基于STEAM理念的高中生物學教學探索

摘 要：STEAM教育作為一種跨學科綜合性教育模式，在高中生物授課過程中能發揮重要作用，有利于強化學生的核心素養，讓學生快速融入生物學習體系，增強實際教學效果.研究結合綠葉中色素的提取和分離這一課程，提出了三種有效教學策略，為在STEAM理念下開展高中生物教學活動提供了重要參考.

關鍵詞：STEAM理念；生物課程；教學探索

中圖分類號：G632"" 文獻標識碼：A"" 文章編號：1008-0333（2024）21-0136-03

在高中階段，為了有效培養學生的核心素養，教師應注重STEAM理念的應用價值，確保其能與課程體系緊密融合，強化實踐授課質量.目前，在STEAM理念下的高中生物教學仍面臨一些問題，如學生對生物學習的興趣和熱情不高，學習效果欠佳.研究試圖探討如何基于STEAM教育理念開展高中生物教學，以提高教學質量與效果.

1 STEAM教育理念簡析

通過整合STEAM教育理念，可以有效訓練學員的綜合創新能力，并培育個體的核心素養，強化其未來在工作與生活中的競爭力.從實踐層面分析，STEAM教育并不是簡單地將五個核心內容進行整合，而是需要通過跨學科理念展開設計規劃，使學習能夠圍繞項目制方案展開，盡可能為學生提供情景化的學習體驗.鼓勵學生在協作和探究過程中訓練自身的設計性思維，在相對真實的情景環境下，試圖利用自身的學科知識與技能解決問題[1].

2 高中生物課程基于STEAM理念開展教學的有效策略

2.1 采用項目學習法

項目教學法屬于一種圍繞學生為主體的授課模式，以問題作為基礎導向，讓學生在項目載體環境中通過科學合作等方式嘗試解決實際問題.在生物課堂環境中，教師應當結合課程本身及學生的實際狀態，設計一些具有科學性和探究性的應用項目[2].

以“綠葉中色素的提取和分離”為例，教師可以將這個項目命名為“綠葉色彩的奧秘”，然后讓學生從五個方向著手開展學習項目.第一個方向是：綠葉中含有哪些色素，它們的結構與性質是什么？第二個方向是：綠葉中色素的提取與分離原理是什么，使用什么方法？第三個方向是：綠葉中色素含量與比例可能受到哪些因素影響，如何進行測定與分析？第四個方向是：綠葉中色素的生物學功能與意義是什么？第五個方向是：綠葉中色素對人類生活有哪些具體應用價值？

在項目進行過程中，學生可以通過查閱資料、進行生物實驗等方式，收集數據并撰寫結果，最后在課堂中展示報告.通過合作完成項目的各個環節，學生不僅可以有效掌握生物學的基礎知識與應用技能，還可以培養科學探究精神和跨學科綜合應用能力，同時增強團隊合作與表達溝通技巧.例如：

老師：同學們，今天我們要學習的是植物葉片中的色素.你們知道植物葉片中有哪些色素嗎？

學生甲：我知道有葉綠素，它是綠色的，可以參與光合作用.

學生乙：我還知道有類胡蘿卜素，它是黃色或橙色的，可以保護葉綠素免受光照損傷.

學生丙：我聽說過花青素，它是紅色或紫色的，可以吸收多余的光能，防止光氧化.

老師：很好，你們說得都對.這些色素都是植物葉片中的重要成分，它們不僅影響植物的生理功能，也影響植物的外觀和美感.今天我們要親自提取和分離這些色素，看看它們的真實顏色.你們的項目主題是“綠葉色彩的奧秘”，在項目進行的過程中，你們要利用自制的色譜紙，將植物葉片中的色素分離出來，觀察它們的顏色和分布，并分析它們的性質和作用.你們準備好了嗎？

學生：準備好了！

老師：好，那么我們先來分組.每組四人，每人分配一個角色，分別是項目經理、科學家、工程師和藝術家.項目經理負責組織和協調團隊的工作，科學家負責設計和實施實驗，工程師負責制作和使用實驗器材，藝術家負責記錄和展示實驗結果.你們可以自由選擇自己的角色，但要保證每組都有四個角色.分好組后，我會給你們發放實驗材料和指導書，你們可以按照指導書的步驟進行實驗，也可以自己探索.實驗結束后，要用PPT向全班展示你們的實驗過程和結果，以及收獲和感想.你們有什么問題嗎？

學生：沒有問題，老師.

2.2 融入游戲化競爭元素

常見的教學游戲化元素包括目標、規則、挑戰、反饋、獎勵或競爭合作等.在生物教學過程中，教師可以結合課堂的學習目標與內容，設計一些具有游戲化特征的活動，以此創設輕松愉快的氛圍，讓學生在活動

中深入感受生物科學的獨特樂趣，培育他們的創新思維與團隊合作能力[3].

以“綠葉中色素的提取和分離”為例，教師將學生分為若干小組，針對不同的植物葉片展開實驗，如菠菜、紫甘藍或紅薯葉等.教師應提前準備好實驗器材和試劑，包括酒精燈、濾紙、醋酸及漏斗等.在準備完成后，教師給出實驗的基本步驟，如讓學生加入葉片，切碎并通過加熱酒精等方式提取色素，隨后采用醋酸分離色素.在講解過程中，教師應避免涉及過多操作細節，如加入量、加入時間或分類方法等，以便讓學生能自主探索并優化實驗方案，提高學習與分析能力.

