例談6E學習模式在高中生物STEAM教學中的應(yīng)用

摘要 基于6E學習模式的STEAM教學設(shè)計，注重創(chuàng)設(shè)真實的問題情境，依托適切的項目支架，融入科學探究、數(shù)學思維、工程設(shè)計、藝術(shù)視角和技術(shù)制作等環(huán)節(jié)，解決實際問題、獲得新知識。以高中生物必修2“遺傳信息的翻譯”教學為例，從參與、探索、解釋、工程、深化和評價環(huán)節(jié)，設(shè)計教師的指導(dǎo)活動、學生的學習活動和說明，旨在從培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神與實踐能力方面摸索經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞 6E學習模式 STEAM 遺傳信息 教學設(shè)計

中圖分類號G633. 91

文獻標志碼 B

1 基于STEAM教學的6E學習模式簡介

STEAM教學是以科學（Science）、技術(shù)（Technolo-gy）、工程（Engineering）、藝術(shù)（Art）和數(shù)學（Mathemat-ics）為基礎(chǔ)，開展多學科融合性教學。它不是五門學科簡單疊加，而是相互融合形成有機整體，以達到培養(yǎng)未來世界公民所要求的創(chuàng)新精神與實踐能力。

2014年，為落實STEM教育的活動模式，美國國際技術(shù)與工程教育學會首次提出利用參與（ Engage）、探索（Explore）、解釋（Explain）、工程（Engineer）、深化（Enrich）和評價（Evaluate）環(huán)節(jié)開展教學，簡稱6E學習模式。這一模式將科學探究思維和工程設(shè)計實踐融入教學，讓學生在多學科的情境中提出自己的問題，解決挑戰(zhàn)性任務(wù)，是STEAM教育中較為適切的教學設(shè)計模式，其要求見表1。

2 基于6E學習模式的STEAM教學設(shè)計

以“遺傳信息的翻譯”為例，開展基于6E學習模式的跨學科教學，達成了較好的教學效果。

2.1 STEAM教學目標的描述

根據(jù)三維目標和素養(yǎng)目標的陳述，依據(jù)STEAM教學目標要求，本節(jié)內(nèi)容的教學目標為：學會使用科學實驗探索問題，獲得mRNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的知識;通過制作堿基、tRNA、mRNA、核糖體和氨基酸模型的工具和過程，深化理解遺傳信息翻譯蛋白質(zhì)的過程;按照工程設(shè)計和技術(shù)制作程序，完成遺傳信息翻譯過程的制作;依據(jù)藝術(shù)視角，使mRNA與核糖體的制作美觀、真實;通過核糖體在mRNA上的移動演示，理解密碼子堿基與氨基酸的數(shù)量關(guān)系。教學目標解構(gòu)見表2。

2.2 基于6E學習模式的STEAM教學過程

根據(jù)6E學習模式的要求，設(shè)計6個環(huán)節(jié)的教學活動，包括教師指導(dǎo)活動、學生活動和設(shè)計說明。

2.2.1 參與

教師設(shè)置情境，通過微視頻展示并講解細胞核中的DNA結(jié)構(gòu)、DNA轉(zhuǎn)錄生成mRNA的過程和細胞質(zhì)中的核糖體結(jié)構(gòu)。并提出問題：基因主要位于細胞核中，蛋白質(zhì)合成主要在細胞質(zhì)中的核糖體中進行。細胞核基因轉(zhuǎn)錄的mRNA如何控制細胞質(zhì)中核糖體合成蛋白質(zhì)？學生分小組討論，根據(jù)己學知識，嘗試建構(gòu)mRNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成過程圖。

設(shè)計說明：“參與”環(huán)節(jié)的意圖在于創(chuàng)設(shè)問題境脈，激發(fā)學生設(shè)計興趣和動機。該節(jié)教學中，教師通過如何設(shè)計翻譯過程模型，直接提出問題，調(diào)動學生的學習熱情，讓學生鞏固預(yù)習的知識，檢測預(yù)習效果，評估本節(jié)內(nèi)容的學情。學生在問題境脈的指引下，注意力聚焦到“mRNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成”這一設(shè)計任務(wù)。

