STEAM理念引領(lǐng)下的“生物圈中的綠色植物”大單元教學設(shè)計與實踐

楊賀

［摘 要］STEAM引領(lǐng)下的單元教學設(shè)計，在整體課程設(shè)計層面實施大單元化教學模式，重新整合教材教學內(nèi)容，幫助學生構(gòu)建生物圈中的綠色植物部分整體知識框架；在單個課時設(shè)計中將STEAM教學理念融入教學過程，幫助學生更順暢透徹地理解單一的知識點。教學內(nèi)容聚焦大單元，教學過程重實踐，讓學生在真實情境中提出問題、解決問題，在解決問題過程中感悟生命科學的本質(zhì)和生命活動的規(guī)律，以期達到培養(yǎng)學生科學思維和勇于探究的精神，樹立生命觀念和提升學生綜合能力的目的。

［關(guān)鍵詞］STEAM教育理念；大單元整體教學設(shè)計；核心素養(yǎng)；初中生物單元教學

［中圖分類號］G423 ［文獻標識碼］A ［文章編號］1005-5843（2023）04-0139-06

［DOI］10.13980/j.cnki.xdjykx.2023.04.022

人才是現(xiàn)代社會發(fā)展的關(guān)鍵因素，當今各國的競爭，實際上是知識的競爭、人才的競爭。中學生是國家人才培養(yǎng)的儲備力量，中學教育要為培養(yǎng)高素質(zhì)的創(chuàng)新型和綜合型人才奠定基礎(chǔ)。國家在新的《義務(wù)教育生物學課程標準》中明確提出：對初中生的人才培養(yǎng)，要堅持目標導(dǎo)向、問題導(dǎo)向、創(chuàng)新導(dǎo)向，堅持“五育并舉”的核心素養(yǎng)培養(yǎng)模式，為社會發(fā)展和國家建設(shè)培養(yǎng)具有正確價值觀和關(guān)鍵能力的綜合型人才。全國中小學紛紛響應(yīng)新課標實施新課程，繼續(xù)深化課程改革。

傳統(tǒng)的中學生物教學側(cè)重于應(yīng)試，教師重視提高學生的成績，大多數(shù)學校都是采用傳統(tǒng)的“滿堂灌”教學模式。教師在課堂上將知識進行簡單講授，并沒有對學生進行有效引導(dǎo)和啟發(fā)；學生的學習過程主要是一個被動接受知識的過程，并沒有對知識本身進行主動的探究和思考，學生無法在學習過程中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。這樣不僅會影響課堂效果，也不利于落實學生的學科素養(yǎng)和培養(yǎng)學生的綜合能力。隨著社會對人才要求的不斷提高，教與學的過程也要與時俱進，推陳出新，使其能更加適應(yīng)新的形勢、新的挑戰(zhàn)。生物學是基礎(chǔ)教育學科，初中生物學的主要任務(wù)是使學生掌握基礎(chǔ)的生物學知識與基本技能，并在教學的過程中培養(yǎng)學生的生物學科核心素養(yǎng)，樹立生命觀念和勇于創(chuàng)新的精神，鍛煉科學思維和團隊協(xié)作的能力，養(yǎng)成樂于探究實踐的習慣，具備良好的社會責任感。而這些品質(zhì)和能力，也正是當今社會對人才的基本要求。隨著新時代的發(fā)展，我國基礎(chǔ)教育階段的課程改革不斷深化，教學要求也發(fā)生了變化

初中階段的單元教學是指把一個完整的知識體系按照內(nèi)在的邏輯關(guān)系安排在一定的單元中進行學習和訓練的過程，注重知識的整體性和綜合性。STEAM教育最初起源于美國，旨在應(yīng)對未來社會的挑戰(zhàn)。近年來，STEAM教育被引入我國，并因為其先進的教育理念和在人才培養(yǎng)上的科學性，迅速地被多數(shù)中小學教師接受和應(yīng)用。STEAM教育是以小組活動、實驗調(diào)查等方式展開。在STEAM教學中，科學為學生提供認識世界的規(guī)律，工程與技術(shù)則為改造世界提供支持，藝術(shù)以美好的形式豐富世界，數(shù)學為解決問題提供思維方法和分析工具。初中生物學科開展的STEAM集合了科學、藝術(shù)、勞動、技術(shù)、數(shù)學等方面的知識和技能，很好地彌補了以往教學模式在培養(yǎng)創(chuàng)新型人才、技能型人才、實用型人才方面的不足。

