STEAM教育理念下初中生物實(shí)驗教學(xué)模式的探究

摘 要：隨著新課程改革進(jìn)程的日益深化，初中生物教師越發(fā)關(guān)注學(xué)生的生物綜合素養(yǎng)。如何提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，是教師需要重點(diǎn)思考的問題。結(jié)合對初中生物綜合素養(yǎng)的分析，教師可以引進(jìn)STEAM教育理念，以此擴(kuò)展初中生物教學(xué)范圍，創(chuàng)新生物教學(xué)方法，弱化生物與其他學(xué)科之間的界限，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)生物知識的過程中接觸更多學(xué)科，形成良好的綜合素養(yǎng)。本文簡要分析了STEAM教育理念融入初中生物實(shí)驗教學(xué)模式的積極作用，對STEAM教育理念下初中生物實(shí)驗教學(xué)模式踐行方法進(jìn)行了深入探究。

關(guān)鍵詞：STEAM教育理念;初中生物;實(shí)驗教學(xué)

中圖分類號：G427? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2095-624X（2021）04-0032-02

引 言

STEAM教育理念是一種較為新穎的教育教學(xué)思想，主張打破學(xué)科之間的知識界限，融入社會、科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程等不同的學(xué)科知識，創(chuàng)新教學(xué)活動方式，致力于為學(xué)生打造自主探索的學(xué)習(xí)平臺。在實(shí)際運(yùn)用的過程中，教師可以結(jié)合具體的實(shí)驗教學(xué)內(nèi)容，研究STEAM與實(shí)驗教學(xué)之間的聯(lián)系，調(diào)整教學(xué)思維，創(chuàng)新課堂實(shí)驗方法，構(gòu)建STEAM實(shí)驗教學(xué)模型，從而提高初中生物實(shí)驗教學(xué)的有效性，啟發(fā)學(xué)生的實(shí)驗思維，拓寬學(xué)生的眼界，培養(yǎng)學(xué)生的工程、數(shù)學(xué)、社會、科學(xué)等多方面素養(yǎng)，有效實(shí)現(xiàn)生物實(shí)驗教學(xué)目標(biāo)，為學(xué)生的全面發(fā)展提供保障[1]。

一、STEAM教育理念融入初中生物實(shí)驗教學(xué)模式的積極作用

在初中生物實(shí)驗教學(xué)中融入STEAM教育理念，就是要發(fā)揮科學(xué)、工程、技術(shù)、藝術(shù)及數(shù)學(xué)等學(xué)科的教育作用，將其元素融入初中生物實(shí)驗教學(xué)中，如數(shù)學(xué)的融入——在實(shí)驗過程中利用數(shù)學(xué)統(tǒng)計表格記錄實(shí)驗數(shù)據(jù)。這種教學(xué)方法能夠有效創(chuàng)新初中生物實(shí)驗教學(xué)方法，優(yōu)化實(shí)驗教學(xué)模式，使實(shí)驗教學(xué)更加符合初中生全面發(fā)展的要求。

STEAM教育理念融入初中生物實(shí)驗教學(xué)模式的積極作用，具體體現(xiàn)為以下兩點(diǎn)。

第一，能夠充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。興趣是學(xué)生參與學(xué)習(xí)的強(qiáng)大推助力。若學(xué)生對學(xué)習(xí)充滿興趣，他們就能更加主動地探索知識，更加專注于學(xué)科知識的學(xué)習(xí)，能夠提升學(xué)習(xí)效率。教師引入STEAM教育理念后，由于這一理念強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的自主性，教師需要結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況合理安排實(shí)驗內(nèi)容，選擇合適的實(shí)驗教學(xué)方法。比如，小組合作實(shí)驗教學(xué)模式、工程模擬實(shí)驗教學(xué)模式、虛擬仿真技術(shù)構(gòu)建實(shí)驗室等，能充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生更加生動、直觀地感受實(shí)驗、參與實(shí)驗，進(jìn)而使學(xué)生在自主探究與合作中完成實(shí)驗，感受到實(shí)驗的樂趣，進(jìn)一步激發(fā)對生物學(xué)習(xí)的熱情[2]。

