在生物复习课中应用STEM课程理念的实施初探

邝秋婷

摘 要：在高中生物课程中融入STEM课程理念是一个难点，以“假说-演绎法”专题复习课为例，应用STEM的项目式教学的方法进行探索。学生在课程中应用遗传学经典实验、体验摩尔根果蝇杂交实验、构建模拟实验等方面，培养提高生物的学科素养。

STEM是由科学、技术、工程和数学四门学科的简称，国际技术和工程教育协会（ITEEA）将STEM定义为整合了科学、技术、工程和数学四大要素的新兴跨学科课程，强调多学科的交叉融合。

1. STEM课程理念的实施策略初探

在生物教学中应用STEM课程理念能提高学生探究和解决实际问题的能力，激发学生学生对学习活动本身的兴趣，促进学生掌握跨学科综合学习的方法和思维模式；引导学生在解决实际问题时完成“知识的转化和迁移”，最终达到发展学生生物学科素养，培养具有创造力和竞争力的综合性人才的目标。

如何在高中生物课程中融入STEM課程理念是一个难点，笔者通过文献搜索，了解和很多不用的应用案例，在众多实施方法策略中，笔者认为通过项目式教学的方法比较适合所教的学生层次，并且可操作性强。因而，笔者以“假说-演绎法”专题复习课为例，应用STEM的项目式教学的方法进行探索。

2. STEM的项目式教学实施过程

必修二的遗传学部分内容是学生最感兴趣的却又是最恐惧的，是高考考察的重点内容也是教学中的难点，因而，笔者在教学上应用STEM的项目式教学方式，以“假说-演绎法”专题复习为例，把“假说-演绎法”作为一个研究项目，具体实施过程如下：

2.1 回顾基本概念，重塑“假说-演绎法”的探究方法

“假说-演绎法”是高中阶段学生应该熟悉并掌握的方法，这一点在高考的考试大纲中也有说明：“具有对一些生物学问题进行初步探究的能力，包括观察、实验与调查、假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法”，因此，让学生体验这一方法的应用过程，对学生的科学探究能力等综合学科素养的形成都有重要意义。

遗传学规律部分内容概念多，因此笔者先安排学生小组合作限时完成“假说-演绎法”涉及到的遗传学的基本概念及符号，如：相对性状，显性性状和隐性性状，杂合子和纯合子，亲本（P）， 父本（♂）和母本（♀），自交（ ），杂交（×），测交，正交和反交等。组内进行讨论解疑，基本理解这些概念，为后面的探究做好知识储备。

通过回顾孟德尔分离定律的探索过程，理解“假说-演绎法”的四个步骤：观察现象，提出问题→分析问题，提出假说→演绎推理，实验检验→得到证实，揭示规律。

2.2合作探究，展开项目式探究

摩尔根的果蝇杂交实验一开始是对萨顿的假说持怀疑态度，进而设计了果蝇的杂交实验。学生通过教材中的果蝇材料，以学习小组为单位，运用“假说-演绎法”进行合作探究完成摩尔根果蝇杂交实验，得出相关结论。

2.2.1提出问题

根据摩尔根用野生红眼雌果蝇和白眼雄果蝇进行杂交的结果，提出问题：

F1无论雌雄全为红眼；

F2中红眼：白眼为3：1，红眼果蝇既有雌性也有雄性而白眼果蝇全为雄性。

2.2.2 作出假设，分组讨论探究

由于F2中白眼果蝇有明显的性别差异，所以可以做出3种假设：

①白眼基因位于X染色体和Y染色体上。

②白眼基因位于X染色体上，Y染色体上没有其等位基因。

③白眼基因位于Y染色体上，X染色体上没有其等位基因。

班里有8个小组，自由选择其中一种假设套入到杂交实验中（白眼基因用w表示），用遗传图解形式表述出来。经过讨论学生画出以下3个遗传图解：

2.2.3 分析交流

各小组上讲台展示其讨论分析的结果，进行假设③的小组发现子一代的推论与实验结果不符，因而假设③不是合理的假设，应排除。而进行假设①和假设②的小组认为都能合理解释实验问题。

由于学生讨论出两个假设都是合理的，因而有必要进行进一步的验证。有学生提出用测交实验进行，但通过遗传图解分析，学生发现两种假设都可以得出同样的表现型，因而不能区分。利用孟德尔已有的果蝇实验材料，有学生设计了另一杂交实验：

将杂合红眼雌果蝇与白眼雄果蝇进行杂交。从杂交子代中选出白眼雌果蝇，与野生型红眼雄果蝇测交，统计测交子代表现型及比例。经过演绎推理，实验结果及结论为：若子代雌性全为红眼、雄性全为白眼，则说明白眼基因位于X染色体，Y染色体上没有其等位基因；若子代全为红眼，则说明白眼基因位于X染色体和Y染色体上。

2.3能力提升，构建模拟实验

根据“假说-演绎法”，最后一步是进行验证实验，把演绎推理的结果和实验结果进行比较，但是条件有限，因此把实验改为模拟实验，具体过程参照人教版必修二第6页的实验，其中把甲桶定义为雌果蝇并其内的彩球标记为XW 和Xw两种，乙桶定义为雄果蝇并其内的彩球标记为XW和Y，从而模拟假设②；丙桶定义为雌果蝇并其内的彩球标记为XW 和Xw两种，丁桶定义为雄果蝇并其内的彩球标记为XW和Yw，从而模拟假设③。分组进行模拟。

3 小结

摩尔根的实验作为遗传学的经典实验，在复习课中主要是应用基本方法进行探究，但是由于条件的限制和安全问题，测交实验的结果未能用真正的实验结果进行比较，因而通过构建模拟实验的方法进行验证。而在以后进行新授课时，如果能购买到合适的果蝇个体，提供合适的培养条件，需要进行实验的验证才是真正体验假说演绎法的过程，笔者会继续探索把STEM课程理念应用于教学中，以提高学生的对生物学习的兴趣和学科素养。

参考文献 ：

[1]黄晓 .论 STEM教育的特点[J].江苏教育研究.2014（15）.