筆者嘗試探索一種結(jié)合STEAM教育理念的單元化教學的新模式，并在初中生物“生物圈中的綠色植物”的教學中加以應(yīng)用。在課程設(shè)計層面實施單元化教學模式，整合教學內(nèi)容；在單個課時設(shè)計中將STEAM教學理念融入教學過程，進行教與學的雙向研究，以期達到落實學生核心素養(yǎng)和提升學生綜合能力的目的。

一、STEAM教育理念引領(lǐng)下的大單元課程教學目標設(shè)計思路

（一）大單元教學的優(yōu)勢及其局限性

大單元教學有助于實現(xiàn)學科內(nèi)知識的整合，有助于實現(xiàn)學科間的橫向聯(lián)系，能夠更好地在日常教學中落實生物學科核心素養(yǎng)。從學科課程設(shè)計的整體角度出發(fā)，在進行教學的過程當中，通過單元化的整體設(shè)計，使學生能夠站在更高更宏觀的角度對生物知識框架進行整體的構(gòu)建，通過這樣的形式來促進學生核心素養(yǎng)的發(fā)展^［1］。

在傳統(tǒng)的以單一知識點為單元的教學模式中，學生掌握知識多是碎片化的形式，靠學生自覺的力量很難將碎片化的知識點進行整體化結(jié)構(gòu)化的構(gòu)建，更遑論對整個大單元的知識主題和知識框架形成清晰的認知繼而完成從理論到實踐及應(yīng)用的躍遷了。開展單元教學設(shè)計有助于解決教師幫助學生抓住主線，通觀全局系統(tǒng)掌握所學知識的問題，克服上述缺點。

教師通過整體的單元教學內(nèi)容設(shè)計將知識呈現(xiàn)出來，從而使學生在腦海當中形成一個完整的知識網(wǎng)絡(luò)，在學習過程中實現(xiàn)了不同學科之間、不同學習內(nèi)容之間，以及新舊知識之間的融合，是對學生學習內(nèi)容的擴展和延伸，進而促進學生的核心素養(yǎng)發(fā)展。

新課標指導(dǎo)下的教學，更加注重落實知識的綜合性、應(yīng)用性、實踐性和探究性，但在教學落實中如何達到真正培養(yǎng)學生具備這些綜合素質(zhì)，單單靠大單元的教學設(shè)計很難達成?；赟TEAM理念的單元教學設(shè)計能很好地在注重知識整體性和綜合性的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學生的探究精神和完成對理論知識應(yīng)用性的躍遷。

（二）STEAM教育理念引領(lǐng)下的初中生物大單元課程設(shè)計思路

1.教師教學設(shè)計的指導(dǎo)理念。學科核心素養(yǎng)引領(lǐng)下的中考改革，從傳統(tǒng)單一注重學生的知識掌握，轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)注學生的核心素養(yǎng)發(fā)展。學生在學習過程中，需要從多元的角度來進行生物的探究。這就要求教師在教學的過程中從大概念教學、學科結(jié)構(gòu)以及學科思想方法幾個方面入手^［2］，來進行教學的設(shè)計。

大單元視角下的教學設(shè)計，是介于課程與課時之間的中觀設(shè)計。通常情況下，教師將一個大單元拆分為若干個小單元之后再進行設(shè)計與實施教學。這種方式能夠在短時間內(nèi)最大程度地調(diào)動學生學習的積極性和主動性，促進學生自主學習、合作學習以及探究性學習等。因此，其在實施過程中也需要教師進行引導(dǎo)和輔助，而不是完全脫離老師直接進行教學。要實現(xiàn)這些目標，就要求教師在單元設(shè)計時，必須圍繞大單元大概念的整體教學主題選擇合適的教學內(nèi)容作為中心問題進行設(shè)計與實施。

STEAM教育以培養(yǎng)學生的問題解決和創(chuàng)新能力為目的，注重與實際生活的聯(lián)系，注重過程與實踐，讓學生主動創(chuàng)造，積極地去開發(fā)作品。學生自主探究和動手體驗是STEAM教育理念實踐的核心，是一種先進開放的培養(yǎng)未來創(chuàng)新型復(fù)合人才的教育理念。STEAM教育有助于學生從不同的視角認識學科間的聯(lián)系，提高知識的綜合運用和解決問題的能力，促進學生認知發(fā)展，增強批判思維和創(chuàng)造力，具有跨學科性、趣味性、情境性、協(xié)作性、藝術(shù)性的特點。在初中生物學教學的微觀課時設(shè)計中采用STEAM形式設(shè)計教學活動，形式很多，不拘一格。例如，可以是引導(dǎo)學生設(shè)計并制作模型，也可以是團隊設(shè)計探究實驗并實施實驗，在設(shè)計及實施過程中用工程學、數(shù)學、藝術(shù)的結(jié)合更好地展示科學。