第二，能夠提升學(xué)生的創(chuàng)新能力。在STEAM教育理念下的初中生物實(shí)驗教學(xué)中，教師需要結(jié)合具體的班級情況開展實(shí)驗教學(xué)，且將實(shí)驗學(xué)習(xí)活動的主動權(quán)交給學(xué)生，讓學(xué)生自主完成實(shí)驗、分析問題、獲取答案，而教師負(fù)責(zé)指導(dǎo)、點(diǎn)撥與引導(dǎo)。這種充足的自主空間，能使學(xué)生充分發(fā)揮自身主觀能動性，并大膽探索與創(chuàng)新，進(jìn)而鍛煉、提高他們的創(chuàng)新能力。

二、STEAM教育理念下初中生物實(shí)驗教學(xué)模式踐行方法

（一）創(chuàng)新教學(xué)思維，融入STEAM教學(xué)理念

要想在初中生物實(shí)驗教學(xué)中融入STEAM教育理念，教師首先就要創(chuàng)新生物課程教育教學(xué)思維，樹立STEAM意識，分別從科學(xué)、工程、技術(shù)、藝術(shù)、數(shù)學(xué)等多學(xué)科角度入手，全面整合初中生物實(shí)驗教育教學(xué)資源，結(jié)合具體的課程內(nèi)容，引進(jìn)更多的實(shí)驗資源，拓寬學(xué)生的學(xué)習(xí)視野，讓學(xué)生通過實(shí)驗活動接觸到更多、更豐富的知識內(nèi)容，以此構(gòu)建有效的初中生物實(shí)驗STEAM教學(xué)模式，充分滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)與發(fā)展需求。

例如，在教學(xué)蘇科版初中生物“生物生存環(huán)境”一課時，教師需要明確本節(jié)課的實(shí)驗教學(xué)目標(biāo)為：能舉例描述生物生存的環(huán)境事實(shí)，并且嘗試對生物生存的環(huán)境進(jìn)行歸類;學(xué)會觀察，初步掌握收集和利用課內(nèi)外的圖文資料及其他信息進(jìn)行分析的能力;感受生物生存離不開環(huán)境，關(guān)愛生物，從保護(hù)生物生存環(huán)境開始;結(jié)合STEAM教育理念，優(yōu)化設(shè)計“生物生存環(huán)境建設(shè)工程”的生物實(shí)驗。在實(shí)驗教學(xué)活動中，學(xué)生需要分別收集不同類型生物的生存環(huán)境，如水生生物、植物、動物、昆蟲、細(xì)菌等，同時明確不同類型生物生存環(huán)境的基本要求，自己選擇一種生物構(gòu)建“特定生物圈”。在本次實(shí)驗教學(xué)中，班級中的A小組學(xué)生選擇了水生生物——綠藻作為“生物圈”構(gòu)建主題，在調(diào)查資料后利用魚缸、氧氣泵、水中營養(yǎng)補(bǔ)充劑、綠藻幼苗等材料進(jìn)行構(gòu)建，且對其進(jìn)行觀察，分別記錄第一天、第三天、第五天的“生物圈”變化。

通過開展本次STEAM生物實(shí)驗教學(xué)活動，教師融入工程、科學(xué)與藝術(shù)知識，讓學(xué)生按照自己的意愿布置“生物圈”，且主動思考、自主動手創(chuàng)建“特定生物圈”，在實(shí)驗的過程中調(diào)動學(xué)生的工程知識、科學(xué)知識、技術(shù)知識與藝術(shù)知識等，凸顯本次生物實(shí)驗教學(xué)的STEAM理念，實(shí)現(xiàn)STEAM生物實(shí)驗教學(xué)模式的搭建。

