能夠讓學(xué)生了解與生物學(xué)相關(guān)的職業(yè)——營養(yǎng)師。而學(xué)生在實驗過程中為了能夠讓營養(yǎng)餐在健康的基礎(chǔ)上更加美味，不斷進行計算和搭配，運用營養(yǎng)學(xué)和科學(xué)等相關(guān)知識，進一步提升了營養(yǎng)餐的設(shè)計質(zhì)量。結(jié)合數(shù)據(jù)庫進行實驗，能讓教師在完成實驗教學(xué)任務(wù)的基礎(chǔ)上，踐行STEAM教育理念。

在實驗結(jié)束之后，教師可以通過數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行教育總結(jié)，尋找這次實驗教學(xué)過程中出現(xiàn)的不足和有待完善的地方，加以改正和補充，從而提高生物實驗教學(xué)質(zhì)量，促進學(xué)生生物實驗?zāi)芰μ嵘?/p>

四、STEAM教育理念下初中生物實驗教學(xué)現(xiàn)有的不足和未來的展望

（一）現(xiàn)有不足

第一，實驗教學(xué)有待完善。初中階段還有很多教學(xué)實驗資源有待挖掘和整理，實際的初中生物實驗教學(xué)在應(yīng)用STEAM教育理念時不夠全面，是對自然事物的性質(zhì)特點進行全面認知，各個學(xué)科之間的融合和應(yīng)用還不夠深入。而在細節(jié)方面，教師還需要通過活動深化學(xué)生對重要科學(xué)概念的了解，而不是將概念灌輸?shù)綄W(xué)生的腦海中。如今教師在應(yīng)用STEAM教育理念時一般都是將實驗步驟直接告訴給學(xué)生，導(dǎo)致學(xué)生缺少自主設(shè)計，沒有發(fā)揮出學(xué)生主體地位作用。

第二，評價指標(biāo)體系有待完善。STEAM教育理念的初中生物教學(xué)需要健全的、靈活可操作的科學(xué)評價體系。而實際的初中生物實驗中，除了考查學(xué)生的生物理論知識之外，還包括學(xué)生的動手實踐操作能力、創(chuàng)新能力和生物思維、藝術(shù)素養(yǎng)等多方面。理論知識的掌握程度能夠靠試卷測試，其他情感態(tài)度、價值觀和能力的測試則缺少明確的量化標(biāo)準(zhǔn)，無法反映出學(xué)生的真實學(xué)習(xí)情況。

第三，STEAM教育理念的應(yīng)用還不夠深入。當(dāng)前STEAM教育理念應(yīng)用在初中生物教學(xué)的效果還需要一個漫長的檢驗過程，真實的應(yīng)用情況尚未可知，缺少大范圍、長周期的實驗檢驗。近年來STEAM教育理念在我國不斷傳播和發(fā)展，基于STEAM教育理念的教學(xué)實踐也在不斷推進，教師還需要進一步對STEAM教育理念進行分析和應(yīng)用，才能夠發(fā)揮其最大的育人價值。

（二）未來展望

第一，構(gòu)建完善STEAM課程體系，安排更加合理的實驗課時。教師可以考慮開發(fā)以學(xué)科課程為基礎(chǔ)，以STEAM教育理念為社會實踐課程的體系，在實際安排的過程中需要把握STEAM課程和普通課程之間的平衡，在學(xué)生對即將應(yīng)用科學(xué)概念有清晰全面的了解之后，基于STEAM教育理念開展實踐探究。當(dāng)前教師需要借鑒STEAM教育理念，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識認識事物和解決問題的意識和能力，在實踐中培養(yǎng)他們的生物核心素養(yǎng)。

第二，需要盡快建立健全的STEAM教師培養(yǎng)制度，強化教師隊伍的整體素質(zhì)，培養(yǎng)他們的STEAM教育理念。單科教師在準(zhǔn)備和實施STEAM教學(xué)時的工作量較大，很容易導(dǎo)致STEAM教育理念在中學(xué)教育中出現(xiàn)缺口，這就需要學(xué)校投入更多資源加強STEAM教師隊伍的培養(yǎng)，強化教師隊伍專業(yè)水平。

第三，需要進一步開發(fā)完善的STEAM課程資源，聯(lián)合多學(xué)科教師，制定校本課程，在落實生物學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的同時鞏固跨學(xué)科的知識學(xué)習(xí)。這不是單科教師就能夠完成的任務(wù)，學(xué)校應(yīng)該組建專門的STEAM課程資源開發(fā)團隊，集中生物、科學(xué)、物理、化學(xué)、美術(shù)、數(shù)學(xué)等多位學(xué)科教師，集思廣益完善STEAM課程資源，發(fā)揮STEAM教育理念的優(yōu)勢作用。

五、結(jié)語

綜上所述，STEAM教育理念是當(dāng)前初中教育中較為先進的教學(xué)理念，教師需要緊跟時代的發(fā)展，樹立STEAM教育意識，積極創(chuàng)新教學(xué)方法，優(yōu)化教學(xué)資源配置，提升教學(xué)質(zhì)量。教師應(yīng)該做好教學(xué)反思工作，發(fā)揮STEAM教育理念的育人優(yōu)勢，完善生物實驗教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生的綜合生物實驗?zāi)芰Α?/p>

[1] 陳亮.STEAM理念在初中生物實驗教學(xué)中的應(yīng)用研究[D].牡丹江:牡丹江師范學(xué)院,2019.

[2] 楊偉玲.STEAM教育理念下初中生物實驗教學(xué)模式的探究[J].新課程·中學(xué),2019(6):144.

[3] 李佩佩.基于STEAM理念的初中生物學(xué)物理模型建構(gòu)教學(xué)的研究[D].西安:陜西師范大學(xué),2019.

G633.91

A

1002-7661(2022)16-0022-03