STEAM理念下初中科學單元整體教學的設計與實施

作者簡介：陳凱（1983—），男，漢族，浙江杭州人，本科，一級教師，研究方向：初中科學教學。

STEAM是一種注重實踐的超學科教育理念，強調打破學科界限，重視學習與實踐的聯系。隨著科技的快速發展與教育的不斷改革，STEAM理念已逐漸成為當前教育發展的熱點內容，教師需遵循理念內涵，全面提升科學單元整體教學的設計與實施效果，讓學生可以在學習科學知識的同時構建適合自己的學習體系，從而提升學習效率，發揮單元整體教學的有效作用。在初中科學單元整體教學中融入STEAM理念，有助于培養學生的跨學科思維能力、創新能力與實踐能力，教師應加強對STEAM理念的深入認識，通過完善單元整體教學設計，提升教學效果，從而實現初中科學單元整體教學目標，促進教學創新發展。

一、根據STEAM理念設定合理的教學目標，完善課程體系

為了進一步提升初中科學單元整體教學質量與效果，教師應從知識、技能、跨學科、個性化等多個方面入手，確定具體教學目標，并根據學生的實際學習能力與學習需求，增強教學目標的合理性與可行性。

以“代謝與平衡”單元教學為例，教師可以根據具體內容設定教學目標，從食物營養知識講解到食物的能量獲得，設定合理的教學體系，將知識系統化地傳授給學生。教師設定的教學目標要從學生對代謝與平衡概念的理解入手，引導學生掌握相關的計算公式與計算方法，同時培養學生的實驗技能、探究能力與跨學科應用能力，這樣才能提升教學效果，讓學生牢固掌握科學知識（如圖1）。

教師：同學們，今天我們要進行一項運動測試，看看你們的身體素質是否良好，能量消耗又是多少。有輕度運動的有氧跳操，也有強度運動的開合跳與往返跑，時間不定，但不會超過5分鐘。

學生A：那我可以參加輕度運動測試。

學生B：我可以報名強度運動測試。

（教師選擇3～5名學生參與測試并記錄相關數據，具體數據如表1）

教師：同學們，這個運動測試主要是為了探究人體在不同運動強度下的能量消耗，剛剛B同學通過能量消耗計算公式算出他在輕度運動強度下能量消耗量為8.27 kcal。

學生C：那我是不是也能運用公式計算出我的能量消耗數據？

教師：當然可以。經過這樣的運動消耗，你們是否能感覺到身體疲勞，需不需要補充能量？

學生B：是有點累，我需要喝水。

學生D：運動之后我還有點餓呢！

教師：人體經過適當運動，會消耗一部分的能量，那么用哪些方式可以補充我們消耗的能量呢？

學生E：多喝水，或者吃蛋白質食品。

學生F：補充肉制品，加速恢復體力。

教師：你們說的方法都對，但是單純地食用單一食物并不能達到營養均衡的效果，而是要合理搭配食物，才能更好地促進代謝，保持營養平衡。

教師在給學生講解食物與營養時，可以借助多媒體設備給學生播放食物圖片，或是播放食物制作過程，用立體化的方式向學生呈現知識內容，再將食物的營養知識與人體對食物的營養需求進行結合，順利過渡到食物的消化與吸收教學中。教師可以制作人體透視圖，按照食物進入人體的順序與過程分析，向學生講述消化系統的構造及原理，讓學生可以更清晰地了解食物的消化與吸收，增強教學效果。這種教學方式不僅能加強教師與學生的教學互動，還能讓學生在參與實驗的過程中學習到更多科學知識。實驗教學的目的是通過更加真實的數據將知識內容具體化地呈現出來，學生可以在實驗中增強對知識的探究興趣，也能提高自身觀察能力與思維能力，掌握科學知識的具體應用方法。

二、整合初中科學單元整體知識內容，實施項目教學

教師應當遵循STEAM理念的實際要求，在教學中引入實際問題，將單元內容進行有效的排序與組合，讓學生可以綜合性地學習科學知識，提高探究與學習興趣。STEAM教育強調合作學習和跨學科合作，教師可以組織學生進行小組合作學習，促進不同學科領域的相互交流和合作，以此來發揮資源整合作用，讓科學單元整體教學具有多元性與趣味性，從而提高科學單元整體教學的效果，促進學生全面發展。整合學科知識的過程中，教師要將具有聯系的知識合并在一起，按照知識的難易程度實施單元整體教學。教師要運用多媒體教學課件與網絡資源豐富教學形式，合理設計項目教學內容，讓學生可以加深學習記憶，提高學習能力。