（二）創(chuàng)新生物實(shí)驗方法，凸顯信息技術(shù)工具作用

要想在初中生物實(shí)驗教學(xué)中融入STEAM教育理念，教師還可以進(jìn)一步創(chuàng)新生物實(shí)驗教學(xué)方法，利用信息技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的生物實(shí)驗教學(xué)與演示方法，為學(xué)生打造新穎、有趣、交互性強(qiáng)、沉浸式的生物實(shí)驗學(xué)習(xí)空間，優(yōu)化教學(xué)資源的配置，提高生物實(shí)驗課堂的教學(xué)質(zhì)量。在實(shí)際過程中，教師可以將傳統(tǒng)顯微鏡換成電子顯微鏡，同時連接多媒體屏幕與互聯(lián)網(wǎng)，在讓學(xué)生利用顯微鏡進(jìn)行觀察的同時，將他們的“視角”投屏到屏幕上，使其他學(xué)生都能夠看到這名學(xué)生的觀察對象、視角移動方式，以此構(gòu)建以班級為主體的共同感知，這有助于教師更好地引導(dǎo)學(xué)生的思維，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。

例如，在“生物生存環(huán)境”的實(shí)驗教學(xué)活動中，教師可以讓學(xué)生小組分別采集自己“生物圈”內(nèi)的主體樣本，然后指派小組代表操作顯微鏡，使其通過移動顯微鏡帶領(lǐng)班級其他同學(xué)一起觀看自己的“生存環(huán)境微觀情況”，這樣班級各個小組的學(xué)生可互相展示自己的實(shí)驗成果、共享學(xué)習(xí)體驗。在某位學(xué)生利用顯微鏡分別展示“綠藻魚缸水”“螞蟻土壤”等“環(huán)境”的微觀世界過程中，其他學(xué)生會自主地將自己與對方的實(shí)驗進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)“不同類型的生物的生存環(huán)境有相異之處”，進(jìn)而認(rèn)識到環(huán)境對生物生存的重要作用。此外，教師還可以讓學(xué)生以全班的實(shí)驗對象為主，利用計算機(jī)軟件模擬構(gòu)建具有更多生物的“生物圈”，以此深化實(shí)驗教學(xué)效果，讓學(xué)生在模擬實(shí)驗的過程中進(jìn)一步加深對本節(jié)課知識的理解，有效實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

創(chuàng)新生物實(shí)驗教學(xué)方式，能給學(xué)生耳目一新的感覺。教師可以轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的實(shí)驗室的實(shí)驗教學(xué)方式，鼓勵學(xué)生自主延伸實(shí)驗范圍，思考“哪些事物可以作為實(shí)驗材料”，從而啟發(fā)學(xué)生的生物實(shí)驗思維，讓學(xué)生在實(shí)驗中學(xué)會利用其他學(xué)科的資源與知識，如計算機(jī)知識、美學(xué)知識等，同時鍛煉學(xué)生的生物實(shí)驗操作能力。例如，教師利用計算機(jī)模擬實(shí)驗，能夠為學(xué)生提供更廣闊的實(shí)驗空間，使學(xué)生操作很多傳統(tǒng)實(shí)驗教學(xué)模式中很難開展的實(shí)驗，進(jìn)一步豐富生物實(shí)驗教學(xué)方法，使學(xué)生在信息技術(shù)的支持下產(chǎn)生良好的學(xué)習(xí)體驗，并參與更深刻的生物實(shí)驗探索，進(jìn)而凸顯STEAM教育理念。

（三）優(yōu)化生物實(shí)驗，實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)

