STEM教育与高中生物教学的融合初探

曹艳

摘 要：在高中生物的课堂中引入STEM教育，可以让学生对于课堂当中学习到的知识有更加深入的了解，帮助学生将学习到的知识融入到日常生活当中去，激发学生们的学习热情。将课堂与STEM教育结合首先要从课程设计做起，编制纤细的教学计划书，强化学生在对项目进行策划过程中的参与感，在具体参与的过程中提高学生们的体验效果，满足学生们的成就感，让学生对实践和知识之间形成正确的认识，这对于学生们在未来的学习可研中有着非常重要的作用。

关键词：STEM教育;高中生物教学;应用发展

高中生物教育的目的是为了让学生们对于自然、生物、个体之间的联系有一个基础了解的研究性学科，目前大部分的课程都是通过老师机械性的讲解，学生被动接收的一个教学模式实现的，这不利于学生建立起基础的生物认知能力，对于学习到的生物知识也不能开展实际的应用。所以将STEM教育应用到其中，有着非常深远的意义。对此，本文通过对STEM教育基本含义进行分析，寻求如何能够通过STEM教育帮助学生更好的完成高中生物的学习。

一、STEM课程的作用

STEM 教育基本含义于STEM 课程，主要可以分为四门学科的整合，它不是一个单一的形式，在课程实施的过程当中，我们不难发现STEM 课程对于课堂教育来说，一方面提升学生的学习积极性，激发学生们的可研兴趣，强化学生们对于知识的应用和发展。

（一）激发学生的科研兴趣

在高中教育当中引入STEM课程，让学生们从传统被动的接收知识，到学生主动的参与到其中，原本枯燥的知识变成了一个知识大彩绘，知识融合让学生对于自己所学习到的知识有更加深厚的兴趣，激发学生对于知识的可研兴趣。纵观西方发达国家，早在小学阶段就已经引入了科学教育，在课堂教学当中随处可见可研仪器，老师引导学生们开展实验操作，让学生亲身去感知，但是在引入STEM课程的过程当中也要注重不可喧宾夺主，实验是为知识的探究做铺垫，过分的强调实验的过程会让学生对实验失去兴趣，在高中课程当中开展STEM 教育主要是为了让学生们通过实验爱上科学，爱上这个探知的过程。

（二）培养学生的科研能力

在美国的一项高校调查数据当中显示，学生进入大学初级阶段时，科研能力几乎没有，这使得美国教育界开始认识到在大学前的阶段，尤其是在高中时期就应该重视引入STEM课程，尽早培养学生对于科研的兴趣，自主探究的能力，这才是教育的根本所在。同时，国家教育基金会也提出在高中阶段培养学生动手操作能力的重要性，也认识到培养学生的科研思维能力的意义。所谓STEM课程教育就是指老师在讲解的过程当中，让学生们在实验室自己动手操作，或者带领学生们外出考察，将知识融入到生活当中去。比方说，在教到昆虫相关生物知识的时候，老师可以带着学生们在附近的公园去实地观察，让学生们可以捕捉一些昆虫便于学生观察，并且借用现有的知识对捕捉到的昆虫进行分类，在老师的帮助下还可以将昆虫做成标本锻炼学生们动手能力。

二、STEM教育与高中生物课堂教学融合的有效策略

（一）规范STEM教育课程标准，提高生物课堂教学有效性

STEM课程如果依靠对个案的研究并不能很好的应对在综合性人才培养中遇到的各种实际性困难，所以课程标准的制定就显得尤为重要，规定课程的性质、內容及教育目标，要求老师和学生在参与到STEM课程学习的过程当中的时候，首先对于性质有充分的了解，要求学生在课后必须掌握哪些知识点等等一些列内容。但是STEM教育在我国的发展仅仅处于一个刚刚起步的阶段，课程标准未得到有效统一，教学性质、内容及目标都是参差不齐，由于没有一个统一的标准，所以很多老师在教学的时候不知道从哪里开始，往往在课程目标设定上会带有强烈的主观感受，单个的教学活动设计往往都会有一定偏颇，或过分重视知识点概念的讲解，或者说过分重视教学的趣味性，在两者之间往往找不到一个合适的平衡点。由此可见，在我国想要广泛应用STEM课程教育首先必须要做的就是规范课程标准，其次建立起一套标准的课程设计，让老师在教学的过程当中做好一个引导者的地位，应当清楚的认识到自己在怎样的环节做怎样的工作，才能够最大程度上帮助学生提升STEM素养。

（二）改善教学环境硬件配置，提高实验教学的实用性

STEM课程教育在我国的起步晚，发展较为缓慢，这和部分学校的硬件配置水平不足有所关联，因为在STEM课程教育当中需要应用到许多教具作为支撑，首先就包括实验室，需要配备许多仪器和材料，还包括外出实验的能力。但是从我国目前的高中教育来说，往往是老师展示实验代替了学生进入到实验室自己操作这一过程，可能是由于器材、试剂不足等各方面原因导致的，对于学生参与到实验当中来并不重视，由于学生没有参与到实验过程当中来，所以学生的技术素养、实验素养都得不到锻炼。由此可见改善既有硬件配置，建立起一个有助于科学研究的专业化实验室，再加上专业化的实验环境也可以激发起学生们的科研兴趣，STEM课程一般都会以学生的自我探究为主要教学手段，那么实验室在布置的时候可以考虑分为小组布置，可以方便学生们在探究的过程当中进行小组讨论，实验仪器也必须要配备到位，不能出现人多仪器少的情况。所以，各级教育部门应当提起重视，在经费支持的情况下尽可能的去改善现有的教学环境，对于各个学校要下发文件给予经费支持，积极帮助教学工作面向现代化去发展。

