STEM教育與高中生物教學的融合初探

曹艷

摘 要：在高中生物的課堂中引入STEM教育，可以讓學生對于課堂當中學習到的知識有更加深入的了解，幫助學生將學習到的知識融入到日常生活當中去，激發學生們的學習熱情。將課堂與STEM教育結合首先要從課程設計做起，編制纖細的教學計劃書，強化學生在對項目進行策劃過程中的參與感，在具體參與的過程中提高學生們的體驗效果，滿足學生們的成就感，讓學生對實踐和知識之間形成正確的認識，這對于學生們在未來的學習可研中有著非常重要的作用。

關鍵詞：STEM教育;高中生物教學;應用發展

高中生物教育的目的是為了讓學生們對于自然、生物、個體之間的聯系有一個基礎了解的研究性學科，目前大部分的課程都是通過老師機械性的講解，學生被動接收的一個教學模式實現的，這不利于學生建立起基礎的生物認知能力，對于學習到的生物知識也不能開展實際的應用。所以將STEM教育應用到其中，有著非常深遠的意義。對此，本文通過對STEM教育基本含義進行分析，尋求如何能夠通過STEM教育幫助學生更好的完成高中生物的學習。

一、STEM課程的作用

STEM 教育基本含義于STEM 課程，主要可以分為四門學科的整合，它不是一個單一的形式，在課程實施的過程當中，我們不難發現STEM 課程對于課堂教育來說，一方面提升學生的學習積極性，激發學生們的可研興趣，強化學生們對于知識的應用和發展。

（一）激發學生的科研興趣

在高中教育當中引入STEM課程，讓學生們從傳統被動的接收知識，到學生主動的參與到其中，原本枯燥的知識變成了一個知識大彩繪，知識融合讓學生對于自己所學習到的知識有更加深厚的興趣，激發學生對于知識的可研興趣。縱觀西方發達國家，早在小學階段就已經引入了科學教育，在課堂教學當中隨處可見可研儀器，老師引導學生們開展實驗操作，讓學生親身去感知，但是在引入STEM課程的過程當中也要注重不可喧賓奪主，實驗是為知識的探究做鋪墊，過分的強調實驗的過程會讓學生對實驗失去興趣，在高中課程當中開展STEM 教育主要是為了讓學生們通過實驗愛上科學，愛上這個探知的過程。

（二）培養學生的科研能力

在美國的一項高校調查數據當中顯示，學生進入大學初級階段時，科研能力幾乎沒有，這使得美國教育界開始認識到在大學前的階段，尤其是在高中時期就應該重視引入STEM課程，盡早培養學生對于科研的興趣，自主探究的能力，這才是教育的根本所在。同時，國家教育基金會也提出在高中階段培養學生動手操作能力的重要性，也認識到培養學生的科研思維能力的意義。所謂STEM課程教育就是指老師在講解的過程當中，讓學生們在實驗室自己動手操作，或者帶領學生們外出考察，將知識融入到生活當中去。比方說，在教到昆蟲相關生物知識的時候，老師可以帶著學生們在附近的公園去實地觀察，讓學生們可以捕捉一些昆蟲便于學生觀察，并且借用現有的知識對捕捉到的昆蟲進行分類，在老師的幫助下還可以將昆蟲做成標本鍛煉學生們動手能力。

二、STEM教育與高中生物課堂教學融合的有效策略

（一）規范STEM教育課程標準，提高生物課堂教學有效性

STEM課程如果依靠對個案的研究并不能很好的應對在綜合性人才培養中遇到的各種實際性困難，所以課程標準的制定就顯得尤為重要，規定課程的性質、內容及教育目標，要求老師和學生在參與到STEM課程學習的過程當中的時候，首先對于性質有充分的了解，要求學生在課后必須掌握哪些知識點等等一些列內容。但是STEM教育在我國的發展僅僅處于一個剛剛起步的階段，課程標準未得到有效統一，教學性質、內容及目標都是參差不齊，由于沒有一個統一的標準，所以很多老師在教學的時候不知道從哪里開始，往往在課程目標設定上會帶有強烈的主觀感受，單個的教學活動設計往往都會有一定偏頗，或過分重視知識點概念的講解，或者說過分重視教學的趣味性，在兩者之間往往找不到一個合適的平衡點。由此可見，在我國想要廣泛應用STEM課程教育首先必須要做的就是規范課程標準，其次建立起一套標準的課程設計，讓老師在教學的過程當中做好一個引導者的地位，應當清楚的認識到自己在怎樣的環節做怎樣的工作，才能夠最大程度上幫助學生提升STEM素養。

（二）改善教學環境硬件配置，提高實驗教學的實用性

STEM課程教育在我國的起步晚，發展較為緩慢，這和部分學校的硬件配置水平不足有所關聯，因為在STEM課程教育當中需要應用到許多教具作為支撐，首先就包括實驗室，需要配備許多儀器和材料，還包括外出實驗的能力。但是從我國目前的高中教育來說，往往是老師展示實驗代替了學生進入到實驗室自己操作這一過程，可能是由于器材、試劑不足等各方面原因導致的，對于學生參與到實驗當中來并不重視，由于學生沒有參與到實驗過程當中來，所以學生的技術素養、實驗素養都得不到鍛煉。由此可見改善既有硬件配置，建立起一個有助于科學研究的專業化實驗室，再加上專業化的實驗環境也可以激發起學生們的科研興趣，STEM課程一般都會以學生的自我探究為主要教學手段，那么實驗室在布置的時候可以考慮分為小組布置，可以方便學生們在探究的過程當中進行小組討論，實驗儀器也必須要配備到位，不能出現人多儀器少的情況。所以，各級教育部門應當提起重視，在經費支持的情況下盡可能的去改善現有的教學環境，對于各個學校要下發文件給予經費支持，積極幫助教學工作面向現代化去發展。