要想在初中生物實(shí)驗教學(xué)中融入STEAM教育理念，教師要優(yōu)化生物實(shí)驗，鼓勵學(xué)生在操作生物實(shí)驗的過程中使用數(shù)學(xué)方法與工具，以此啟發(fā)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維，鍛煉學(xué)生的問題解決能力，提升學(xué)生的數(shù)學(xué)感知能力，有效實(shí)現(xiàn)STEAM教學(xué)目標(biāo)。在實(shí)驗過程中，教師可以讓學(xué)生詳細(xì)記錄實(shí)驗過程數(shù)據(jù)，并分析數(shù)據(jù)變化規(guī)律，學(xué)生則可以利用已經(jīng)學(xué)習(xí)的數(shù)學(xué)統(tǒng)計知識將獲得的數(shù)據(jù)統(tǒng)計出來，直觀展示數(shù)據(jù)變化規(guī)律，更好地分析生物實(shí)驗原理，獲取生物實(shí)驗知識，進(jìn)而提高生物實(shí)驗教學(xué)效率。

例如，在教學(xué)蘇科版初中生物“物體的組成”一節(jié)時，教師可以組織學(xué)生利用洋蔥開展“洋蔥質(zhì)壁分離與復(fù)原”的實(shí)驗活動，先提出問題：“哪種蔗糖溶液更適合用于質(zhì)壁分離濃度檢測實(shí)驗？”之后，教師讓學(xué)生分別根據(jù)“濃度”這一數(shù)值進(jìn)行實(shí)驗。通過實(shí)驗，學(xué)生利用簡單的表格記錄蔗糖濃度為0.2mg/L、0.3mg/L、0.4mg/L、0.5mg/L的引流操作。學(xué)生通過觀察操作過程可以發(fā)現(xiàn)，0.4mg/L濃度的蔗糖溶液更加適合本次實(shí)驗。在這一過程中，學(xué)生既能夠有效操作實(shí)驗，又能夠?qū)?shù)學(xué)知識融入生物實(shí)驗中，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計、表格建立、數(shù)據(jù)分析與對比發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律，得到實(shí)驗結(jié)果，解決實(shí)際問題，有效培養(yǎng)自身的數(shù)學(xué)思維與實(shí)驗分析思維。

通過融入跨學(xué)科知識開展STEAM實(shí)驗教學(xué)活動，學(xué)生能夠利用不同學(xué)科的知識參與生物實(shí)驗活動，通過實(shí)驗設(shè)計、問題思考、數(shù)據(jù)收集、處理實(shí)驗數(shù)據(jù)、實(shí)驗探究等完成學(xué)習(xí)任務(wù)，自然而然地形成一定的跨學(xué)科知識運(yùn)用思維，從而能在今后的學(xué)習(xí)生活中積極使用不同學(xué)科的知識完成各種學(xué)習(xí)任務(wù)，具備較強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)與終身發(fā)展能力，體現(xiàn)STEAM教育理念的獨(dú)特應(yīng)用價值。

結(jié)? ? 語

綜上所述，生物實(shí)驗是初中生物課程中重要的教學(xué)內(nèi)容，也是開展生物教學(xué)的主要方式，教師通過開展實(shí)驗教學(xué)，可以有效鍛煉學(xué)生的動手能力與探究能力，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)實(shí)驗中的問題，使其自主探索與解決問題，從而加深對生物知識的理解，并形成良好的生物素養(yǎng)。在初中生物實(shí)驗教學(xué)中融入STEAM教育理念，能夠有效提升教師的STEAM教學(xué)思維，有助于學(xué)生在實(shí)驗學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、探索問題、解決問題，同時靈活運(yùn)用社會知識、科學(xué)知識與數(shù)學(xué)知識，實(shí)現(xiàn)綜合能力的發(fā)展。

[參考文獻(xiàn)]

楊偉玲. STEAM教育理念下初中生物實(shí)驗教學(xué)模式的探究[J].新課程（中學(xué)版），2019（06）：144.

吳麗麗.基于STEAM教育理念的初中生物教學(xué)探究[J].科普童話， 2019（43）：113.

作者簡介：王曉霞（1984.1—），女，江蘇南通人，本科學(xué)歷，中學(xué)二級教師。