在高中生物復(fù)習(xí)課教學(xué)中應(yīng)用STEM課程理念的嘗試

鄺秋婷

摘要：對(duì)于在高中復(fù)習(xí)課中遇到的一些問題，筆者逐漸嘗試應(yīng)用STEM課程理念，通過項(xiàng)目來組織課堂教學(xué)，以學(xué)生為主體，培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)靈活應(yīng)用能力、實(shí)驗(yàn)探究能力、綜合分析能力等。

在高中生物復(fù)習(xí)課教學(xué)中，我們常常遇到一些改編課本實(shí)驗(yàn)的題型，學(xué)生開始時(shí)無從下手，形成一大難題。筆者查閱了相關(guān)文獻(xiàn)得到啟發(fā)，逐漸嘗試應(yīng)用STEM課程理念，通過項(xiàng)目來組織課堂教學(xué)，它以教學(xué)目標(biāo)為指向，以項(xiàng)目為主線，以學(xué)生為主體，使學(xué)生以學(xué)習(xí)小組的形式相互協(xié)作的實(shí)踐活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)靈活應(yīng)用能力、實(shí)驗(yàn)探究能力、綜合分析能力等。

1實(shí)施過程

筆者在教學(xué)實(shí)踐中實(shí)施的策略主要是把這些問題可以進(jìn)行轉(zhuǎn)化為各種探究性的項(xiàng)目，可以分解為以下兩種類型。

1.1模仿性探究

由于科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，我們在做題的過程中，往往會(huì)遇到一些以最新的科學(xué)研究為背景而創(chuàng)設(shè)的新情境中進(jìn)行考察，這類型的題目基于課本知識(shí)，同時(shí)考察學(xué)生的生命觀念、科學(xué)思維、社會(huì)思維等生物學(xué)科核心素養(yǎng)。筆者以兩個(gè)全國I卷的題為例，應(yīng)用STEM課程理念發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。

在2017年的全國I卷第29題，題干信息“根據(jù)遺傳物質(zhì)的化學(xué)組成，可將病毒分為RNA病毒和DNA病毒兩種類型……請利用放射性同位素標(biāo)記的方法，以體外培養(yǎng)的宿主細(xì)胞等為材料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以確定一種新病毒的類型……”。對(duì)于這類型開放性強(qiáng)的探究題，學(xué)生往往無從下手，然而在現(xiàn)在的高考中對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力等方面學(xué)科素養(yǎng)的考察還是比較多，因而學(xué)生也不能完全放棄，筆者通過STEM教學(xué)理念，把這個(gè)題目作為學(xué)生探究的一個(gè)小項(xiàng)目，讓學(xué)生分組討論解決。在引導(dǎo)的過程中，對(duì)于班上基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)，實(shí)驗(yàn)?zāi)芰^強(qiáng)的學(xué)生提出，這題干與課本必修二赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)相類似，可以模仿課本這一實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究，同時(shí)，題干中也有非常多的信息：實(shí)驗(yàn)的方法為放射性同位素標(biāo)記法，實(shí)驗(yàn)材料是體外培養(yǎng)的宿主細(xì)胞等。筆者在學(xué)生提出的這幾點(diǎn)內(nèi)容在黑板上進(jìn)行了列舉整理，然后讓學(xué)生分組進(jìn)行討論，寫出實(shí)驗(yàn)基本步驟以及預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論。通過討論，筆者展示小組的實(shí)驗(yàn)思路，其中有一小組用32P，其他小組的學(xué)生就沸騰了，七嘴八舌的發(fā)言否定，筆者讓其中一個(gè)小組發(fā)言：用32P標(biāo)記，P是DNA和RNA共有的元素，因而實(shí)驗(yàn)結(jié)果如果出現(xiàn)放射性，并不能說明放射性是DNA還是RNA。筆者趁機(jī)總結(jié)：這說明這個(gè)題能不能完全照搬課本的實(shí)驗(yàn)？答案是不能的，當(dāng)然，這個(gè)題的探究思路和噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)是類似，關(guān)鍵是要區(qū)分開DNA和RNA，因而，本題我們應(yīng)該用帶有放射性的胸腺嘧啶和尿嘧啶來區(qū)分。學(xué)生恍然大悟，課本的實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵是掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路和方法。

教師小結(jié)：把這一題應(yīng)用STEM課程理念轉(zhuǎn)化成探究的小項(xiàng)目，明顯提升的學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，經(jīng)過這次的探討，學(xué)生掌握了一類型的探究實(shí)驗(yàn)的方法，同時(shí)，在后期的訓(xùn)練中，避免了學(xué)生的畏難情緒，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類的題目不能完全空白。

在2018年的全國I卷第6題中，題干信息“某大腸桿菌能在基本培養(yǎng)基上生長，其突變體M和N均不能在基本培養(yǎng)基上生長……將M和N在同時(shí)添加氨基酸甲和乙的基本培養(yǎng)基中混合培養(yǎng)一段時(shí)間后，再將菌體接種在基本培養(yǎng)基平板上，發(fā)現(xiàn)長出了大腸桿菌（x）的菌落”，學(xué)生在看到這樣的題干時(shí)，無從下手，筆者引導(dǎo)學(xué)生回憶課本已有的實(shí)驗(yàn)，有學(xué)生想起必修二第3章第1節(jié)艾弗里的肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，還有學(xué)生想到了基因工程育種。筆者讓學(xué)生分組討論，然后說出各自的理由，加深對(duì)題干的理解。

