基于STEM理念的教學課例研究
——以“制作酸奶”為例

王 燕

（湖南幼兒師范高等專科學校 湖南常德 415000）

STEM教育是一種基于對科學、技術、工程、數學等方面人才需要、強調跨學科的學習模式。和傳統單一學科教育相比，STEM教育重實踐，將重心放在特定的具體問題或項目上，鼓勵以工程思維解決現實世界的問題，強調知識的綜合運用，注重創新性思維和綜合素質的培養。本文將STEM教育理念運用于常規的生物課程教學過程中，以期優化課堂教學，為STEM教育的本土化探索提供思路。

一、教學設計的基本流程[1]

以“自主、合作、探究”為主的探究式學習充分發揮學生的主體性，有助于深入理解和掌握相關的知識與技能，培養創新思維和能力。本文在探究式教學的基本模式基礎上融入STEM進行教學[2]，流程如圖1。

圖1 教學流程圖

二、基于STEM理念的課程設計

（一）課程教學目標的描述

依據科學素養培養總目標，本課例的教學目標[3]可以分解如表1所示。

表1 “酸奶的制作”教學目標分解

（二）教學過程

教學環節一：創設情境，引出主題

（1）教師播放動畫，創設情景：今年你家附近的一個奶牛場鮮奶產量大幅提升，導致每天有大量牛奶滯銷。有人提議可以將剩余的鮮奶加工制成酸奶，但是老板不知道如何制作酸奶，他向你尋求幫助，希望你能幫他出具一份酸奶制作的工藝流程。（2）教師提出問題：想要制作酸奶，我們需要知道哪些知識呢？（3）組織學生觀看視頻，思考并寫出由鮮奶制成酸奶過程中需要了解的知識以及需要解決的問題。

【設計說明】創設情境可以讓學生在一定的情境中激發已有的相關經驗，促進新知識的建構[4]。通過創設牛奶過剩滯銷這一問題情景，可有效地將學生注意力聚焦到“探究酸奶的制作工藝”這一具有挑戰性的工程問題上來。

教學環節二：明確生物知識核心概念[5]

（1）學生在教師的指導下思考提出問題，教師整理補充并記錄：①酸奶的成分和制作原料；②酸奶的制作原理；③乳酸菌的代謝和特點；④乳酸菌種類及其制備；⑤酸奶制作的傳統工藝流程；⑥影響酸奶品質的因素。（2）展示學習任務評價標準量表，按小組分派任務，組織學生以小組為單位通過閱讀書籍資料、文獻資料，網頁搜索等方式進行自主探究、組內交流。（3）組織各小組代表展示小組學習成果，教師及時作出評價并為小組計分，對于學生搜集不完整的內容及時予以補充并講解。（4）組織學生對其他小組代表的成果提問，在提問、交流的過程中加深對相關內容的認識和掌握。

【設計說明】新課程標準強調學生為主體，教師為主導，要求在教學過程中將學習的主動權還給學生，充分發揮學生的主體性。在這一環節中，通過任務驅動法調動學生探究的積極性，在這個過程中，學生獲得的知識不是老師灌輸給他們的，而是通過主動學習而獲得的。這一過程不僅加強了學生搜索和處理信息的能力，更增強了學生解決問題的能力。

教學環節三：小組協作設計、實施方案

（1）播放并講解工廠制作酸奶的傳統工藝流程，引導學生思考問題[6]影響酸奶品質的因素有哪些？（2）引導學生回憶酸奶制作過程并說出影響酸奶品質的因素，并記錄。（3）展示酸奶工藝條件的感官評分標準（參照國標—GB2742—85所列項目制定）（4）引導學生以小組為單位進行頭腦風暴，探究酸奶制作的工藝流程問題[6，7]：①制作酸奶時要不要放糖？放哪種糖？②用于制作酸奶的乳酸菌用哪種效果好，用量是多少？③發酵時間設置多長？④發酵溫度設置多少度？（5）引導學生根據本環節步驟（4）探究的工藝流程問題設計具體的實驗實施方案。在此過程中提示如下：要充分考慮變量范圍設置的合理性；一般先進行單因素實驗。（6）提醒學生實驗操作過程中注意安全以及操作的規范性，指導學生在課后以小組為單位開展試驗。

【設計說明】本環節主要有酸奶制作工藝探究方案的制定和酸奶制作工藝方案的實施兩個活動，其中后者需要學生課下完成。基于STEM教育的設計性和體驗性，本環節讓學生經歷提出問題——作出假設——設計并實施實驗——記錄分析——得出結論的過程，培養學生方案設計能力、實驗操作能力和科學思維能力。

教學環節四：記錄與分析數據

（1）學生開展實驗探究并記錄，定時觀察實驗現象，通過拍照、錄段視頻等方式記錄變化情況。實驗過程中教師時時關注學生實驗實施情況，及時提供幫助和支持。（2）實驗完成后學生收集實驗數據并對實驗數據進行分析，從而篩選出最優的酸奶制作工藝流程參數。對于效果不理想的小組分析原因、完善方案，重新實驗并記錄數據。

【設計說明】基于STEM教育的跨學科性和協作性，讓學生以小組為單位實施實驗、觀察實驗變化、記錄實驗結果，運用統計學相關知識分析并確定酸奶制作工藝最優參數。通過此過程能夠充分調動學生的能動性，提升學生搜集數據、分析數據、歸納總結、合作交流的能力。

教學環節五：表達與交流

（1）組織學生匯報本小組探究酸奶制作工藝流程的基本思路和研究過程。（2）組織學生展示酸奶產品，小組之間互相品嘗酸奶并打分（打分標準參照表2）。（3）組織學生根據參與度、積極性等表現對組內同學進行互評。（4）開展酸奶制作知識競賽，深化知識學習效果。

【設計說明】表達與交流貫穿探究式教學的全過程。本環節讓學生相互交流、分享實驗成果，安排學生匯報實驗、互品互評酸奶、知識競賽等活動，可以使學生獲得成就感，從而增強對科學探究的興趣。在環節最后設置酸奶制作知識競賽，對學生的知識和技能進行檢測，讓學生在快樂活動中增長知識。

教學環節六：總結與拓展

（1）引導學生回顧本次活動過程，總結此次活動中的收獲與不足，評選優秀小組。（2）引導學生思考實驗過程中是否有其他問題值得關注。（3）引導學生梳理問題，形成新的拓展性研究課題，如：我想回家給爸爸媽媽做酸奶，但是家里沒有恒溫箱，怎么辦？奶粉可以用來制作酸奶嗎，制作的工藝流程是一樣的嗎？草莓味的酸奶怎么做？自制酸奶可以保存多久？怎樣延長酸奶的保質期？（4）鼓勵學生相互討論，查閱資料后為拓展性研究課題設計實驗方案。

【設計說明】本環節注重學生的思維拓展訓練，在總結酸奶制作的工藝流程的基礎上形成拓展性研究課題，從課堂向課外的延伸，引導學生發現問題并能自主探索運用所學的知識和方法去解決實際問題，從而將STEM教育的跨學科性、開放性和體驗性滲透到學生的探究性學習之中，實現STEM理念融與探究式教學的融合。

STEM教育理念走進課堂，對于培養創新型人才有重要意義。在教學過程中我們要有意識地融入STEM教育的思想，激發學生潛能，創新課堂教學模式，拓寬學生的知識與思維，提高學生的綜合能力。