STEM理论视角下学生生物核心素养的培育

黄晶晶

【内容摘要】STEM理论视野下的高中生物教学，注重培育学生的学科核心素养。在高中生物教学中，融入STEM教育，有助于学生掌握生物学本质。实践中，教师可以通过本质追问、探究实践和构筑结构等方式，让学生的生物学习逐步走向综合、动态与开放。

【关键词】STEM理论 生物学习 核心素养

学生的“核心素养”，是指学生适应未来社会发展和自身发展的关键能力和必备品格。所谓“生物学科素养”，是指学生通过生物学学习后，沉淀、内化而成的带有生物学科特性的能力和品格，它是科学核心素养的重要组成。STEM为科学、技术、工程和数学的简称，它的本质上是为学生提供一个认识事物、认识世界的整体视角。在高中生物教学中，融入STEM理论，有助于学生掌握生物学本质，形成核心素养。

一、本质追问，通过问题引领学习

问题是高中生物学的心脏，也是高中实施STEM生物教学的“起搏器”。在高中生物教学中，教师可以通过问题，激发学生对新知的探究热情，拉近学生与新知的心理距离，导引学生步入“不愤不启不悱不发”的“受发”状态。这些问题，有的来自于生物学教科书，有的则是教师的精心预设，还有的来自于主体间的互动。通过问题设置，引导学生生物学习切入“最近发展区”（维果茨基语）。

例如教学《植物生长素的生理作用》，笔者采用“问题串”的形式，导引学生的自主学习，他们去粗取精、去伪存真、由表及里、由此及彼地自我建构。在问题串的导引下，学生的生物学习循序渐进，努力催发自我生物学思维的提升。问题1：植物生长素是怎样发现的？问题2：植物生长素产生的部位、感受光刺激的部位、向光弯曲的部位分别是什么？问题3：植物生长素的功能和作用是什么？问题4：植物生长素生理作用有怎样的两重性？问题5：植物生长素类似物的功能有哪些，农业生产如何运用这些激素？问题6：植物的不同器官对生长素的敏感度如何？问题7：你能利用植物生长素的作用来获得无子茄子吗？……

通过或设定或生成的问题串，不仅可以拓展学生的生物思考广度和深度，而且可以刺激学生的问题意识，引导学生积极主动地投入到生物观察、探究、实验等活动过程之中去。通过营造集体思考的氛围，引导学生讨论、交流等方式提高学生所获得的生物知识思维含量，培养学生生物思维能力，形成学生的STEM生物理论素养。

二、亲历探究，通过实践引领学习

在高中生物学习中，探究能够让学生获得生物学习的基本方法和基本技能。因此，引领学生亲历生物学学习探究过程，能够帮助学生发现问题、提出问题、解决问题。STEM生物教育尤其重视生物“综合与实践”活动。在实践中，教师可以设置一些探究性实验，为学生提供一个能自主思考、合作交流、探究创新的空间，激发学生的好奇心、求知欲，点燃学生智慧的火花，提升学生的实践力。

例如教学《如何提高光合作用速率》，學生由于受到先前生物知识影响，主观地产生了一些生物迷思概念。如有学生认为提高光照强度、提高温度以及增强二氧化碳的浓度等可以提高植物光合作用速率。对于学生的迷思概念，笔者没有采用说教的方式，硬生生地强迫学生接受一些生物观念，而是引导学生展开生物综合与实践活动。笔者将学生带到温室大棚和田埂上参观学习。学生本能地感受到了大田里靠增强光照、提高温度以及增强二氧化碳的方法都不怎么不适用。而温室大棚里可以利用二氧化碳发生器来增加二氧化碳，可以适度地提高温度，适度地增强光照。对于大田，有学生认为可以通风来增加二氧化碳，有的说可以向大田里增加干冰等。生物学理论与学生的生物综合与实践活动的紧密结合，开阔了学生的视野，丰富了学生的生物学素养。

三、综合思维，通过结构引领学习

生物学科是一个关联性、结构性、系统性很强的学科，生物知识是一个有机的知识整体，各知识节点之间存在着千丝万缕的联系，包括生物学事实、生物学概念、生物学原理等。基于STEM理论视野，在生物教学中，教师要有意识地将生物学各个概念融入到原有知识结构之中，让学生建立知识体系，以便学生展开生物综合性学习。

例如高二的有关能量的知识，在教材中分别是在细胞的能量通货、生态系统的能量流动以及细胞呼吸等章节中提到。为了形成学生整体的生物观念，教学中笔者有意识地对相关知识进行整合，让零散的生物知识形成概括性、包摄性都很强的知识结构。首先，笔者让学生认识到生命系统的结构是高度有序的；其次笔者让学生理解“能量在细胞、个体以及整个的生命生态系统中是如何发挥功能的”。这是一个上位的整体概念。只有学生理解了本质，才能对能量在细胞中的新陈代谢，对能量在多细胞中的运输和通信有所理解。再次，笔者让学生认识到细胞之间的信息传递与运输、通信，才使得生命成为一个有机的整体。只有学生理解了能量在生命系统中的传输、失散、传递和转化过程，一种全新的生命观才能够在学生的心中确立。所以在评价阶段，笔者要求学生能够从物质和能量的视角给生命以新的生物学诠释。这种整体教学，给学生构建了一种生物理解的远景。学生所获得的知识不再是碎片化的知识，而是一个生物学科的完整画面。在此基础上，学生才能渐渐形成生物学科的基本思想和核心概念。

总之，在生物教学中，教师充分发挥STEM教育的综合性、开放性与动态性特点，能够让学生形成对生物知识的本质理解，进而真正构建以学为本的生物课堂。

（作者单位：江苏省海门市第一中学）endprint