基于STEM課程理念，孵化研究型課題

李其利

(上海市格致中學(xué)奉賢校區(qū) 上海 201401)

本案例借鑒STEM的課程理念[1]，嘗試將生命科學(xué)的校本課程項(xiàng)目化，在學(xué)習(xí)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)新的問(wèn)題，引導(dǎo)新課題的生成，以此改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。盡可能地為學(xué)生提供探索和體驗(yàn)科學(xué)探究、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、社會(huì)實(shí)踐和合作交流的機(jī)會(huì)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

1 以“探究不同因素對(duì)自制酸奶品質(zhì)的影響”課程為例分析

1.1 形式分析 按照STEM“課題項(xiàng)目化”形式，將校本課程學(xué)習(xí)內(nèi)容重新組織和編排[2]，形成“探究不同因素對(duì)自制酸奶品質(zhì)的影響”“小口腔大世界”和“校園池塘中微生物物種多樣性調(diào)查”等多個(gè)課程項(xiàng)目。

其中“探究不同因素對(duì)自制酸奶品質(zhì)的影響”是我校整個(gè)校本課程的第一個(gè)項(xiàng)目嘗試，其他的項(xiàng)目框架和理念相類似，具體教學(xué)目標(biāo)和課程安排會(huì)依據(jù)項(xiàng)目主題而定。這里以“探究不同因素對(duì)自制酸奶品質(zhì)的影響”一節(jié)的校本課程教學(xué)為例來(lái)進(jìn)行介紹。

1.1.1 課程框架 在項(xiàng)目準(zhǔn)備階段，先學(xué)習(xí)“益生菌的營(yíng)養(yǎng)與應(yīng)用”等科學(xué)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，學(xué)生在體驗(yàn)階段嘗試聯(lián)系生活實(shí)際，尋找感興趣的研究點(diǎn)，逐漸過(guò)渡到自主創(chuàng)新階段——學(xué)生自擬研究型課題，如：“探究酸奶制作過(guò)程中蔗糖添加的最適量”“探索嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌聯(lián)合發(fā)酵酸奶的最適溫度”等課題。

1.1.2 課程理念 學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過(guò)程中完整地參與了科學(xué)探究過(guò)程，包括發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)施實(shí)驗(yàn)、分析處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、得出結(jié)論和再發(fā)現(xiàn)新的問(wèn)題等，這些也是STEM課程的理念。

1.1.3 課程目標(biāo) 知道“酸奶制作”過(guò)程及主要條件；嘗試提出問(wèn)題，自主探究某一因素對(duì)酸奶品質(zhì)的影響。

1.1.4 課程安排 見表1。

1.2 要素分析 在以上案例中： STEM理念中的“科學(xué)”內(nèi)涵體現(xiàn)在“無(wú)菌操作與接種”等生物學(xué)知識(shí)鋪墊；“技術(shù)”內(nèi)涵表現(xiàn)為測(cè)定發(fā)現(xiàn)自制酸奶與市售酸奶的糖含量，pH、蛋白質(zhì)含量以及乳酸菌、雙歧桿菌和保加利亞菌無(wú)菌培養(yǎng)等具體技術(shù)；“工程”內(nèi)涵是酸奶發(fā)酵工程；“數(shù)學(xué)”內(nèi)涵則應(yīng)用于統(tǒng)計(jì)學(xué)處理數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)的差異之中。

2 孵化高中生命科學(xué)相關(guān)課題的啟示

2.1 廣泛運(yùn)用教育資源 STEM的核心是跨學(xué)科的知識(shí)整合和綜合應(yīng)用，除了發(fā)揮中學(xué)教師的師資力量和課程資源外，還應(yīng)積極引進(jìn)高校的基礎(chǔ)教育研究團(tuán)隊(duì)為中學(xué)生研發(fā)課程。例如，筆者所在中學(xué)引進(jìn)“市雙新平臺(tái)”的“益生菌”課程，結(jié)合本校學(xué)生實(shí)際情況進(jìn)行校本化；研究型課題需要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)技術(shù)，經(jīng)常需要向附近的農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院和其他高校研究平臺(tái)申請(qǐng)幫助。因此，中學(xué)應(yīng)當(dāng)主動(dòng)加強(qiáng)與高校、科技館等社會(huì)力量的合作，推進(jìn)STEM教育的深度創(chuàng)新。

2.2 深度開發(fā)STEM課程項(xiàng)目 教師應(yīng)主動(dòng)開展深入的研究，在現(xiàn)行滬科版、人教版和浙教版等各版本生物學(xué)教材中，梳理學(xué)科教材中的STEM教育素材。可嘗試將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行再拓展，將探究型、選做實(shí)驗(yàn)進(jìn)行STEM課程項(xiàng)目重建。并與跨學(xué)科教師合作，嘗試大課題項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

2.3 研究型課題源于生活并服務(wù)于生活 提到研究型課題，學(xué)生第一反應(yīng)會(huì)不知道該研究什么？“探究不同因素對(duì)自制酸奶品質(zhì)的影響”項(xiàng)目研究主題與生活較接近，因?qū)W生常吃的酸奶種類繁多，每一品種都有各自的特色。那是什么因素決定酸奶不同的口感和營(yíng)養(yǎng)？學(xué)生可通過(guò)自己親自體驗(yàn)制作酸奶以及制作過(guò)程中遇到的問(wèn)題，在想辦法解決問(wèn)題的過(guò)程中掌握實(shí)驗(yàn)探究的基本原則(如單一變量、對(duì)照和多次重復(fù)等原則)。還需要學(xué)習(xí)新知識(shí)，掌握新技能，調(diào)動(dòng)自己主觀能動(dòng)性和提高團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。經(jīng)歷一次完整的實(shí)驗(yàn)探究后，再經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫和分享成果交流的環(huán)節(jié)，形成科學(xué)探究的一般思路，逐步訓(xùn)練課題研究的能力與素養(yǎng)，為以后進(jìn)入高等學(xué)府繼續(xù)進(jìn)行科學(xué)研究打下了基礎(chǔ)。

表1 課程安排