基于核心素養培養的初中生物STEM項目活動開展

董強

【摘要】隨著社會科學技術的持續發展，新時期人才培養的要求也在逐步提高。為了培養出社會所需要的高素質綜合型人才，教師在各階段教育教學中，必須對傳統的教學方法進行創新。文章從核心素養培養的角度出發，基于STEM教育理念對初中生物教學活動的開展進行深入的探討研究，以促進初中生物教學水平的提升，推動素質教育的有效落實。

【關鍵詞】核心素養;STEM教育;初中生物;生物教學

由于長期受應試教育的影響，我國初中生物教學往往偏重于理論知識，導致學生實踐操作和創新探索能力的發展受到了極大的限制。新課程改革以來，如何有效培養學生的動手能力成為初中生物教學的一項關鍵問題。對此，教師可以將近些年來在國內興起的STEM教育引入初中生物教學中，通過實踐探索活動培養學生的核心素養。

一、核心素養與STEM教育

1.核心素養的內涵

核心素養是指學生應具備符合終身發展和社會發展需要的必備品格和能力，除了基本的個人修養、社會意識，還包含了自主發展、創新實踐等方面的內容，兼顧學科基礎、社會生活及個人發展等多個方面。在學科教育中，核心素養可以為課程教學提供導向，使教學功能得到最大限度的發揮。它能夠有效推動不同學科之間的融通，改變傳統教學以知識掌握為核心的局面，促進學生綜合素質的發展。

2.STEM教育

STEM教育的內容包括科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）及數學（Mathematics）四個方面，即通過這四方面內容的整合為教育教學活動提供指導，打破傳統固化的教育教學思維，促使學生思維多向發展。其中，科學所體現的是一種質疑和探索的精神，技術代表了人類所創造的方法及技能，工程則是指人類的物質實踐活動，數學表現了世界空間形式和數量關系，有利于邏輯思維能力的培養。上述四項內容之間存在緊密的聯系，數學可以為科學探索提供工具，科學為數學應用提供平臺，數學與科學共同構成了工程實施的基礎，技術則為工程實施提供了硬件支撐，同時在工程中也可能會誕生新的技術種類。

STEM教育中所體現的科學、技術、工程和數學等項之間的聯系，幾乎囊括了所有學科的特點，實現知識獲取、方法工具利用以及創新探索等環節的高度整合，這對于學生綜合素質的培養具有重要的作用。具體體現在以下四個方面。

首先，STEM教育可以加強人們對數學、科學等理科教育的重視，使得學校投入更多的資源來支撐技術教育項目的開展。其次，技術、工程等內容所具有的顯著實踐性特征，可以促進學生實踐探索能力的培養。再次，STEM教育的引入，可以加快推動教育改革的落實，幫助學生對多學科知識內容進行整合，形成完善的系統結構，打破學科壁壘。最后，STEM教育可以為社會發展培養出更多的高素質綜合型人才。

二、基于核心素養培養的初中生物STEM活動項目設計

1.活動設計思路

基于STEM教育理念及核心素養培養的要求，現將教學活動項目設計為六個步驟：第一步創設生動具體的問題情境;第二步對科學概念進行解讀，使學生熟悉了解教學內容;第三步進行實踐活動設計，包括活動原理、過程、工具材料等;第四步拓展延伸，引導學生進行深度思考，拓寬學科領域;第五步進行評價，檢驗學生的STEM學習效果;第六步進行課后作業布置，幫助學生鞏固學習成果。

在問題情境創設階段，為了使學生對情境產生真切感受，教師不能簡單地利用文字，應適當地配合圖片或視頻進行詳細說明。

在概念解讀階段，教師要結合教學內容對相關概念進行梳理，但不要做詳細深入的解釋，否則將失去探索的意義。

在實踐活動階段，教師應根據主題確定活動的目標，包括知識技能和情感態度價值觀方面的提升。在此基礎上進行活動設計，使活動目標和教學內容緊密聯系起來，突出科學原理以及重點內容。活動步驟要具備精密的邏輯，且盡量做到詳細和清晰。在實踐活動過程中，教師要注意安全防范工作。

在拓展延伸環節，教師應引導學生結合實踐活動過程對其中蘊含的科學道理進行思考，以及對實踐和理論進行融會貫通。

在評價環節，教師要從多方面入手對學生STEM學習的成果進行綜合評價。

在作業布置環節，必須要能引起學生在課后進行反思，使其能夠從實踐活動中獲得提升。

2.案例分析

本文結合蘇教版初中生物七年級上冊第三單元“綠色植物”的相關內容設計了“神奇葉脈”的課堂活動，幫助學生深入了解綠色植物葉子的內部結構。

首先，在導入環節，教師需要播放預先制作的PPT文件，通過圖、文、聲結合的方式引出課程，并提出問題：“一片完整的葉子主要由哪幾部分構成？它們的功能各是什么？”根據圖片，學生會發現葉片多呈現出左右對稱的形式，且紋路排列十分整齊，那就是葉脈。教師可據此引出主題——神秘葉脈。

其次，教師要對相關概念和原理進行簡要的介紹，涉及的內容包括葉脈、葉肉、堿液等，讓學生明白本課包含的一些基本概念。其中，教師要重點介紹葉脈的成分，闡述葉片的內部結構以及葉脈在其中發揮的作用。

再次，教師要根據葉脈纖維素堅韌、不易被堿解的特點，進行葉脈書簽制作的活動。這項活動的設計目標是讓學生了解多學科知識的交互融通，拓展學生的知識面，開闊其視野，同時使學生在活動中能夠不斷發現困難并解決困難，實現潛能的激發。首先，學生要預先收集自己喜歡的葉片。其次，在活動開始前，教師要向學生介紹實驗用到的器材以及堿溶液的制作方法，并計算出所需使用的氫氧化鈉量。制作過程如下：將采集的葉片放置到有堿溶液的器皿中煮沸，時間為10～15分鐘，直到葉片變色、葉肉黏稠為止。在此過程中，要適當進行攪拌，避免堿溶液中的葉片疊加堆積，保障其受熱均勻。針對這一操作，教師可以設置問題，讓學生觀察葉片在煮沸過程中的變化情況，思考為什么要進行攪拌操作。撈出葉片之后，要使用流水進行沖刷，之后放入盛放清水的解剖盤中，使用牙刷輕輕刷去殘留的葉肉。在此環節，學生會遇到不同的情況，如一些葉子的葉脈和葉肉可以輕易分離，而有的葉子則無法分開。教師可以組織學生從葉片的種類、受熱情況、用力大小等方面對這種差異性進行探討分析。

最后，將刷好的葉片置入堿溶液中進行漂白并再次沖洗，根據自己的喜好涂刷不同顏色的燃料，獲得成品。上述整個過程涉及生物、化學、數學、藝術等多個學科知識的應用，同時鍛煉了學生的動手操作能力。

在活動結束后，教師可以在班級上展示一些優秀的作品，并組織學生對活動體驗進行總結，發表自己在活動中的收獲。之后，教師可以鼓勵學生在課后查閱相關資料，充分發揮自主創新意識，進行新型書簽的制作，做到學以致用。

縱觀整個活動，相較于傳統教學，學生們更喜歡通過這種親自動手操作的實驗方式接受知識，課堂教學效果也更加顯著。但活動中也暴露出了一些問題，如課前準備不足、學生動手能力較差、在操作中容易出現失誤、打翻實驗器材等。

【參考文獻】

[1]王真真.基于STEM教育在初中生物的教學研究[J].科幻畫報，2019（07）：142+144.