設(shè)想一的小組提出兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的共同點(diǎn)和差異：發(fā)生了遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)移，因而可以理解新出現(xiàn)的大腸桿菌（x）是由M的遺傳物質(zhì)進(jìn)入到N內(nèi)或是N的遺傳物質(zhì)進(jìn)入到M內(nèi);但是也有不同點(diǎn)，課本的艾弗里的實(shí)驗(yàn)是轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，當(dāng)S型菌的遺傳物質(zhì)進(jìn)入R型菌內(nèi)就使R型菌轉(zhuǎn)化成S型菌;但本題中不是轉(zhuǎn)化，而是兩種遺傳物質(zhì)混合，共同控制。

設(shè)想二的小組提出兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的共同點(diǎn)和差異：根據(jù)題干，新出現(xiàn)的大腸桿菌（x）是由M和N的混合后產(chǎn)出，并且可以在基礎(chǔ)培養(yǎng)基上生長，說明大腸桿菌X可以產(chǎn)生氨基酸甲和氨基酸乙，具有有兩種菌的性狀，因而類似于基因工程中，把兩生物的性狀進(jìn)行集中，屬于基因重組;但本題中不是基因的片段的整合，而是兩個(gè)個(gè)體全部基因的混合。

教師小結(jié)：通過對(duì)比分析，學(xué)生能重新鞏固課本的兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)，并加強(qiáng)了知識(shí)的靈活應(yīng)用，也加強(qiáng)了審題能力，學(xué)生的小組合作效果也很好。

1.2轉(zhuǎn)化為模型

在進(jìn)行復(fù)習(xí)的過程中，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)于一些課本的抽象概念很模糊，為了解決這一問題，筆者應(yīng)用STEM課程理念的嘗試把這些知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為模型。模型包括數(shù)學(xué)模型和物理模型，而解決抽象概念和知識(shí)點(diǎn)，筆者嘗試的是轉(zhuǎn)化為物理模型。比如在復(fù)習(xí)必修三第5章第2節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)“能量流動(dòng)的傳遞效率”這一知識(shí)點(diǎn)時(shí)，由于內(nèi)容抽象，學(xué)生難以理解，因而筆者把這一內(nèi)容轉(zhuǎn)換為構(gòu)建能“量流動(dòng)物理模型”，并以此作為一個(gè)項(xiàng)目分給各個(gè)小組進(jìn)行解決。筆者引導(dǎo)學(xué)生用彩色的卡紙來進(jìn)行，不同營養(yǎng)級(jí)可以用不同顏色的紙片來代表，能量的多少可以用紙片的面積大小來表示，如：生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)者固定的太陽能可以用20cm×20cm的黃色紙片表示，初級(jí)消費(fèi)者同化量用紅色紙片代表，次級(jí)消費(fèi)者同化量用綠色紙片代表，三級(jí)消費(fèi)者同化量用棕色紙片代表，若能量傳遞效率10%計(jì)算，則生產(chǎn)者（400）、初級(jí)消費(fèi)者（40）、次級(jí)消費(fèi)者（4）、三級(jí)消費(fèi)者（0.4），學(xué)生相應(yīng)構(gòu)建紙片模型。進(jìn)而把每個(gè)紙片進(jìn)行拆分和回拼，學(xué)生能夠理清兩個(gè)基本公式：即初級(jí)消費(fèi)者同化量=次級(jí)消費(fèi)者同化量+初級(jí)消費(fèi)者呼吸消耗+分解者分解+未被利用;生產(chǎn)者同化量=初級(jí)消費(fèi)者同化量+生產(chǎn)者呼吸消耗+分解者分解+未被利用。

教師小結(jié)：通過模型的探究，學(xué)生能進(jìn)一步理解課本的知識(shí)，同時(shí)操作能力等也得到了很好的提升。

2教學(xué)反思

筆者在教基礎(chǔ)年級(jí)時(shí)，也嘗試過用一兩節(jié)課的時(shí)間讓學(xué)生把一些在課本中的探究或者知識(shí)的疑惑轉(zhuǎn)化為一個(gè)項(xiàng)目去進(jìn)行探究，實(shí)現(xiàn)STEM的教學(xué)，雖然這樣的上課模式能很好的培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)，但是耗時(shí)長，往往一節(jié)課是解決不了，需要更多地延伸到課后，然后下一節(jié)課再進(jìn)行匯總小結(jié)，因而在高三緊張的復(fù)習(xí)中，我們難以按照這樣的模式進(jìn)行授課，而把這一模式再縮小化，形成一個(gè)個(gè)的小項(xiàng)目進(jìn)行探究，一方面能很好的解決遇到的問題，另一方面也能圍繞已有知識(shí)發(fā)現(xiàn)新問題，使復(fù)習(xí)過程不再枯燥無味，在這過程逐步鞏固知識(shí)，同時(shí)還能培養(yǎng)學(xué)生的探究能力、實(shí)踐能力等生物學(xué)科素養(yǎng)，通過一輪復(fù)習(xí)的時(shí)間，最終取得的效果良好。在以后的教學(xué)中，筆者會(huì)繼續(xù)學(xué)習(xí)探索，繼續(xù)實(shí)踐，以提高學(xué)生的生物學(xué)科素養(yǎng)和教學(xué)有效性。