基于STEM理念的初中生物學教學實踐

劉東梅

STEM教育理念強調將四門學科（科學、技術、工程和數學）整合，讓學生在實踐中獲得學習經驗，在學科融合的過程中培養科學素養，在解決問題中創新思維，提高實踐能力。

蘇科版生物學七（下）第11章第1節教材介紹了苔蘚植物——植株矮小，葉片很薄，只由一層細胞構成，對空氣污染程度非常敏感，常作為空氣污染的指示性植物。在教學中，筆者設計了以“苔蘚對空氣污染的監測”為核心問題的STEM教學活動，從學生已有的認知水平和生活常識出發，引導學生利用苔蘚對某電子廠周圍空氣進行監測。

一、教學目標

了解苔蘚植物的主要特征，認識常見的苔蘚種類；通過STEM教學活動，鍛煉學生科學觀察和分析能力、查閱資料和總結歸納能力、解決問題能力和實踐探究能力，培養學生嚴謹的科學態度；了解人類活動對環境的影響，掌握苔蘚植物對空氣的指示性作用，引發學生對空氣污染的深思，提升學生環保意識。

二、跨學科學習內容

1.科學：學會科學探究的一般過程和方法；

2.技術：熟悉相關技術；

3.數學：學會數據的收集、整理、描述和分析；

4.工程：通過推理和研究，分析事物的特征，做出具體描述，完成相應規劃。

三、學情分析

進行實踐探究的是八年級“感知生長”社團的學生，他們對七年級所學的苔蘚植物有一定的認知基礎，并且有查閱資料和歸納總結的能力。大部分學生對用苔蘚來檢測空氣污染存有疑惑，對方案的實施沒有頭緒。

四、教學過程

師：造成空氣污染的原因有哪些？

生：有汽車尾氣、工廠排出的廢氣等。

師：請你縮小調查范圍，以某電子廠為研究對象，調查電子廠對周圍空氣的影響。

【設計意圖】教師通過提問，讓學生思考空氣污染的原因，引出學生對某電子廠帶來的污染問題的探究。

教師提前準備好關于苔蘚監測方法和計算的資料發送給每個學生，讓學生自主學習苔蘚監測空氣污染的方法——建方取樣法，包括取樣的地點、取樣的工具、計算公式。

學生實驗（略）。

師（總結）：取樣的地點是以某電子廠為中心，樣點選擇采用放射布點法，由某電子廠向市區，按照由東向西方向沿軸布點，共布8個樣點，其中每個采樣點的樣本主要來自地面土生苔蘚和樹干附生苔蘚。每個樣點設置20個樣方，每個樣方大小為0.5m×0.5m。每個樣點需要調查苔蘚種類組成、分布格局、各樣點苔蘚頻度、蓋度，統計IAP（大氣凈度指數），并用面積為0.25m2帶格木框置于樣方上，以此計算每種苔蘚植物在樣方中的蓋度和頻度。

【設計意圖】通過生物檢測方法，教師引導學生以閱讀、交流和討論的形式完成對建方取樣的學習。

將學生分為4人一組，共兩組。組長分配組員工作，由教師帶隊引領學生到達各個取樣地點，將記錄的數據進行統計與處理，教師協助處理。

通過統計到的苔蘚種類的總數、苔蘚的種類、苔蘚的蓋度和頻度計算IAP，得出該電子廠的大氣污染對苔蘚植物的影響。

IAP計算公式如下：

IAP=[i=1n（Q×f）]/10（n——一個地區附生苔蘚種類的總數；Q——生態指數，取該地區所有樣點樣方內出現苔蘚植物的平均數；f——某種苔蘚植物的蓋度與頻度的綜合值）。

各個小組完成數據的統計，并進行匯報，將結果寫在表格中。小組內成員就表格數據進行記錄、整合，小組間相互討論，提出想法，發表建議。教師在此期間觀察學生的表現，進行記錄，同時對描述準確的小組給予肯定，對描述有誤的小組給予幫助和指正。

最終得出結果，如下表所示。學生根據結果總結出某電子廠周圍空氣的污染情況。

【設計意圖】學生通過自主合作，整合數據和匯報結果，真切地感受到該電子廠對空氣帶來的污染和破壞，意識到保護環境的重要性。

五、評價與反思

在整個調查實踐過程中，教師扮演著組織者、引導者和協助者的角色：創設問題情境，確定項目中的核心知識圖譜與驅動性問題，準備教學資源和工具，協助學生實踐探究，在環節后給予過程性評價和結果性評價等。學生是此次STEM項目的探索者、搭建者、完成者：根據問題情境確定項目主題；查閱相關資料，制訂探究計劃；劃分任務，小組分工，組內合作；小組間交流問題，進一步修訂方案；各小組就探究的結果進行分享討論等。

在本次實驗過程中，學生用實際行動得出了一個有力的結論，也深深體會到了科學探索的艱辛和科學的魅力，發現生物學課程不只是概念和常識的匯總。在這節STEM教育理念引導下的初中生物學教學探究課程，教師以學生為主體引入課程，加深學生對問題的思考，在形成核心知識體系的同時，也培養了學生實踐探究能力。

（作者單位：江蘇省無錫市南長實驗中學）