在具體操作中，教師可以依據(jù)單元知識的整體框架設(shè)計課程的內(nèi)在線索，也就是一條貫穿整個教學單元的暗線；以STEAM理念引領(lǐng)單個課時的設(shè)計，也就是貫穿生物學核心素養(yǎng)的明線。在實施教學時，潛移默化地將明暗兩條知識線索相結(jié)合。

2.依據(jù)學科特點，設(shè)計合理的基于STEAM理念的大單元課程教學內(nèi)容。生物學作為自然科學的一門基礎(chǔ)學科，是研究生物現(xiàn)象和生命活動規(guī)律的一門科學。生物學同時也是一門實踐課程，注重通過實驗操作和實踐活動認識生命現(xiàn)象、解釋生命活動規(guī)律。根據(jù)新課標要求，生物課程將培養(yǎng)學生獲取、分析和解決生物學問題能力作為課程基本目標，而“解決實際問題能力”則是該目標在各個學習領(lǐng)域中具體的體現(xiàn)^［3］。通過新課標對學生解決實際問題能力要求的闡述，可以看出生物課程的改革不能僅僅關(guān)注學生掌握多少知識與技能，而是要著眼于學生能否主動地在生活中獲得知識與技能、是否能基于已有經(jīng)驗去解決自己所面臨的現(xiàn)實問題。生物課程中包含大量生物學知識，其中絕大多數(shù)都與實際生產(chǎn)生活息息相關(guān)，且具有應(yīng)用性。例如，綠色開花植物的生活史、組成人體的各系統(tǒng)統(tǒng)一協(xié)作、微生物在自然界的作用等。所以，在生物教學中要以學生為主體，誘導(dǎo)學生自己發(fā)現(xiàn)問題、提出問題并解決問題，使知識真正來源于生產(chǎn)生活并能改善生活指導(dǎo)生產(chǎn)。強調(diào)理論與實踐相結(jié)合，特別是在單元教學過程中要充分利用學科知識進行相關(guān)實踐活動^［4］。

STEAM理念視域下的生物單元教學是指基于單元主題和核心素養(yǎng)，設(shè)計課堂學習活動，以問題解決為驅(qū)動，引導(dǎo)學生在學習過程中運用所學知識分析和解決實際問題，形成正確的科學觀、生命觀及價值觀的教學過程^［5］。STEAM教學改革就是要從觀念、方式和過程等方面打破傳統(tǒng)學科教學模式，建構(gòu)以問題解決為導(dǎo)向、以真實情境為基礎(chǔ)、以跨學科綜合知識為支撐、以探究與實踐為途徑的學科教學體系^［6］。因此在生物課程改革過程中可以將 STEAM理念融入到生物學教學中來，利用 STEAM教育理念對生物學教學內(nèi)容進行重構(gòu)，使其更具有針對性、實踐性和開放性；同時利用 STEAM教育理念培養(yǎng)學生解決實際問題的能力，使其成為未來社會所需要的復(fù)合型人才^［7］。

教師在教學設(shè)計中，要貫穿的核心思想就是要圍繞學科育人的價值標準和學科核心素養(yǎng)，使學生在學習的過程中逐漸形成核心能力，具備能夠迎接將來社會挑戰(zhàn)的綜合素質(zhì)。基于STEAM理念的單元化教學設(shè)計，比之以往以單個課時為出發(fā)點的設(shè)計理念，兼顧整體性和實踐探究性，更注重知識框架的整體性和知識點的內(nèi)在邏輯性，避免學生“課上聽得挺熱鬧，下了課啥也不知道”的尷尬局面，使學生知其然更知其所以然。同時，這種教學設(shè)計更重視學生知識體系的遞進和整合，繼而幫助學生順利完成從單純掌握知識點到會應(yīng)用知識解決實際問題的轉(zhuǎn)變。

二、STEAM教育理念引領(lǐng)下的“生物圈中的綠色植物”大單元教學模式實踐

綠色植物對生物圈的存在和發(fā)展起著決定性作用。綠色植物通過光合作用為其他生物提供能量來源、食物來源、氧氣來源，并對維持生物圈中的碳氧平衡和水循環(huán)發(fā)揮著重要作用。綠色植物分布廣泛，與人類生活的關(guān)系十分密切。教學中，教師要幫助學生形成以下重要概念：植物的生存需要陽光、水、空氣和無機鹽等條件；綠色開花植物的生命周期；綠色植物能利用太陽能，把二氧化碳和水等無機物合成貯存了能量的有機物，同時釋放氧氣。