2.2.2 探索

教師展示翻譯過程，引導(dǎo)學生構(gòu)建mRNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成過程模型。教師提出一系列問題以引導(dǎo)學生的探究路徑：①一條mRNA是否只與一個核糖體結(jié)合？②不同蛋白質(zhì)中是否存在不同的氨基酸排列順序？③mRNA的堿基如何特異地決定氨基酸序列？④如果mRNA上一個堿基決定一個氨基酸，堿基種類能否滿足20種氨基酸的要求？如何解決這一矛盾？⑤氨基酸如何特異性地進入核糖體？需要什么工具，有何要求？學習小組討論，確定探究目標，達成共識：mRNA上的3個堿基決定1個氨基酸;tRNA -端的3個堿基與mRNA上3個堿基互補配對，一端特異地運輸1個氨基酸;mRNA的堿基序列決定了氨基酸序列。在此基礎(chǔ)上，各小組根據(jù)討論達成的共識，設(shè)計翻譯過程的模式圖。

設(shè)計說明：本環(huán)節(jié)中聚焦在mRNA如何決定蛋白質(zhì)中的氨基酸序列。學生通過小組討論，利用頭腦風暴，逐步理清這一過程。教師的任務(wù)在于明確探究任務(wù)，引導(dǎo)探究活動，最終達成教學目標。

2.2.3 解釋

教師組織各小組討論翻譯過程，要求各小組派代表展示翻譯過程圖;重點關(guān)注學生對tRNA轉(zhuǎn)運氨基酸過程的講解，鼓勵學生詰問。另外，教師還要關(guān)注遺傳密碼、反密碼子、tRNA特點的闡述。學習小組展示mRNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)翻譯過程;傾聽他人的解釋，并對疑問提出詰問。

設(shè)計說明：本環(huán)節(jié)重在闡述探究思路，展示成果并接受他人的提問。學生的解釋表現(xiàn)展示了對mRNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)的理解層次，教師應(yīng)鼓勵其他學生提問來推動小組交流，把學習引向深入。

2.2.4工程

教師為學生提供實驗器材與工具，如彩色卡紙、泡沫面板、標簽紙、筆、剪刀、漿糊、橡皮泥、積木（表示氨基酸）、大號瓶蓋（表示核糖體）、回形針。學生利用提供的器材與工具，制作出翻譯過程模型。必要時，教師指導(dǎo)小組制作。小組討論、改進、完善模型，利用制作的模型，展示翻譯過程。教師指導(dǎo)學生編寫模型使用說明。

設(shè)計說明：本環(huán)節(jié)中，學生要根據(jù)解釋，建立問題解決程序，明確任務(wù)，初步設(shè)計，改進完善，體現(xiàn)了運用工程學知識設(shè)計模型的方法，并在制作中檢驗自己所學知識的掌握情況。

2.2.5 深化

教師提出問題：①一條mRNA上連接多個核糖體，每個核糖體合成的多肽鏈是否相同，為什么？②原核生物的轉(zhuǎn)錄和翻譯能否同時發(fā)生，有何特點？③真核生物的表達是否具有連續(xù)性，為什么？小組針對問題，開展討論，并設(shè)計原核生物基因表達過程圖，通過詰問深化認識。

設(shè)計說明：本環(huán)節(jié)是對“探索”環(huán)節(jié)和“工程”環(huán)節(jié)的進一步深化認識，通過問題的深入，引導(dǎo)學生對知識和技能的提升和遷移，在原有設(shè)計方案上進一步拓展延伸。制作出的原核生物邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯的基因表達模型，是學習內(nèi)容的深化和各環(huán)節(jié)的整合提升。

2.2.6 評價

各小組展示作品。教師出示評價量規(guī)（表3），組織學生開展自評與互評，依據(jù)參與度、積極性，進行打分，并對各小組點評。學生完成診斷性作業(yè)，檢測目標達成情況。

設(shè)計說明：本評價以過程性評價為主、總結(jié)性評價為輔，檢驗學生的學習效果，通過學生自評、生生互評、教師點評、自我檢測和教學反饋等過程，檢驗學生知識技能目標的達成情況。

2.3 教學反思

STEAM教學模式是以情境、項目、問題和寫作學習為基礎(chǔ)，淡化學科界限，將真實的問題情境與科學探究、工程設(shè)計等活動結(jié)合起來，解決問題任務(wù)的新型學習模式。這一教學模式容易出現(xiàn)學科知識的結(jié)構(gòu)性缺失、偽探究、偽問題解決等不足，可能會造成學生學習過程中挫折感，導(dǎo)致教師主導(dǎo)地位缺失等問題。針對問題，教師細化和強化各環(huán)節(jié)的要求，落實學生的知識技能目標和素養(yǎng)目標，為STEAM教學提供參考。該模式作為一種新型教學模式，還需要廣大教師通過教學實踐，發(fā)現(xiàn)問題、總結(jié)經(jīng)驗，形成一套適合6E學習模式的STEAM教學的理論和方法，指導(dǎo)新課改實踐。

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