基于STEM教育理念构建高中生物高效课堂

于丽丽

本文系国家级重点课题“高中生物传统文化与信息技术有效融合的实践研究”（课题编号：184420005）的阶段性研究成果

摘要：STEM教育是从科学、技术、工程和数学四个方面对学生进综合培养的过程。高中生物课程以立足基础科学、注重創新思维、发展实践能力的特点为发展STEM教育提供了良好的平台。本文尝试从以项目的学习为核心、以问题的探究为原则、以小组的合作为基础三个方面进行构建生物课堂，期望可以提高学生的生物科学素养，并促进STEM教育的本土化发展。

关键词：STEM教育；高中生物；生物学素养；高效课堂

中图分类号：G633.91文献标识码：A文章编号：1992-7711（2020）06-0041

一、STEM教育概述

STEM教育即科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）的简称。但它并不是四类学科机械的叠加，而是彼此之间相互融合的一个有机整体，并以真实问题解决为任务驱动，在实践中应用知识、获取知识，培养学生的问题解决能力、复合思维和创新思维。高中生物课程以立足基础科学、注重创新思维、发展实践能力的特点为发展STEM教育提供了良好的平台。在高中生物课堂中融合STEM教育，可以提高学生的生物科学素养，也能够进一步促进STEM教育的本土化发展。

二、STEM教育与高中生物课程融合的必然趋势

1.顺应新课改的发展趋势

STEM涉及的四门学科是相互依赖、相辅相成的关系。科学是工程的基础和原则，技术是工程的基本要素和手段，工程是科学和技术实现的根本，而数学是发展科学、技术和工程必不可少的工具。STEM教育倡导多学科多领域的有效融合，加强学科之间的联系与互动，使学生的世界观、价值观和社会责任等核心素养得到提高。这与我国新课改提出的提高学生的生物科学素养的要求不谋而合。

2.社会创新型人才的迫切需要

应试教育下“分高者得天下”。“填鸭式”教学使学生产生了厌学情绪。传统课堂上，师生都是只在意学习新知识，对于知识的应用只是蜻蜓点水般一带而过，导致学生所学与应用脱节，从而出现了一些“高分低能”型大学生，创新型人才更是寥寥无几，因此引进STEM教育是一次变革，更是一种创新。

3.高中生物课堂为STEM教育搭建了良好的平台

生物学是一门自然学科，它与生产生活息息相关，很多生物学问题要通过技术、工程和数学知识来解决问题。例如，必修三第四章第2节《种群的数量变化》应用到了数学模型构建两种种群数量变化曲线图等，选修三正本书都是工程技术。因此，在生物课堂引入STEM教育，不仅能够让学生更好的构建生物知识框架，提高学生应用知识的能力，还有利于学生从生物学角度认识世界和改造世界。

三、基于STEM教育构建高中生物高效课堂的策略

1.以基于项目的学习为核心

基于项目的学习（Project- Based Learning）是在STEM教育的指导下，将课本知识按照项目开展的需要重新组合进行教学的过程。根据考纲要求对课本知识的重新排序，也可以删减或者增加重新组合成项目，如在学习《基因突变和基因重组》《染色体变异》时，可以与第六章的《杂交育种与诱变育种》重组成为一个大项目，将原理与应用相结合，便于学生构建知识框架，也有利于学生对于知识的理解和应用。要完成一个项目或解决一个问题，要从多个角度获取知识，同时还需要综合应用技术方法、工程学理念、数学计算等知识寻求解决问题的方法，这样可以激发学生学习的兴趣，提高学生分析和解决问题的能力，这是STEM教育融入到生物课堂的核心。

2.以基于问题的探究为原则

《普通高中生物课程标准（2017版）》中提出，倡导探究性学习，力图促进学生学习方式的变革，引导学生主动参与探究过程、勤于动手和动脑，逐步培养学生搜集和处理科学信息的能力、批判性思维的能力、分析和解决问题的能力以及交流和合作的能力等，重在培养创新和实践能力，以问题驱动课程教学是STEM与高中生物融合的原则。教师将课本知识按照项目的实施需要进行重新组合，根据教学内容设置问题情境，通过《问卷星》平台发布学习任务，引导学生思考和探究。比如，针对人教版高中生物必修三第二章第4节《通过免疫的调节》这课为例，教师发布以下学习任务：“请试着描述H7N9病毒入侵人体以及人体免疫细胞抵抗病毒的全过程。”面对这个项目的学习，学生必须观看视频、主动查阅资料，将所搜集到的信息进行整合和处理，实施项目和解决问题，在这个过程中学生不仅学会了课本知识，还形成了科学探究思维，养成了健康的、热爱生命的生物科学素养。

3.以基于小组的合作为基础

教学是一个双边活动过程，STEM教育中教师起着主导作用，学生才是学习的主体。教师的主导作用表现在教师的指导决定着学生的学习方向和效果。要想真正实现以学生为主体，就要信任学生，教师可以将学生分为小组进行讨论和交流，这是STEM教育的基础。小组的搭配要根据学生能力和意愿进行，尽量做到每个小组都能够完成项目。小组成员各司其职，又要相互帮助、相互督促、共同完成任务。学生可以在讨论中擦出思维的火花，感受到成功的喜悦。

总之，在新课程改革的背景下，期望通过在高中生物课堂中借助STEM理念构建高中生物高效课堂，可以改变传统的教学方式，将课堂还给学生，培养学生的自主学习能力和创新精神以及理论联系实际的能力，为培养创新型人才尽绵薄之力。

参考文献：

[1]蔡慧英，顾小清.设计学习技术支持STEM课堂教学的案例分析研究[J].电化教育研究，2016（3）：93-100.

[2]教育部.普通高中生物课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

（作者单位：广东省中山市濠头中学528437）