在高中生物复习课教学中应用STEM课程理念的尝试

邝秋婷

摘要：对于在高中复习课中遇到的一些问题，笔者逐渐尝试应用STEM课程理念，通过项目来组织课堂教学，以学生为主体，培养学生的知识灵活应用能力、实验探究能力、综合分析能力等。

在高中生物复习课教学中，我们常常遇到一些改编课本实验的题型，学生开始时无从下手，形成一大难题。笔者查阅了相关文献得到启发，逐渐尝试应用STEM课程理念，通过项目来组织课堂教学，它以教学目标为指向，以项目为主线，以学生为主体，使学生以学习小组的形式相互协作的实践活动，培养学生的知识灵活应用能力、实验探究能力、综合分析能力等。

1实施过程

笔者在教学实践中实施的策略主要是把这些问题可以进行转化为各种探究性的项目，可以分解为以下两种类型。

1.1模仿性探究

由于科学技术的飞速发展，我们在做题的过程中，往往会遇到一些以最新的科学研究为背景而创设的新情境中进行考察，这类型的题目基于课本知识，同时考察学生的生命观念、科学思维、社会思维等生物学科核心素养。笔者以两个全国I卷的题为例，应用STEM课程理念发现问题并解决问题。

在2017年的全国I卷第29题，题干信息“根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型……请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型……”。对于这类型开放性强的探究题，学生往往无从下手，然而在现在的高考中对学生实验设计能力等方面学科素养的考察还是比较多，因而学生也不能完全放弃，笔者通过STEM教学理念，把这个题目作为学生探究的一个小项目，让学生分组讨论解决。在引导的过程中，对于班上基础知识扎实，实验能力较强的学生提出，这题干与课本必修二赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验相类似，可以模仿课本这一实验进行探究，同时，题干中也有非常多的信息：实验的方法为放射性同位素标记法，实验材料是体外培养的宿主细胞等。笔者在学生提出的这几点内容在黑板上进行了列举整理，然后让学生分组进行讨论，写出实验基本步骤以及预测实验结果及结论。通过讨论，笔者展示小组的实验思路，其中有一小组用32P，其他小组的学生就沸腾了，七嘴八舌的发言否定，笔者让其中一个小组发言：用32P标记，P是DNA和RNA共有的元素，因而实验结果如果出现放射性，并不能说明放射性是DNA还是RNA。笔者趁机总结：这说明这个题能不能完全照搬课本的实验？答案是不能的，当然，这个题的探究思路和噬菌体侵染细菌的实验是类似，关键是要区分开DNA和RNA，因而，本题我们应该用带有放射性的胸腺嘧啶和尿嘧啶来区分。学生恍然大悟，课本的实验关键是掌握实验设计的思路和方法。

教师小结：把这一题应用STEM课程理念转化成探究的小项目，明显提升的学生的学习兴趣，经过这次的探讨，学生掌握了一类型的探究实验的方法，同时，在后期的训练中，避免了学生的畏难情绪，在实验设计类的题目不能完全空白。

在2018年的全国I卷第6题中，题干信息“某大肠杆菌能在基本培养基上生长，其突变体M和N均不能在基本培养基上生长……将M和N在同时添加氨基酸甲和乙的基本培养基中混合培养一段时间后，再将菌体接种在基本培养基平板上，发现长出了大肠杆菌（x）的菌落”，学生在看到这样的题干时，无从下手，笔者引导学生回忆课本已有的實验，有学生想起必修二第3章第1节艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验，还有学生想到了基因工程育种。笔者让学生分组讨论，然后说出各自的理由，加深对题干的理解。

设想一的小组提出两个实验的共同点和差异：发生了遗传物质的转移，因而可以理解新出现的大肠杆菌（x）是由M的遗传物质进入到N内或是N的遗传物质进入到M内;但是也有不同点，课本的艾弗里的实验是转化实验，当S型菌的遗传物质进入R型菌内就使R型菌转化成S型菌;但本题中不是转化，而是两种遗传物质混合，共同控制。

设想二的小组提出两个实验的共同点和差异：根据题干，新出现的大肠杆菌（x）是由M和N的混合后产出，并且可以在基础培养基上生长，说明大肠杆菌X可以产生氨基酸甲和氨基酸乙，具有有两种菌的性状，因而类似于基因工程中，把两生物的性状进行集中，属于基因重组;但本题中不是基因的片段的整合，而是两个个体全部基因的混合。

教师小结：通过对比分析，学生能重新巩固课本的两个知识点，并加强了知识的灵活应用，也加强了审题能力，学生的小组合作效果也很好。

1.2转化为模型

在进行复习的过程中，笔者发现学生对于一些课本的抽象概念很模糊，为了解决这一问题，笔者应用STEM课程理念的尝试把这些知识点转化为模型。模型包括数学模型和物理模型，而解决抽象概念和知识点，笔者尝试的是转化为物理模型。比如在复习必修三第5章第2节生态系统的能量流动“能量流动的传递效率”这一知识点时，由于内容抽象，学生难以理解，因而笔者把这一内容转换为构建能“量流动物理模型”，并以此作为一个项目分给各个小组进行解决。笔者引导学生用彩色的卡纸来进行，不同营养级可以用不同颜色的纸片来代表，能量的多少可以用纸片的面积大小来表示，如：生态系统的生产者固定的太阳能可以用20cm×20cm的黄色纸片表示，初级消费者同化量用红色纸片代表，次级消费者同化量用绿色纸片代表，三级消费者同化量用棕色纸片代表，若能量传递效率10%计算，则生产者（400）、初级消费者（40）、次级消费者（4）、三级消费者（0.4），学生相应构建纸片模型。进而把每个纸片进行拆分和回拼，学生能够理清两个基本公式：即初级消费者同化量=次级消费者同化量+初级消费者呼吸消耗+分解者分解+未被利用;生产者同化量=初级消费者同化量+生产者呼吸消耗+分解者分解+未被利用。

教师小结：通过模型的探究，学生能进一步理解课本的知识，同时操作能力等也得到了很好的提升。

2教学反思

笔者在教基础年级时，也尝试过用一两节课的时间让学生把一些在课本中的探究或者知识的疑惑转化为一个项目去进行探究，实现STEM的教学，虽然这样的上课模式能很好的培养学生的综合素养，但是耗时长，往往一节课是解决不了，需要更多地延伸到课后，然后下一节课再进行汇总小结，因而在高三紧张的复习中，我们难以按照这样的模式进行授课，而把这一模式再缩小化，形成一个个的小项目进行探究，一方面能很好的解决遇到的问题，另一方面也能围绕已有知识发现新问题，使复习过程不再枯燥无味，在这过程逐步巩固知识，同时还能培养学生的探究能力、实践能力等生物学科素养，通过一轮复习的时间，最终取得的效果良好。在以后的教学中，笔者会继续学习探索，继续实践，以提高学生的生物学科素养和教学有效性。