在生物復(fù)習(xí)課中應(yīng)用STEM課程理念的實施初探

鄺秋婷

摘 要：在高中生物課程中融入STEM課程理念是一個難點(diǎn)，以“假說-演繹法”專題復(fù)習(xí)課為例，應(yīng)用STEM的項目式教學(xué)的方法進(jìn)行探索。學(xué)生在課程中應(yīng)用遺傳學(xué)經(jīng)典實驗、體驗?zāi)柛夒s交實驗、構(gòu)建模擬實驗等方面，培養(yǎng)提高生物的學(xué)科素養(yǎng)。

STEM是由科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四門學(xué)科的簡稱，國際技術(shù)和工程教育協(xié)會（ITEEA）將STEM定義為整合了科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四大要素的新興跨學(xué)科課程，強(qiáng)調(diào)多學(xué)科的交叉融合。

1. STEM課程理念的實施策略初探

在生物教學(xué)中應(yīng)用STEM課程理念能提高學(xué)生探究和解決實際問題的能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)生對學(xué)習(xí)活動本身的興趣，促進(jìn)學(xué)生掌握跨學(xué)科綜合學(xué)習(xí)的方法和思維模式；引導(dǎo)學(xué)生在解決實際問題時完成“知識的轉(zhuǎn)化和遷移”，最終達(dá)到發(fā)展學(xué)生生物學(xué)科素養(yǎng)，培養(yǎng)具有創(chuàng)造力和競爭力的綜合性人才的目標(biāo)。

如何在高中生物課程中融入STEM課程理念是一個難點(diǎn)，筆者通過文獻(xiàn)搜索，了解和很多不用的應(yīng)用案例，在眾多實施方法策略中，筆者認(rèn)為通過項目式教學(xué)的方法比較適合所教的學(xué)生層次，并且可操作性強(qiáng)。因而，筆者以“假說-演繹法”專題復(fù)習(xí)課為例，應(yīng)用STEM的項目式教學(xué)的方法進(jìn)行探索。

2. STEM的項目式教學(xué)實施過程

必修二的遺傳學(xué)部分內(nèi)容是學(xué)生最感興趣的卻又是最恐懼的，是高考考察的重點(diǎn)內(nèi)容也是教學(xué)中的難點(diǎn)，因而，筆者在教學(xué)上應(yīng)用STEM的項目式教學(xué)方式，以“假說-演繹法”專題復(fù)習(xí)為例，把“假說-演繹法”作為一個研究項目，具體實施過程如下：

2.1 回顧基本概念，重塑“假說-演繹法”的探究方法

“假說-演繹法”是高中階段學(xué)生應(yīng)該熟悉并掌握的方法，這一點(diǎn)在高考的考試大綱中也有說明：“具有對一些生物學(xué)問題進(jìn)行初步探究的能力，包括觀察、實驗與調(diào)查、假說演繹、建立模型與系統(tǒng)分析等科學(xué)研究方法”，因此，讓學(xué)生體驗這一方法的應(yīng)用過程，對學(xué)生的科學(xué)探究能力等綜合學(xué)科素養(yǎng)的形成都有重要意義。

遺傳學(xué)規(guī)律部分內(nèi)容概念多，因此筆者先安排學(xué)生小組合作限時完成“假說-演繹法”涉及到的遺傳學(xué)的基本概念及符號，如：相對性狀，顯性性狀和隱性性狀，雜合子和純合子，親本（P）， 父本（♂）和母本（♀），自交（ ），雜交（×），測交，正交和反交等。組內(nèi)進(jìn)行討論解疑，基本理解這些概念，為后面的探究做好知識儲備。

通過回顧孟德爾分離定律的探索過程，理解“假說-演繹法”的四個步驟：觀察現(xiàn)象，提出問題→分析問題，提出假說→演繹推理，實驗檢驗→得到證實，揭示規(guī)律。

2.2合作探究，展開項目式探究

摩爾根的果蠅雜交實驗一開始是對薩頓的假說持懷疑態(tài)度，進(jìn)而設(shè)計了果蠅的雜交實驗。學(xué)生通過教材中的果蠅材料，以學(xué)習(xí)小組為單位，運(yùn)用“假說-演繹法”進(jìn)行合作探究完成摩爾根果蠅雜交實驗，得出相關(guān)結(jié)論。