在“代謝與平衡”單元的教學中，教師可以搜集大量網絡資料，帶領學生探究營養物質的作用，并在泌尿系統教學后開展項目化實驗活動，將學生分成多個小組，指導學生制作腎單位模型，以模擬腎小球的濾過作用和腎小管的重吸收作用。同時教師也需針對該模型的科學性設計相應評價表，以此來評估學生在實驗中的學習表現。學生通過查閱資料和實驗探究的方式，能夠全面了解泌尿系統在人體中發揮的作用，從而加深對代謝與平衡的認識。教師需要將醫藥知識、人體構造知識、食物營養知識進行整合，以單元整體教學為基礎，實行項目教學方案，全面提高初中科學單元整體教學質量，培養學生的綜合能力。

教師：同學們，我們已經學習了食物與營養知識，現在就讓我們來探究泌尿系統在人體代謝與平衡中發揮的作用吧。

（教師指導學生制作腎單位模型，并以設計的合理性、創意性、結構完整性作為評價標準。）

教師：現在我要邀請一位同學進行模型制作演示。

（學生A利用橡皮管、漏斗、水、相同的塑料顆粒、注射器等材料制作如圖2所示模型。）

教師：做得很好！現在同學們用塑料顆粒模擬血液中不能進入腎小囊的成分。有誰能告訴我其中包含的成分嗎？

學生B：是血細胞。

學生C：還有大分子蛋白質。

教師：不錯。該模型能模擬腎單位功能，那么請問：模型形成的“尿液”將從哪個部位中流出呢？

學生D：漏斗部分。

教師：很好！看來大家都已經掌握了關于泌尿系統的知識，希望模型設計優秀的同學能再接再厲，合格的同學要不斷進步，待改進的同學也不要氣餒，繼續復習這一板塊的知識內容，完善模型結構。

教師：通過這次實驗，你們都學到了什么呢？

學生E：我對泌尿系統有了更深入的了解。

教師：非常好。人體具有非常復雜的系統，涉及多個器官和生理過程，通過這次實驗，我們能更深入地了解人體系統，這有助于我們更好地了解自己的身體和做好健康管理。

學生F：我了解了人體代謝與平衡的重要性。

教師：通過這次實驗，我們不僅對泌尿系統有了更深入的了解，還意識到了人體代謝與平衡的重要性，因此需要注重合理飲食與適當運動，這樣才能維持身體的代謝平衡。這次實驗也提醒我們，任何疾病的預防都需要從日常生活中的點滴做起，只有保持健康的生活方式，才能安全健康成長。

通過這樣的教學指導方式，教師需要全面整合學科知識內容，強化多元教學指導效果，讓學生在單元整體教學中可以鍛煉觀察能力與思維能力，從而更好地學習與發展，成為高質量人才。

三、借助現代信息技術與多媒體設備，加強情境應用

在進行初中科學單元整體教學設計時，教師可以借助信息技術為學生營造趣味性的教學情境，運用多元教學資源豐富教學形式與內容。通過創設真實情境，教師可以幫助學生更好地理解和應用所學知識，提高學生的學習興趣與學習主動性，同時有助于培養學生的創新思維、批判性思維與解決問題的能力，促進學生的全面發展。

以“代謝與平衡”單元為例，教師可以使用多媒體設備給學生播放PPT或視頻，生動形象地展示代謝與平衡的基本概念。同時教師可以利用生活中的具體場景與案例進行模擬實驗或虛擬實驗，這樣既能保證實驗的安全性，又能讓學生在真實的情境中更好地理解代謝與平衡原理。教師可以選擇一些互動性強的在線軟件，讓學生在虛擬環境中進行小組討論，合作解決問題，培養學生的協作精神與溝通能力。比如，針對體內物質的運輸與動態平衡知識，教師可以運用虛擬技術模擬血液循環系統，在虛擬透明的容器中注入紅色液體代表血液，將模擬血管的管道連接到容器中，讓學生觀察物質在血管中的流動，通過調整“心臟”的收縮頻率，模擬血液循環的動力?；蛘咴O計一個物質運輸游戲，運用信息技術制作身體各器官的模型，包括消化系統、呼吸系統、腎臟等，讓學生扮演不同的器官，通過合作完成食物的消化、氧氣的運輸、毒素的排除等任務，體驗物質在體內的運輸和平衡過程。

通過真實的教學情境，教師不僅對知識內容進行了有效的組合，還讓學生可以從更多元的角度看待學習問題。教師需要強化理論與實踐的結合，在科學單元整體教學中創新教學形式與方法，豐富教學內容，進一步培養學生的綜合學習能力與科學素養，讓學生可以構建完整的知識體系，提高學習的質量與效果。

在初中科學單元整體教學中，教師通過整合不同學科的內容，可以幫助學生形成對科學知識的整體認識，加深學生對科學概念與科學應用方法的理解，從而提高學生解決實際問題的能力。教師要注重教學創新，鼓勵學生主動探究問題、發現問題并解決問題，引導學生開展探究性學習，讓學生可以更好地適應未來社會發展需求，成為全面發展的高質量人才。

（作者單位：杭州市文海啟源中學）

編輯：趙飛飛