STEM教育與初中生物整合的實(shí)踐研究

熊拾蓮

摘 要 傳統(tǒng)模式下的生物教學(xué)過多注重提升學(xué)生的應(yīng)試成績(jī)，對(duì)于學(xué)生需要具備的生物學(xué)科素養(yǎng)缺少重視，導(dǎo)致學(xué)生缺少學(xué)習(xí)空間去實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展，學(xué)生的思維能力與創(chuàng)新能力受到了限制。STEM理念下的生物教學(xué)以“任務(wù)為主線，教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體”為原則，教師在教學(xué)情境下提出問題，將STEM 學(xué)科知識(shí)整合到生物核心任務(wù)中，學(xué)生以實(shí)踐的方式運(yùn)用STEM實(shí)現(xiàn)思考、討論與交流，以具有解決生物實(shí)際問題的能力，不斷提升學(xué)科素養(yǎng)。學(xué)生對(duì)于問題的解決，教師發(fā)揮指導(dǎo)、檢查、監(jiān)督和評(píng)價(jià)作用。

關(guān)鍵詞 STEM教學(xué) 初中生物 學(xué)科整合

中圖分類號(hào)：G633.91文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

STEM教育體現(xiàn)出跨學(xué)科教學(xué)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)與學(xué)生自主探究的結(jié)合，學(xué)生借助所學(xué)的知識(shí)參與具體的實(shí)踐，有利于提升學(xué)生綜合知識(shí)的應(yīng)用能力。在初中生物教學(xué)中，教師要注重發(fā)揮STEM教育理念的優(yōu)勢(shì)，提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)STEM教育與初中生物整合。

1 STEM教育的引入

STEM 包括了科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）四方面的內(nèi)容，這種教育方式提倡實(shí)現(xiàn)不同的學(xué)科之間的融合，教育目標(biāo)是提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)。STEM 教育素養(yǎng)實(shí)現(xiàn)了科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等不同學(xué)科知識(shí)的相互結(jié)合，學(xué)生獲得教育包括提問、設(shè)計(jì)、分析、推斷和運(yùn)算，有利于提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)。STEM源于美國(guó)，被公認(rèn)為是提升國(guó)家綜合實(shí)力的關(guān)鍵。STEM教育不是分立學(xué)科的，而是在解決真實(shí)問題的場(chǎng)景應(yīng)用跨學(xué)科的知識(shí)，讓學(xué)生可以零散知識(shí)變成互相聯(lián)系的整體，實(shí)現(xiàn)了跨學(xué)科的學(xué)習(xí)，因此有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。

2 STEM教育與初中生物整合的必要性

STEM教育與初中生物整合可以提升學(xué)生探究生物問題的能力，這也是生物學(xué)習(xí)中需要掌握的重要技能。生物的學(xué)習(xí)需要保證思維的嚴(yán)謹(jǐn)性與邏輯性，需要有邏輯推理能力，數(shù)據(jù)分析能力等。學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)是解決生物問題的基礎(chǔ)，教師在教學(xué)中要結(jié)合教材的內(nèi)容與學(xué)生的認(rèn)知條件，采取有效措施提升學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的提升。學(xué)生具備了生物科學(xué)素養(yǎng)有利于深入理解生物概念，有利于全面掌握教材中的知識(shí)點(diǎn)，提升學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。STEM教育與初中生物整合也體現(xiàn)出生物觀，生物觀有利于生物概念的形成，體現(xiàn)出邏輯推理能力。借助歸納、類比、演繹多種科學(xué)方法，可以形成條理化、層次化的生物觀。生物科學(xué)素養(yǎng)還有利于學(xué)生提升解決現(xiàn)實(shí)生活的能力，借助生物觀去思考現(xiàn)實(shí)問題，應(yīng)用生物方法解決問題，因此生物科學(xué)素養(yǎng)具有實(shí)用價(jià)值。

3 STEM教育與初中生物整合的教學(xué)實(shí)踐

3.1整合科學(xué)知識(shí)提升學(xué)科素養(yǎng)