（一）“生物圈中的綠色植物”大單元教學設(shè)計

1.“生物圈中的綠色植物”知識內(nèi)容特點分析。“生物圈中的綠色植物”知識內(nèi)容具有以下特點：一是知識難點多，此部分一直都是整個初中階段生物學科的難點，例如光合作用和呼吸作用，學生普遍反映比較抽象，難以理解；二是涉及的一些知識比較微觀，例如種子的萌發(fā)過程和雄蕊、雌蕊的結(jié)構(gòu)等；三是新名詞新概念比較多，學生在短時間內(nèi)接受存在困難；四是探究實驗比較多，例如光合作用、種子萌發(fā)等的相關(guān)探究，以及實驗部分的實操性細節(jié)性問題比較多，實踐性強；五是與生活實際聯(lián)系緊密，生活中常見的綠色開花植物都可作為研究模型，適合進行STEAM項目式的探究活動；六是知識內(nèi)容的時間線索比較明顯，知識點的內(nèi)在邏輯性、整體性強，可以以植物生長的時間線索為主線整合知識點，進行單元化教學設(shè)計^［8］。

單元教學設(shè)計模式以課程標準為指導(dǎo)，以學科核心素養(yǎng)為目標，以單元主題、跨學科知識為載體，通過創(chuàng)設(shè)真實的問題情境，讓學生在真實情境中提出問題、解決問題，在解決問題過程中感悟生命科學的本質(zhì)和生命活動的規(guī)律。

基于以上特點，筆者選擇在本部分教學中進行STEAM教學理念引領(lǐng)的單元化教學設(shè)計。單元主題包括種子萌發(fā)、營養(yǎng)器官的生長、生殖器官的生長、綠色開花植物的生活方式及綠色植物在生物圈中的作用等，其內(nèi)容包括種子形態(tài)和萌發(fā)、芽和根的結(jié)構(gòu)，以及生長和花的結(jié)構(gòu)等^［9］。

STEAM教育理念引領(lǐng)下單元教學設(shè)計模式是以課程標準為依據(jù)、以學科核心素養(yǎng)為目標、以跨學科知識為載體、以解決現(xiàn)實生活中的實際問題為任務(wù)，通過對真實情境的創(chuàng)設(shè)、相關(guān)學科知識的滲透和科學方法的應(yīng)用，以及情感態(tài)度與價值觀的培育等方式來實現(xiàn)知識和技能向能力、情感、態(tài)度與價值觀三維目標轉(zhuǎn)化。

在實施過程中可以用以下方法來進行教學設(shè)計^［10］：（1）確定學習主題——種子萌發(fā)、營養(yǎng)器官的生長、生殖器官的生長、綠色開花植物的生活方式及綠色植物在生物圈中的作用；（2）確定課程標準——15個課時的內(nèi)容；（3）分析學生實際——通過問卷調(diào)查等方法了解學生對生物學科知識及能力的掌握情況。

2.基于STEAM理念的“生物圈中的綠色植物”大單元教學設(shè)計思路。“生物圈中的綠色植物”是義務(wù)教育生物學課標中的一級主題，主要內(nèi)容涉及綠色開花植物的有性生殖過程、各器官的結(jié)構(gòu)和發(fā)育、光合作用、呼吸作用、運輸作用、蒸騰作用、吸收作用等內(nèi)容。這些重要概念相互獨立但又緊密聯(lián)系，例如了解器官的結(jié)構(gòu)才能很好地掌握植物的生長發(fā)育，植物的生理作用又能很好地體現(xiàn)植物在生物圈中的作用。在教學設(shè)計中避免傳統(tǒng)簡單的割裂式的知識點堆砌，以生物圈中的綠色植物為主線，圍繞“生物圈中的綠色植物”這一主題，從探究自然現(xiàn)象入手，以提出問題、拓展思考為主要線索展開教學。

教學中考慮如何對學生進行層層遞進式的引導(dǎo)，通過創(chuàng)設(shè)情境、提出問題、合作探究等方式開展學習活動，讓學生在經(jīng)歷探究活動過程中建構(gòu)知識，形成生命觀念，培養(yǎng)探究能力和科學思維，幫助學生進行知識的遷移和思維的進階。

在進行具體教學時，將教材內(nèi)容按照綠色開花植物生活史的時間線索重新梳理，構(gòu)建知識整體框架（見圖1）；以單元化視角進行整合，并根據(jù)知識由易入難、學生接受程度遞進的自然規(guī)律設(shè)置教學順序；在單元教學的最后，引導(dǎo)學生展開對綠色植物在生物圈的作用的相關(guān)思考和討論。

