基于STEAM教育的实例

郑宇 王海滨

摘要 用科学探究理念，依据人教版高中生物选修“1微生物的实验室培养”一课内容中的倒平板操作，用源码编辑器Kitten4.0在线设计了一款教育游戏：按照实验操作顺序进行点击，点击正确得分，错误不得分或结束游戏，以操作得分进行评价。通过游戏引导学生理解无菌技术的操作，同时落实STEAM教育，也更体现生物核心素养理念。

关键词 源码编辑器 STEAM教育 教育游戲 倒平板

中图分类号 G633.91

文献标志码 B

1前言概述

1.1我校实验设备现状

我校实验设备齐全，资源丰富，生物实验室由专职实验员管理，管理规范，能进行基本的高中生物实验。但微生物的实验室培养需要严格的无菌环境及灭菌设备。这样的实验要求一般在大学或一线城市的高中才具备。一些高中学校进行了倒平板操作实验，但没有在超净工作台上进行。这些不利于学生形成对倒平板操作的感性认识。

1.2现代教育技术在生物课堂上的运用现状

生物教学离不开实践，由于教学进度、实验设备等的制约，往往在课堂教学上对实验教学的处理只是利用原创PowerPoint课件、网络的教育教学资源、多媒体辅导的生物教学情景剧表演或教师自创的学生评价系统进行教学。有的学校通过现代教育技术实验室中的计算机教学软件模拟遗传实验相应内容，帮助学生理解“探索遗传物质”一节内容。

现代教育技术已成为教学的重要辅助力量。教师在生物课堂中结合现代教育技术，有助于落实STEAM教育。我国学者一般认为STEAM教育的本质是“跨学科”，目标是利用科学、技术、工程和数学等学科相互关联的知识，跨越学科界限，从多学科知识综合应用的角度提高学生解决实际问题的能力。

在探索STEAM教育过程中，研究人员曾利用MVC编程模式（图1）、Java语言、Spring框架和底层调用Mysql数据库等设计“碱基配对测试”及“一键快速转录翻译查询”系统（图2）。但该系统的局限性是学习周期长，难度大，不利于推广，而且用户进入界面为浏览器，需要申请网络域名和购买空间，否则只能在自己的电脑里用Tomcat模拟运行，并不利于课后的继续学习。

我国的编程教育软件编程猫源码编辑器Kitten4.0完美解决了以上问题。具有简洁界面的Kitten4.0操作简单，符合中国人的使用习惯，是教师与学生进行编程设计的一个好选择。该软件的特点是：构成程序的命令和参数通过积木形状的模块来实现，用鼠标拖动模块到程序编辑栏就可以了。初中生甚至小学生都可以利用这个软件设计一款互动产品，操作简单，并且可以直接通过网络共享设计。这对于构建动态生成性素养课堂有很大帮助。教师与学生共同编程，培养学生的科学思维，并通过良好的实验课堂互动，培养学生的科学探究与生命观念，更好地开展STEAM教育，提高学生的生物学学科核心素养。

下面将使用Kitten4.0设计一款教育游戏——倒平板操作，并应用到课堂中。学生进行游戏演示，教师引导，其余学生纠正，通过“有效失败”集众人之力，努力获取操作上的“100分”，便于学生认识与理解无菌技术的操作与倒平板的具体流程，渗透生物学学科核心素养，从而将STEAM教育落到实处。

2游戏编程

2.1角色、背景编辑

教师上传游戏角色图片：超净工作台、酒精灯、培养基、培养皿、酒精灯灯帽;绘制的培养基棉塞、燃烧的酒精灯图片;游戏相关Icon等。上传游戏背景图片：开始游戏、游戏失败、得分背景、空白背景等。

2.2编程

2.2.1游戏流程图

师生设计从开始游戏到进入倒平板操作界面的具体流程，如图3所示。

2.2.2部分角色编程

通过简单的条件判断、循环、变量操作设置角色编程，如图4所示。

3结果与评价

3.1作品呈现

作品发布于编程猫社区（https：//shequ.codemao.cn/work/88555161），只需链接上网，手机、电脑均可进行游戏。

3.2课堂应用

教学时，学生上讲台进行游戏，按照实验步骤依次进行点击、选择，选择正确得分，选择错误不得分或扣分，如果发生严重错误还会直接终止游戏（对照实际实验的终止实验）。其他学生参与纠正错误。学生通过最终的分数，检查自己实验步骤是否完全正确：如果没有得到满分，是哪个步骤出现错误，再次尝试游戏能否得到满分。学生不断地尝试与反思，最终掌握无菌操作的要点。学生还可以课后再次游戏进行巩固。

4收获与反思

4.1收获

该游戏的语言严格按照教材文字，加上Kitten4.0独特的普通话语音反馈，当学生成功地完成实验后，不仅掌握了实验重难点，而且印象深刻。最终操作分数的呈现激发学生的进取心;不断的纠错可以培养学生的科学思维。

教师以游戏的形式打破常规，提高了学习的趣味性，提高学生的学习兴趣，将课堂转交到学生手中，实现“生本教育”。一个人游戏、全体学生纠错的形式，让每一个学生都参与进来，使学生在游戏中获得知识的同时，又感悟到现代信息技术给学习带来的便捷。

4.2反思

该游戏流程较短，在后续的设计中应考虑加入平板划线法、稀释涂布平板法等，丰富游戏内容。游戏中图片素材大部分来自网络，画风、格式不一，后续应对游戏素材进一步优化。游戏的提示语较欠缺，如果没有教师在课堂上的指引，学生可能无法迅速完成游戏所有流程。

参考文献：

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