生物學(xué)是自然科學(xué)。科學(xué)素養(yǎng)是指學(xué)生在現(xiàn)實(shí)生活中可以應(yīng)用理論知識(shí)、方法和技能解決實(shí)際問題，在實(shí)踐中理解科學(xué)的本質(zhì)，幫助學(xué)生形成辯證唯物主義觀，形成學(xué)科素養(yǎng)。學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)需要通過對(duì)自然現(xiàn)象的調(diào)查研究，形成系統(tǒng)的、批判性的結(jié)論。在生物教學(xué)中，教師要有意識(shí)學(xué)生經(jīng)歷此過程。生物教材中的內(nèi)容體現(xiàn)了辯證唯物主義觀。比如生物體結(jié)構(gòu)在進(jìn)化中與功能實(shí)現(xiàn)了適應(yīng);生物器官的代謝活動(dòng)存在相互依存的關(guān)系，表現(xiàn)為對(duì)立統(tǒng)一;生物的進(jìn)化依據(jù)了簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從低等到高等的發(fā)展規(guī)律。教師對(duì)于生物教材涉及到的理論可以通過學(xué)生的實(shí)踐實(shí)現(xiàn)科學(xué)知識(shí)的整合，以提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。比如饅頭是北方地區(qū)主食。學(xué)生都見過家里蒸饅頭的過程，但是親自嘗試過的學(xué)生不多。教師可結(jié)合酵母菌發(fā)酵的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生實(shí)踐饅頭制作。發(fā)酵過程由于產(chǎn)生了新物質(zhì)，是化學(xué)變化。蒸饅頭涉及到水的沸騰、能量的傳遞、散失。因此蒸饅頭涉及到化學(xué)知識(shí)與生物知識(shí)。學(xué)生借助實(shí)踐實(shí)現(xiàn)了不同學(xué)科內(nèi)容的整合。

3.2整合技術(shù)以提升學(xué)生的實(shí)踐能力

技術(shù)是STEM教育中的重要內(nèi)容。學(xué)生通過參與技術(shù)活動(dòng)，可以獲得技能，掌握解決問題的思維。因此教師要注重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)的功能，通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)技術(shù)的重要作用，擴(kuò)展學(xué)生的技術(shù)思維。生物課程包括多方面的技術(shù)內(nèi)容，包含常用生物實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)等、還包含了信息技術(shù)，如數(shù)據(jù)處理軟件的使用等。在生物教學(xué)中，教師要結(jié)合實(shí)際情況多方面整合技術(shù)手段，為學(xué)生提供多樣化的技術(shù)資源，以傳授技術(shù)思想與方法，提升學(xué)生的實(shí)踐能力。如學(xué)生在種植實(shí)踐中可以理解合理密植的重要作用。在去除雜草的過程中理解生物存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，在實(shí)踐中對(duì)課本內(nèi)容加以深化，提升了學(xué)生實(shí)踐能力。STEM教育體現(xiàn)為解決實(shí)際問題的能力，生物問題融于生活中。生物的學(xué)習(xí)也是為了在生活中得到應(yīng)用。所以教師的教學(xué)在要讓生物回歸到生活中，實(shí)現(xiàn)課內(nèi)、課外的共同作用，要有“大生物”教學(xué)觀，實(shí)現(xiàn)生物知識(shí)與生活的緊密聯(lián)系，讓學(xué)生掌握解決實(shí)際問題的基本方法。比如教師可以借助《葡萄酒的制作》、《泡菜的制作》來(lái)提升學(xué)生的生物技術(shù)。《葡萄酒的制作》、《泡菜的制作》涉及到發(fā)酵技術(shù)，包含了微生物特性的相關(guān)知識(shí)。學(xué)生通過實(shí)踐可以深入理解微生物的特性。教師針對(duì)生物教學(xué)整合技術(shù)，開闊了學(xué)生知識(shí)視野，也理解食品工業(yè)中的發(fā)酵技術(shù)，在培養(yǎng)能力的同時(shí)關(guān)注工業(yè)技術(shù)。

3.3整合工程思想形成學(xué)科素養(yǎng)

