構建STEM教育視野下生物課堂的“做中學”

劉江華

《全民科學素質行動計劃綱要實施方案》明確提出，在中學階段要增強學科間橫向配合，開展跨學科實踐探究活動。推進跨學科知識融合的STEM教育，有利于幫助學生打好扎實的學科基礎，培養學生創新意識和解決實際問題的能力，對于提高學生的科學素養具有重要意義。在此，以“由揭秘涼皮成分到測定種子中的有機物”的教學設計為例，探討如何在STEM教育視野下開展生物課堂的“做中學”。

一、教學設計原則

STEM教育不是科學、技術、工程、數學四門學科的簡單疊加，作為一種超越傳統的教育模式，它提倡通過基于項目的學習，促進學生運用跨學科的知識和技能解決實際問題，并在完成目標任務的過程中提升解決問題的能力。

“做中學”課堂教學設計，要體現以學生為中心的教育理念，融合科學、技術、工程、數學等不同學科的知識，要使學生能夠在特定問題情境下通過合作與反復實踐解決問題或完成任務。基于STEM教育所倡導的理念，同時考慮學生的學習特點，“做中學”的教學設計應遵循情境性原則、實踐性原則、生活性原則。教師只有明確了教學設計原則，才能更加合理、有效地利用相關教學資源開展項目研究，設計出需要運用不同學科知識才能解決的情境化的真實問題，調動學生探究學習的主動性，使其在探究與實踐中提高解決實際問題的能力。

二、教學目標設定

食品的安全與健康與每個人息息相關。涼皮是人們日常生活中常見的小吃，但它是健康的食品嗎？教師通過這一問題提出揭秘食物成分的任務，引導學生了解和掌握測定種子中有機物的方法，通過教學實現以下具體目標：利用跨學科知識解決實際生活中的問題（檢驗食物成分）;了解種子（制作涼皮的大大麥粉及其他農作物種子）中所含有機物的成份，明確綠色植物制造有機物的意義;掌握食品成分測定的技能;關注食品安全，愛惜農作物。

三、實施過程

1.知識與材料準備

聯系當前社會大家關注的食品安全問題，從很多學生喜歡并常見的小吃涼皮入題，通過以下驅動性問題激發學生學習與探究的興趣：涼皮是垃圾食品嗎？涼皮是用什么原材料做出來的？其中的主要成分是什么？怎樣制作涼皮？

學生需要帶著這些問題，網絡和書籍中搜索涼皮的由來及發展史，了解其原料及制作方法。教師要提前介紹一些相關知識，如：食物中主要營養成分（如淀粉、蛋白質、脂肪）及其驗證方法，包括化學試劑檢驗、肉眼觀察、顯微鏡觀察等。

活動涉及的學科領域包括：數學、科學、技術（食品制作技術）、工程（制作試劑與切片）。活動材料包括：面粉（普通面粉和高筋粉，主要成分為大麥）、油料農作物的種子（如玉米、蓖麻、大豆、花生等）、水、廚具（學生家中現成的工具）、量杯、酒精燈、石棉網、燒杯、試管、化學試劑（碘、雙縮脲）、制作切片的工具、顯微鏡。

2.活動過程

該項目要揭秘涼皮的成分并測定種子中的有機物，因此活動過程包括制作涼皮、測定涼皮原材料中的主要成分、測定不同種子中有機物成分等一系列子任務。整個項目的時間跨度為一個月，時間分配為：在每周一節的生物課上學習必要的學科知識，并完成搜集資料、檢測營養成分、討論、展示、分享、總結等活動，課后時間完成涼皮的制作。學生要記錄制作過程、實驗過程及檢驗結果。

【任務一】制作面皮，測定淀粉成分

要求學生根據在課堂上學到的知識，結合網絡或書籍中查到的制作涼皮的方法，在家中制作涼皮的主要組成部分，即面皮。在這一過程中，學生需要計算面粉和水的比例，將其調制成糊狀，并將面糊放在合適的容器中成形，然后將其蒸熟。學生要把一部分面皮及原材料（即面粉）帶到學校，展示自己的成品，并在實驗室中用碘液驗證原材料中的淀粉成分，制作淀粉裝片，在顯微鏡下觀察淀粉粒的形狀，記錄過程與結果。

【任務二】制作面筋，測定蛋白質成分

涼皮的另一個重要組成部分是面筋。學生根據查閱到的制作面筋的方法，在家中選用高筋粉制作面筋，并對原材料取樣，與面筋成品一起帶到學校。在實驗室里，學生要用教師統一提供的雙縮脲調配化學試劑，檢驗面筋原材料中蛋白質的成分，記錄過程與結果。

【任務三】測定不同種子中的脂肪成分

要求學生利用網絡或書籍查閱檢驗脂肪的方法，如觀察紙上的脂肪油跡;滴加蘇丹Ⅲ試劑呈橘紅色;將某種油料作物種子（如玉米、花生、蓖麻等）中的胚乳制成切片，在低倍顯微鏡下可見胚乳切片上或其周圍是否出現小油珠。由于制作涼皮的原料，主要來自小麥的種子，其中脂肪的含量較低，不易檢測出油脂。因此，學生可選擇身邊常見的其他植物的種子，測定其中的脂肪含量。由于再進一步了解還有哪些植物的種子或果實可以提取食用油，其原理和方法是什么，可拓展閱讀食用油的加工技術（http：//www.doc88.com/p-285604930033.html）。

3.評價與總結

在生物課上，學生會展示在家中制作涼皮（主要是面皮和面筋）的成果，請學生代表說明制作過程、遇到的困難及解決辦法，大家對普遍存在的問題進行討論，或分享解決方法，如面皮與面筋的成形問題、化學試劑配制比例的問題、顯微鏡切片制作中遇到的問題等。

教師要做出最終總結：既然涼皮是用米或面做的，面皮的主要成分是淀粉，面筋的主要成分是蛋白質。《本草綱目》上記載：米能養脾，麥能補心。因此涼皮不是垃圾食品。還有人曾打趣地說它“冬天吃面皮能保暖，夏天吃能消暑，春天吃能解乏，秋天吃能去濕”，可謂四季皆宜的無公害食品。綠色植物通過光合作用制造有機物，不僅完成了自身的生長、發育與繁殖，也為其他生物提供了食物來源或營養，為生命活動提供了能量。使包括人類在內的很多生物在這個星球上得以生存。所以，在享受植物帶來的諸多利益時，我們一定要保護它們、愛惜它們，珍惜它們和我們共同的生存環境。

4.課后延伸與課外拓展

鼓勵學生在家中進一步實踐涼皮制作的其他步驟，包括制作面皮、面筋、調制各種配料等，最終制作出一份真正涼皮，請家人品嘗后給予評價。將活動主要過程拍照記錄，在班級中進行交流與展示。

在這一項目中，學生不僅知道了涼皮的主要成分，還學會了涼皮的制作方法，掌握了測定種子主要成分的方法。學生在展示與交流中可能還產生了新的問題或想法，對這些問題或想法的討論，促進了學生進一步探究的欲望，推動項目提升到了一個新的高度。

（責任編輯 ? 郭向和）