（二）“生物圈中的綠色植物”大單元教學STEAM項目實踐探索

在教學中通過真實的任務(wù)實現(xiàn)真實情境的介入，使抽象內(nèi)容具體化形象化，通過設(shè)置STEAM項目（見表1）打造樂學情境，將教學活動的主動權(quán)切實轉(zhuǎn)移給學生，使學生沉浸式地完成知識的獲得過程，提高學生學習熱情，鍛煉探究和實踐能力。

本研究是基于STEAM教育理念進行的單元化教學設(shè)計，立足于知識內(nèi)容整體框架的暗線，在課時教學中落實知識和技能明線，明暗結(jié)合，進行中觀課程和微觀課時的雙重教學改革創(chuàng)新^［11-12］。

本單元的重點是對“生物圈中的綠色植物”的概念進行探究。圍繞這一主題設(shè)計了“探究生物圈中的綠色植物”這個活動方案，并在此基礎(chǔ)上以任務(wù)驅(qū)動方式展開學習。教學設(shè)計的特點是：讓學生經(jīng)歷從生活到生物學再到技術(shù)與工程的探究歷程，在設(shè)計項目過程中培養(yǎng)學生觀察、思考、分析和解決問題的能力。在經(jīng)歷科學探究的過程中，學生的知識水平、情感態(tài)度與價值觀都得到了提升。通過實踐活動，培養(yǎng)了學生的動手操作能力，提高了學生的綜合能力。

首先，在具體教學活動設(shè)計過程中，引導(dǎo)學生在實踐中發(fā)現(xiàn)問題，主動解決問題，在解決問題中內(nèi)化知識；其次，通過小組合作學習，運用信息技術(shù)等方式對相關(guān)知識進行建構(gòu)和完善；再次，通過提出問題和分析問題，培養(yǎng)學生的科學思維能力；最后，讓學生利用學到的科學知識對生物圈中的綠色植物進行探究。

三、結(jié)語

隨著科技的不斷發(fā)展，我們的教育理念也發(fā)生了巨大變化，逐漸由傳統(tǒng)教育向創(chuàng)新教育轉(zhuǎn)型，而創(chuàng)新教育正是以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力為目標。因此，在初中生物教學中，教師可以將 STEAM理念融入生物課堂教學中去，以 STEAM理念為核心進行單元化的教學設(shè)計。STEAM教育理念引領(lǐng)的“生物圈中的綠色植物”大單元教學設(shè)計，既實現(xiàn)了學生知識整體框架的構(gòu)建，又能在實踐中培養(yǎng)學生的綜合能力。

教師通過這種教學模式，能夠很好地引導(dǎo)學生對生命系統(tǒng)進行更深入地探究，從而能夠培養(yǎng)學生“知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀”這3個維度的核心素養(yǎng)。

但在教學模式的設(shè)計和實施中，還存在一些瓶頸問題。例如，如何平衡素質(zhì)教育與應(yīng)試性的關(guān)系、實踐活動與落實強化理論知識在具體課時中的比例如何安排才能達到最佳效果等問題。在日常教學過程中，教師要注意實踐經(jīng)驗的積累，注重評價機制的完善，實現(xiàn)教學效果的及時評估，以便適時及時適當?shù)馗S學生狀態(tài)調(diào)整教學策略，找尋應(yīng)試教育與素質(zhì)教育的契合點，在實踐的基礎(chǔ)上對理論進行拓展，在理論的引導(dǎo)下對教學進行有效嘗試，從而更好地達到初中生物教學目標。

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（責任編輯：劉麗）

The Teaching Design and Practice of “Green Plants in the Biosphere” under the Guidance of STEAM Concept

YANG He

（Sanya School，High school affiliated to Renmin University of China，Sanya ，Hainan 572013，China）

Abstract： The unit teaching design under the guidance of STEAM implements the large-unit teaching mode at the overall curriculum design level，reintegrates the teaching content to help students build the overall knowledge framework of the biosphere; integrates the STEAM teaching concept into the teaching process in a single class design to help students.Integrate STEAM teaching concept in a single class design to help students understand single knowledge points more smoothly; implement the one-based teaching mode and integrate the teaching content to help students build knowledge framework to conduct teaching research to achieve the purpose of implementing students 'core quality and improving students' comprehensive ability.

Key words：? STEAM education philosophy； large unit integrated teaching design; core literacy; biology unit teaching in junior high school