STEM理論視角下學生生物核心素養的培育

黃晶晶

【內容摘要】STEM理論視野下的高中生物教學，注重培育學生的學科核心素養。在高中生物教學中，融入STEM教育，有助于學生掌握生物學本質。實踐中，教師可以通過本質追問、探究實踐和構筑結構等方式，讓學生的生物學習逐步走向綜合、動態與開放。

【關鍵詞】STEM理論 生物學習 核心素養

學生的“核心素養”，是指學生適應未來社會發展和自身發展的關鍵能力和必備品格。所謂“生物學科素養”，是指學生通過生物學學習后，沉淀、內化而成的帶有生物學科特性的能力和品格，它是科學核心素養的重要組成。STEM為科學、技術、工程和數學的簡稱，它的本質上是為學生提供一個認識事物、認識世界的整體視角。在高中生物教學中，融入STEM理論，有助于學生掌握生物學本質，形成核心素養。

一、本質追問，通過問題引領學習

問題是高中生物學的心臟，也是高中實施STEM生物教學的“起搏器”。在高中生物教學中，教師可以通過問題，激發學生對新知的探究熱情，拉近學生與新知的心理距離，導引學生步入“不憤不啟不悱不發”的“受發”狀態。這些問題，有的來自于生物學教科書，有的則是教師的精心預設，還有的來自于主體間的互動。通過問題設置，引導學生生物學習切入“最近發展區”（維果茨基語）。

例如教學《植物生長素的生理作用》，筆者采用“問題串”的形式，導引學生的自主學習，他們去粗取精、去偽存真、由表及里、由此及彼地自我建構。在問題串的導引下，學生的生物學習循序漸進，努力催發自我生物學思維的提升。問題1：植物生長素是怎樣發現的？問題2：植物生長素產生的部位、感受光刺激的部位、向光彎曲的部位分別是什么？問題3：植物生長素的功能和作用是什么？問題4：植物生長素生理作用有怎樣的兩重性？問題5：植物生長素類似物的功能有哪些，農業生產如何運用這些激素？問題6：植物的不同器官對生長素的敏感度如何？問題7：你能利用植物生長素的作用來獲得無子茄子嗎？……

通過或設定或生成的問題串，不僅可以拓展學生的生物思考廣度和深度，而且可以刺激學生的問題意識，引導學生積極主動地投入到生物觀察、探究、實驗等活動過程之中去。通過營造集體思考的氛圍，引導學生討論、交流等方式提高學生所獲得的生物知識思維含量，培養學生生物思維能力，形成學生的STEM生物理論素養。

二、親歷探究，通過實踐引領學習

在高中生物學習中，探究能夠讓學生獲得生物學習的基本方法和基本技能。因此，引領學生親歷生物學學習探究過程，能夠幫助學生發現問題、提出問題、解決問題。STEM生物教育尤其重視生物“綜合與實踐”活動。在實踐中，教師可以設置一些探究性實驗，為學生提供一個能自主思考、合作交流、探究創新的空間，激發學生的好奇心、求知欲，點燃學生智慧的火花，提升學生的實踐力。

例如教學《如何提高光合作用速率》，學生由于受到先前生物知識影響，主觀地產生了一些生物迷思概念。如有學生認為提高光照強度、提高溫度以及增強二氧化碳的濃度等可以提高植物光合作用速率。對于學生的迷思概念，筆者沒有采用說教的方式，硬生生地強迫學生接受一些生物觀念，而是引導學生展開生物綜合與實踐活動。筆者將學生帶到溫室大棚和田埂上參觀學習。學生本能地感受到了大田里靠增強光照、提高溫度以及增強二氧化碳的方法都不怎么不適用。而溫室大棚里可以利用二氧化碳發生器來增加二氧化碳，可以適度地提高溫度，適度地增強光照。對于大田，有學生認為可以通風來增加二氧化碳，有的說可以向大田里增加干冰等。生物學理論與學生的生物綜合與實踐活動的緊密結合，開闊了學生的視野，豐富了學生的生物學素養。

三、綜合思維，通過結構引領學習

生物學科是一個關聯性、結構性、系統性很強的學科，生物知識是一個有機的知識整體，各知識節點之間存在著千絲萬縷的聯系，包括生物學事實、生物學概念、生物學原理等。基于STEM理論視野，在生物教學中，教師要有意識地將生物學各個概念融入到原有知識結構之中，讓學生建立知識體系，以便學生展開生物綜合性學習。

例如高二的有關能量的知識，在教材中分別是在細胞的能量通貨、生態系統的能量流動以及細胞呼吸等章節中提到。為了形成學生整體的生物觀念，教學中筆者有意識地對相關知識進行整合，讓零散的生物知識形成概括性、包攝性都很強的知識結構。首先，筆者讓學生認識到生命系統的結構是高度有序的；其次筆者讓學生理解“能量在細胞、個體以及整個的生命生態系統中是如何發揮功能的”。這是一個上位的整體概念。只有學生理解了本質，才能對能量在細胞中的新陳代謝，對能量在多細胞中的運輸和通信有所理解。再次，筆者讓學生認識到細胞之間的信息傳遞與運輸、通信，才使得生命成為一個有機的整體。只有學生理解了能量在生命系統中的傳輸、失散、傳遞和轉化過程，一種全新的生命觀才能夠在學生的心中確立。所以在評價階段，筆者要求學生能夠從物質和能量的視角給生命以新的生物學詮釋。這種整體教學，給學生構建了一種生物理解的遠景。學生所獲得的知識不再是碎片化的知識，而是一個生物學科的完整畫面。在此基礎上，學生才能漸漸形成生物學科的基本思想和核心概念。

總之，在生物教學中，教師充分發揮STEM教育的綜合性、開放性與動態性特點，能夠讓學生形成對生物知識的本質理解，進而真正構建以學為本的生物課堂。

（作者單位：江蘇省海門市第一中學）endprint