2.2.1提出問題

根據(jù)摩爾根用野生紅眼雌果蠅和白眼雄果蠅進(jìn)行雜交的結(jié)果，提出問題：

F1無論雌雄全為紅眼；

F2中紅眼：白眼為3：1，紅眼果蠅既有雌性也有雄性而白眼果蠅全為雄性。

2.2.2 作出假設(shè)，分組討論探究

由于F2中白眼果蠅有明顯的性別差異，所以可以做出3種假設(shè)：

①白眼基因位于X染色體和Y染色體上。

②白眼基因位于X染色體上，Y染色體上沒有其等位基因。

③白眼基因位于Y染色體上，X染色體上沒有其等位基因。

班里有8個小組，自由選擇其中一種假設(shè)套入到雜交實驗中（白眼基因用w表示），用遺傳圖解形式表述出來。經(jīng)過討論學(xué)生畫出以下3個遺傳圖解：

2.2.3 分析交流

各小組上講臺展示其討論分析的結(jié)果，進(jìn)行假設(shè)③的小組發(fā)現(xiàn)子一代的推論與實驗結(jié)果不符，因而假設(shè)③不是合理的假設(shè)，應(yīng)排除。而進(jìn)行假設(shè)①和假設(shè)②的小組認(rèn)為都能合理解釋實驗問題。

由于學(xué)生討論出兩個假設(shè)都是合理的，因而有必要進(jìn)行進(jìn)一步的驗證。有學(xué)生提出用測交實驗進(jìn)行，但通過遺傳圖解分析，學(xué)生發(fā)現(xiàn)兩種假設(shè)都可以得出同樣的表現(xiàn)型，因而不能區(qū)分。利用孟德爾已有的果蠅實驗材料，有學(xué)生設(shè)計了另一雜交實驗：

將雜合紅眼雌果蠅與白眼雄果蠅進(jìn)行雜交。從雜交子代中選出白眼雌果蠅，與野生型紅眼雄果蠅測交，統(tǒng)計測交子代表現(xiàn)型及比例。經(jīng)過演繹推理，實驗結(jié)果及結(jié)論為：若子代雌性全為紅眼、雄性全為白眼，則說明白眼基因位于X染色體，Y染色體上沒有其等位基因；若子代全為紅眼，則說明白眼基因位于X染色體和Y染色體上。

2.3能力提升，構(gòu)建模擬實驗

根據(jù)“假說-演繹法”，最后一步是進(jìn)行驗證實驗，把演繹推理的結(jié)果和實驗結(jié)果進(jìn)行比較，但是條件有限，因此把實驗改為模擬實驗，具體過程參照人教版必修二第6頁的實驗，其中把甲桶定義為雌果蠅并其內(nèi)的彩球標(biāo)記為XW 和Xw兩種，乙桶定義為雄果蠅并其內(nèi)的彩球標(biāo)記為XW和Y，從而模擬假設(shè)②；丙桶定義為雌果蠅并其內(nèi)的彩球標(biāo)記為XW 和Xw兩種，丁桶定義為雄果蠅并其內(nèi)的彩球標(biāo)記為XW和Yw，從而模擬假設(shè)③。分組進(jìn)行模擬。

3 小結(jié)

摩爾根的實驗作為遺傳學(xué)的經(jīng)典實驗，在復(fù)習(xí)課中主要是應(yīng)用基本方法進(jìn)行探究，但是由于條件的限制和安全問題，測交實驗的結(jié)果未能用真正的實驗結(jié)果進(jìn)行比較，因而通過構(gòu)建模擬實驗的方法進(jìn)行驗證。而在以后進(jìn)行新授課時，如果能購買到合適的果蠅個體，提供合適的培養(yǎng)條件，需要進(jìn)行實驗的驗證才是真正體驗假說演繹法的過程，筆者會繼續(xù)探索把STEM課程理念應(yīng)用于教學(xué)中，以提高學(xué)生的對生物學(xué)習(xí)的興趣和學(xué)科素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn) ：

[1]黃曉 .論 STEM教育的特點(diǎn)[J].江蘇教育研究.2014（15）.