實驗階段，教師可以設置評價指標，如色素提取種類、純度及穩定性等.實驗結束后，根據這些指標評分并點評，給予相應獎勵與反饋.這種方式鼓勵學生展開學習競爭與合作，并通過比較實驗結果、分享心得來探討生物知識問題，使知識有效內化于學生的認知思維中.這種游戲化實驗活動不僅讓學生能快速理解實驗原理與技能，還能感受生物知識的趣味性與挑戰性，激發其求知好奇心，為科學素養和綜合能力的提升打下基礎.這種教學實驗方式也符合STEAM理念的要求，能將科學、技術、工程、藝術及數學等多學科知識方法整合，建立一個有計劃的整體，讓學生在跨學科的學習過程中鍛煉自身的思維多元化.例如：

老師：同學們，今天我們要進行一個有趣的實驗，探究綠葉中色素的提取和分離.你們知道綠葉中有哪些色素嗎？

學生甲：綠葉中有葉綠素、類胡蘿卜素和花青素.

老師：那你們知道怎么提取和分離這些色素嗎？

學生乙：我們可以用酒精把葉片中的色素溶解出來，然后用紙層析法把不同的色素分離出來.

老師：那么，現在我們就開始實驗吧.我已經準備好了實驗材料和器材，你們可以選擇不同的葉片，比如菠菜葉、紫甘藍葉、紅薯葉等，看看它們的色素提取和分離效果有什么不同.實驗結束后，我們會進行一個比賽，看看哪一隊的實驗做得最好.

2.3 落實翻轉課堂理念

翻轉課堂屬于一種傳統教學模式的改進版方法，要求教師將講授知識的內容放在課前階段，通過網絡平臺或其他方式讓學生展開自主學習.在自主學習結束后，課堂時間全部用于討論、實踐以及探究等活動，以此最大限度增強學生的參與程度，為他們主動學習的態度培養堅實基礎.以“綠葉中色素的提取和分離”為例，教師可以在課前階段通過QQ或微信向學生提供相應的教學資源，比如科學科普視頻、色素提取操作動畫等，以此讓學生了解綠葉中存在多種色素，有葉綠素、胡蘿卜素、花青素，了解色素的基礎結構、性質與核心功能.同時，教師應引導學生思考如何利用色素的溶解性差異進行提取和分離操作.

課前階段結束后，教師可以在課堂環境中組織學生開展相應的實驗，利用器材和必備材料，結合課前學習的步驟進行操作.操作過程中，學生需觀察現象并記錄實驗數據，為最后的實驗結果分析做準備，確保有效探究實驗原理和總結生物規律知識[4].實驗過程中，教師應引導學生積極利用數學、物理或化學等學科知識解決可能遇到的問題，如計算色素濃度、控制時間溫度或選擇合適的溶劑等.實驗結束后，教師需要為學生準備展示和交流的平臺，讓他們分享實驗心得，評價自己或其他同學的實驗成果.通過這種方式反思實驗學習過程，為后續的實驗創意和視野拓展提供支持.例如：

老師：大家好，今天我們將繼續進行綠葉中色素的提取和分離實驗.在課前，你們都觀看了我通過QQ發給你們的科普視頻和色素提取操作動畫，對吧？

學生甲：是的，老師.我看了視頻，對葉綠素和胡蘿卜素的結構特點有了初步了解.但我對花青素的溶解性有些疑問.

老師：很好的問題.花青素是水溶性的，這與葉綠素和胡蘿卜素的脂溶性不同.這個特點怎么影響我們的實驗步驟呢？

學生乙：這意味著我們可能需要用不同的溶劑來提取這些色素.

老師：非常正確.今天的實驗中，我們將使用酒精提取葉綠素.在操作過程中，注意記錄你們觀察到的每一個現象.你們覺得在實驗中會看到什么特別的現象？

學生丙：我猜，色素會隨著酒精的流動在紙上移動，形成不同顏色的帶.

老師：很好，這就是色譜實驗的關鍵.我們還可以用數學方法來計算色素帶的遷移率.現在，讓我們開始實驗.請按照課前學習的步驟進行操作，并記得記錄實驗數據.

學生丁：老師，如果我們的實驗結果與理論預期不符，我們應該怎么辦？

老師：這正是科學探究的魅力所在.如果發現異常，我們可以討論可能的原因，并思考如何改進實驗設計.實驗結束后，我們會一起分享和討論各組的發現和挑戰.記住，科學探究不僅是找到答案，更重要的是學會提出問題和解決問題.讓我們開始吧！

3 結束語

綜上所述，STEAM教育理念下的高中生物教學策略，包括采用項目學習法、融入游戲化競爭元素、落實翻轉課堂理念等.結合相應案例深入分析每個策略，研究認為，結合STEAM教育理念開展高中生物教學，能顯著激發學生對生物知識的興趣，有利于培養學習動機，對個體的創新思維和創造能力也具有重要的培養作用.

參考文獻：

［1］ 張偉華.核心素養理念下的高中生物教學探究[J].甘肅教育研究，2022（12）：47-49.

[2] 褚為玥.高中生物實驗教學現狀及對策研究[J].華夏教師，2022（32）：94-96.

[3] 李勇慧，于相麗，陳明等.高中生物核心素養培養研究[J].內江科技，2022，43（09）：111-112.

[4] 周軍花.高中生物教學中培養學生科學思維的實踐探索[J].甘肅教育研究，2022（09）：80-82.

［責任編輯：季春陽］