STEM教育中的工程思想就是讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，并有效地解決問題，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作的能力，讓學(xué)生形成工程思維，并強(qiáng)化創(chuàng)新能力，在體驗(yàn)獲得科學(xué)發(fā)現(xiàn)，嘗試探究成功的快樂。生物工程思想可以理解為解決實(shí)際問題的工具，解決問題需要借助特定思維。因此在教學(xué)中需要教師加（下轉(zhuǎn)第129頁(yè)）（上接第127頁(yè)）強(qiáng)訓(xùn)練學(xué)生的獨(dú)立思考能力，具備主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題的能力。 古人對(duì)于教育提倡“學(xué)起于思，思源于疑”。學(xué)生不會(huì)獨(dú)立思考問題難以實(shí)現(xiàn)問題的有效解決。教師在教學(xué)中對(duì)于學(xué)生的質(zhì)疑加以鼓勵(lì)，鼓勵(lì)學(xué)生敢于發(fā)問，敢于表達(dá)真實(shí)的想法。針對(duì)工程素養(yǎng)，需要教師系統(tǒng)地、創(chuàng)造性將生物與工程思想加以整合，讓學(xué)生初步理解工程設(shè)計(jì)的方法。工程設(shè)計(jì)思想與課堂教學(xué)的整體在現(xiàn)實(shí)生活具有實(shí)用性，學(xué)生有意義的情境中理解知識(shí)，提升個(gè)人的批判性思考能力。比如《葡萄酒的制作》，選取的內(nèi)容貼近學(xué)生的現(xiàn)實(shí)生活，對(duì)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)理論解決工業(yè)現(xiàn)實(shí)問題具有影響作用。教師對(duì)于教學(xué)內(nèi)容的講授要注重對(duì)知識(shí)的梳理，提煉要點(diǎn)。針對(duì)教學(xué)內(nèi)容要結(jié)合學(xué)科素養(yǎng)的要求，對(duì)相關(guān)內(nèi)容加以融合，避免內(nèi)容重復(fù)。優(yōu)化課程體系后，知識(shí)脈絡(luò)要保證清晰，還要突出重點(diǎn)、難點(diǎn)。教學(xué)還要保證內(nèi)容的實(shí)用性。教師要結(jié)合課程的知識(shí)點(diǎn)，以保證內(nèi)容針對(duì)性，讓學(xué)生在實(shí)踐中獲取知識(shí)，提升學(xué)生解決問題的綜合能力。

3.4整合數(shù)學(xué)思想掌握數(shù)學(xué)方法

在生物的教學(xué)中，教學(xué)不僅要考慮到如何使學(xué)生掌握相關(guān)的內(nèi)容，還要融入數(shù)學(xué)思想。學(xué)生的學(xué)習(xí)不僅要理解生物知識(shí)，還要形成數(shù)學(xué)人文思想。生物教師針對(duì)STEM教育的應(yīng)用，要考慮到滲透數(shù)學(xué)人文思想，讓學(xué)生建立數(shù)學(xué)思維。比如細(xì)胞在分裂過程中，數(shù)量會(huì)以幾何倍數(shù)在增長(zhǎng)。教師的教學(xué)可以引入數(shù)學(xué)思維，幫助學(xué)生深入理解細(xì)胞分裂中數(shù)量的變化趨勢(shì)。在數(shù)學(xué)人文的培養(yǎng)過程，教師要考慮如何激發(fā)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維，讓學(xué)生具備使用數(shù)學(xué)方法解決生物問題的思維方式，學(xué)生具有了數(shù)學(xué)素養(yǎng)，在生物問題解決會(huì)有意識(shí)利用數(shù)學(xué)知識(shí)。對(duì)于學(xué)生的數(shù)學(xué)素質(zhì)，教師要讓學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)方法，學(xué)生在借助探究生物知識(shí)，掌握數(shù)學(xué)方法，借助數(shù)學(xué)模型分析問題。比如《葡萄酒的制作》中的溫度變化曲線是典型的數(shù)學(xué)問題。 教師在教學(xué)中要研究數(shù)學(xué)方法的應(yīng)用，以提高學(xué)生的推理歸納、數(shù)形結(jié)合等數(shù)學(xué)能力。還可以讓學(xué)生結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)理解生態(tài)平衡的曲線圖，這種方法實(shí)現(xiàn)了數(shù)學(xué)知識(shí)與生物知識(shí)的融合作用，提升了學(xué)生用數(shù)學(xué)方法解決生物問題的主動(dòng)意識(shí)。

4結(jié)束語(yǔ)

STEAM教育與初中生物整合可以讓學(xué)生基于學(xué)科興趣和生活實(shí)踐理解學(xué)科，為實(shí)踐和探究創(chuàng)造了條件，有助于學(xué)科素養(yǎng)的提高。STEAM教育可以讓學(xué)生在生物學(xué)習(xí)中打破“死讀書、讀死書”的桎梏，可以培養(yǎng)自主思考能力，提升學(xué)習(xí)的思想深度。STEAM教育與初中生物整合還需要不斷摸索和實(shí)踐，還需要生物教師在教學(xué)實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

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