（三）STEM 師資的培養，提高教師綜合素養

好的教育離不開好的教師，STEM課程也離不開專業的STEM類型的教師，所以想要在高中生物教育中引入STEM課程，就必須要培養更多的STEM型人才，STEM分為科學、技術、工程、數學，都是基礎性的教育內容，和社會的發展有著非常緊密的聯系。由此可見科學、工程、技術型教師都是當前比較缺乏的人才，尤其是工程類型技術人才在未來的競爭當中有著非常重要的作用，基礎教育當中就更應該重視工程類學科的學習，要努力改善教師資源匱乏的問題。除了培養專業性教師以外，立足于長遠的需求和發展來說，還應當培養綜合性跨學科的教師團隊，因為STEM課程需要教師具備綜合性知識素養，具備跨學科教學的能力，要求教師在教習自己學科的同時，還能夠引導學生對涉及到其他學科的知識進行共同探究，尤其是聯系比較緊密的例如生物、化學等學科，都可以進行綜合性的研究，所以STEM課程對于教師的綜合素養有著非常高的要求。

（四）鼓勵學生參與，鍛煉學生解決問題的能力

STEM課程設計充分尊重了學生的主體地位，以激發學生的科研興趣為出發點，以解決實際問題為主要內容，引導學生發現問題，解決問題，自行進行實驗探究，讓學生們感受到STEM課程給他們帶來輕松的學習氛圍。而教師在這個過程當中則扮演一個引導者的角色，可以幫助給學生安排一些具有難度的挑戰性任務，讓學生對于知識有更加深入的探究，在學生們遇到問題的時候，老師可以給予一定的點撥，但是要始終鼓勵學生們自主或者合作去完成實驗過程，對于學生未來的發展是非常有益處的。

三、在高中生物教學中開展STEM教育的案例——以《通過激素的調節》為例

（一）確定研究課題

在高中生物的課堂教學中，必修課的教學任務就是完成對生物知識的講解，而選修課則完全不同與必修課，選修課更傾向于興趣教學與實驗研究，是必修課的一個延伸。這就要求學生在必修課程知識的背景下提高自己相應的實踐能力。例如在《通過激素的調節》的時候，就要引導學生在生活中尋找常見的案例，比如甲狀腺、侏儒癥等等，一次來證明激素在我們生命活動中的重要作用。因此，教師引導學生學習生物要和實際生活相結合，深切感受生物知識中所蘊藏的奧秘。

（二）梳理課題內容

當確定要研究《通過激素的調節》立題后就要開展下一步的工作了，首先是教師要引導學生去梳理激素的調節的重要性，課題研究的相關內容，比如為什么要進行《通過激素的調節》課題研究？想要得到的《通過激素的調節》課題研究成果說什么？如何有序開展這個課題實驗？梳理完成這些內容以后就要為學生講解相應的重難點知識，加強學生對知識的理解與掌握程度。其次是在梳理知識點過后要完成課題研究計劃，學生要在教師的引導下，制定一套切實可行的實驗計劃，在這套實驗計劃中要涉及到課題研究的目的、詳細的實驗研究過程、可能出現的問題以及相應的解決方法等等。最后，就是教師在安排指導這些事就要有相應的《通過激素的調節》教學計劃表，以便教師能夠緊緊的控住課題研究的關鍵點，避免耽誤又或者是拖延教學課時的問題。

（三）合理安排教學時間

高中階段學生的學業是非常繁重的，日常上課時間安排的十分緊湊，要想教師能夠順利的完成教學目標與相應的教學任務的同時保證學生能夠開展課題研究教學，這就需要教師轉變教學方式，合理規劃課時安排，及時調整教學計劃，結合ATEM的教學課程與要求進行相應的課題研究與學習，完成實驗研究。學生研究《激素的調節》這一課題時，教師就可以另外根據課時的要求安排相應的課題進行實驗研究，確保實驗的正常進行，也保證課堂教學的有效性。

（四）實施教學

實驗是支撐課題研究結果的重要途徑，所以，實驗的場地以及相關的實驗設備與儀器都是在《通過激素的調節》課題研究前就要做好的相應的準備工作，實驗的相關材料都要根據課題的研究需要進行提前申請與準備。在這個《通過激素的調節》過程中，教師與學生是要不斷的溝通與協調，最終的目的是滿足實驗的操作需求。教師在實驗開始前是要完成實驗過程中要注意的相關事項的講解，強調學生要嚴格按照實驗需求進行操作，避免安全問題的發生。在實驗的過程中，教師要實時跟進學生的操作進程，引導學生獨立完成課題研究，并在這個過程中解決相應的臨時問題。在《通過激素的調節》實驗結束后，教師要督促學生完成相應的實驗研究報告，并指出在課題研究中的成果與心得。

結束語

STEM教育最終的目的是為了提高學生的綜合素質修養，包括科學、技術、工程、數學多種思維能力，那么在課程安排上也有所側重。高中教育作為中國教育體系當中最為重要的一環，是學生們邁入高等教育前的知識儲備重要階段，但是傳統的高中教育模式所培養出來的學生，往往知識的儲備量是基本滿足的，但是探究能力明顯不足，且對于科研的興趣也非常欠缺，所以會出現不能夠適應大學自主學習的氛圍，出現教育銜接不力的情況。所以在高中教育利用STEM課程培養學生STEM素養，幫助學生更早習慣大學生綜合性內容的學習，也能夠為培養STEM人才打下良好的基礎。

參考文獻

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基金項目：福建省教育科學“十三五”規劃2019年度立項課題《基于STEM教育的高中生物探究課程設計與實踐研究》，編號：FJJKXB19-521