高中生物STEM項目活動全過程開展的框架分析

滕孝花 朱浩文

【摘要】在STEM教育理念下，高中生物科技創新活動的開展，可以培養學生的探究能力，激發其揭示科學奧秘的熱情，掌握科學研究的一般方法，培養其團隊合作能力，從而最終提高學生的生物學核心素養。以“花生根莖水煮液對小白鼠血糖的影響”活動的開展為例，就高中生物STEM項目活動全過程開展的框架做一分析，從中窺見STEM活動的開展對學生思維和技能、情感及態度等方面的培養所發揮出的巨大促進作用。

【關鍵詞】高中生物 STEM項目活 科學素養

一、通過實驗探究培養學生的科學素養

首先，是實驗的準備工作。在實驗開始前，既要對實驗的全過程進行設計和論證，也要對實驗所用到的實驗儀器和材料做好充分的準備。“花生根莖水煮液對小白鼠血糖的影響”探究活動需要提前準備好對小鼠的血糖進行測定的動物血糖測試儀，這是必不可少的實驗儀器。

其次，是準備一定數量如100只小白鼠，考慮到實驗結果的客觀性，需準備兩組小白鼠，各組為50只，這兩組小白鼠在年齡、體重等方面的差距要控制在一定的范圍，還需讓雌雄數量相等。接著是對飼養液的調配，制備好“花生根莖水煮液”。

開展實驗的過程要遵循一定的程序。每天按時在同一時間給實驗組和對照組的小白鼠飼喂同樣的等量飼料，給予對照組提供正常的飲用水，而對于實驗組提供等量的花生根莖水煮液。每天固定在下午6點測定100只小白鼠的血糖數值，并做好記錄。實驗時間為1個月。

開展實驗探究是STEM活動的核心環節，在此過程中，鍛煉了學生的動手能力，也讓學生充分體驗和感受了科學研究的嚴謹性和規范性。

二、通過數據分析提升學生的科學素養

對數據進行加工和整理的過程使學生的思維從感性上升到了理性的層次。數據分析包括了數據的統計、數據的處理、數據的轉化、數據模型的構建等過程。在這一過程中，既要對實驗中記錄的100只小白鼠30天的血糖水平進行整理和分析，學習和使用科學的統計數據處理軟件，還要建立一定的數學模型，通過柱形圖、散點圖、折現圖、曲線圖等多種形式對數據進行可視化展現，從而獲得某種規律性的結論。學生通過數據轉化，運用分析推理，從不同的角度去發掘數據中的規律，避免了主觀臆測，能夠理性地按照科學的方法分析問題、發現問題，從而將科學、技術、數學、工程整合成一個有機的整體。學生還可以通過數據差異性的分析，找出各變量間的邏輯關系，從數據中發現問題的本質，進一步構建起一定的數學模型。以“花生根莖水煮液對小白鼠血糖的影響”活動的開展為例，學生通過對實驗組和對照組數據的比較，發現花生根莖水煮液飼喂小白鼠后的血糖水平與對照組差異明顯，并且其平均值低于對照組，從而能夠科學地得出結論。

三、通過對獲得的結論進行驗證體現STEM活動的價值

通過數據分析學生初步獲得結論：一定濃度的花生根莖水煮液對小白鼠的血糖水平具有一定的降低作用。但還有一些問題需要進一步明確：這個結論是否可靠？影響這個結論的客觀條件和主觀條件有哪些？本實驗中各變量之間的因果關系是什么？此結論是否具有普適性和通用性……一系列問題的解決還需按照一定的科學程序從方法、樣本、數據等諸多方面進行一一驗證，最終讓學生逐漸萌發一種新的探究欲望：追索天然植物對降血糖作用機理以及對其有效成分的開發利用。至此，通過“花生根莖水煮液對小白鼠血糖的影響”STEM活動在學生的心中埋下了科學研究的種子。

四、通過展示交流增強學生的社會意識

STEM活動都是與社會生活密切聯系，通過探究試圖解決一些社會問題。因而，通過展示交流，可以進一步增強學生的社會責任感。

展示交流的形式較多，可以通過撰寫小論文、展板、PPT報告、講座、論壇等形式進行。以撰寫小論文為例，此過程既是對學生思維的一次梳理，也是對學生語言文字表達能力的一種鍛煉，也是對學生科學論文撰寫能力的一種提升。每一種展示交流活動都是對學生能力的一種錘煉，也是對學生進行科學素養培養的一次契機。通過交流，既說明了活動的目的和方法，也探討了活動過程中的得失成敗，也將獲得的有價值的結論進行了宣傳，對人們的行為或生活提出了一些合理的建議，增強了社會責任感。

以上通過“素描”的形式就開展“花生根莖水煮液對小鼠血糖的影響”STEM項目活動的框架做一分析，從實驗探究獲取真實數據，運用科學、規范的統計方法對活動數據進行分析和檢驗，將科學、技術、工程和數學有效整合，彰顯了STEM教育理念的科學價值。在此，我們也有必要對STEM教育在生物學科的運用中做一延伸探討。我們有理由相信，隨著教育改革的不斷深入和評價體系的逐步科學和完善，STEM教育在生物學科廣泛運用的春天必然會來臨。

參考文獻：

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