（三）STEM 师资的培养，提高教师综合素养

好的教育离不开好的教师，STEM课程也离不开专业的STEM类型的教师，所以想要在高中生物教育中引入STEM课程，就必须要培养更多的STEM型人才，STEM分为科学、技术、工程、数学，都是基础性的教育内容，和社会的发展有着非常紧密的联系。由此可见科学、工程、技术型教师都是当前比较缺乏的人才，尤其是工程类型技术人才在未来的竞争当中有着非常重要的作用，基础教育当中就更应该重视工程类学科的学习，要努力改善教师资源匮乏的问题。除了培养专业性教师以外，立足于长远的需求和发展来说，还应当培养综合性跨学科的教师团队，因为STEM课程需要教师具备综合性知识素养，具备跨学科教学的能力，要求教师在教习自己学科的同时，还能够引导学生对涉及到其他学科的知识进行共同探究，尤其是联系比较紧密的例如生物、化学等学科，都可以进行综合性的研究，所以STEM课程对于教师的综合素养有着非常高的要求。

（四）鼓励学生参与，锻炼学生解决问题的能力

STEM课程设计充分尊重了学生的主体地位，以激发学生的科研兴趣为出发点，以解决实际问题为主要内容，引导学生发现问题，解决问题，自行进行实验探究，让学生们感受到STEM课程给他们带来轻松的学习氛围。而教师在这个过程当中则扮演一个引导者的角色，可以帮助给学生安排一些具有难度的挑战性任务，让学生对于知识有更加深入的探究，在学生们遇到问题的时候，老师可以给予一定的点拨，但是要始终鼓励学生们自主或者合作去完成实验过程，对于学生未来的发展是非常有益处的。

三、在高中生物教学中开展STEM教育的案例——以《通过激素的调节》为例

（一）确定研究课题

在高中生物的课堂教学中，必修课的教学任务就是完成对生物知识的讲解，而选修课则完全不同与必修课，选修课更倾向于兴趣教学与实验研究，是必修课的一个延伸。这就要求学生在必修课程知识的背景下提高自己相应的实践能力。例如在《通过激素的调节》的时候，就要引导学生在生活中寻找常见的案例，比如甲状腺、侏儒症等等，一次来证明激素在我们生命活动中的重要作用。因此，教师引导学生学习生物要和实际生活相结合，深切感受生物知识中所蕴藏的奥秘。

（二）梳理课题内容

当确定要研究《通过激素的调节》立题后就要开展下一步的工作了，首先是教师要引导学生去梳理激素的调节的重要性，课题研究的相关内容，比如为什么要进行《通过激素的调节》课题研究？想要得到的《通过激素的调节》课题研究成果说什么？如何有序开展这个课题实验？梳理完成这些内容以后就要为学生讲解相应的重难点知识，加强学生对知识的理解与掌握程度。其次是在梳理知识点过后要完成课题研究计划，学生要在教师的引导下，制定一套切实可行的实验计划，在这套实验计划中要涉及到课题研究的目的、详细的实验研究过程、可能出现的问题以及相应的解决方法等等。最后，就是教师在安排指导这些事就要有相应的《通过激素的调节》教学计划表，以便教师能够紧紧的控住课题研究的关键点，避免耽误又或者是拖延教学课时的问题。

（三）合理安排教学时间

高中阶段学生的学业是非常繁重的，日常上课时间安排的十分紧凑，要想教师能够顺利的完成教学目标与相应的教学任务的同时保证学生能够开展课题研究教学，这就需要教师转变教学方式，合理规划课时安排，及时调整教学计划，结合ATEM的教学课程与要求进行相应的课题研究与学习，完成实验研究。學生研究《激素的调节》这一课题时，教师就可以另外根据课时的要求安排相应的课题进行实验研究，确保实验的正常进行，也保证课堂教学的有效性。

（四）实施教学

实验是支撑课题研究结果的重要途径，所以，实验的场地以及相关的实验设备与仪器都是在《通过激素的调节》课题研究前就要做好的相应的准备工作，实验的相关材料都要根据课题的研究需要进行提前申请与准备。在这个《通过激素的调节》过程中，教师与学生是要不断的沟通与协调，最终的目的是满足实验的操作需求。教师在实验开始前是要完成实验过程中要注意的相关事项的讲解，强调学生要严格按照实验需求进行操作，避免安全问题的发生。在实验的过程中，教师要实时跟进学生的操作进程，引导学生独立完成课题研究，并在这个过程中解决相应的临时问题。在《通过激素的调节》实验结束后，教师要督促学生完成相应的实验研究报告，并指出在课题研究中的成果与心得。

结束语

STEM教育最终的目的是为了提高学生的综合素质修养，包括科学、技术、工程、数学多种思维能力，那么在课程安排上也有所侧重。高中教育作为中国教育体系当中最为重要的一环，是学生们迈入高等教育前的知识储备重要阶段，但是传统的高中教育模式所培养出来的学生，往往知识的储备量是基本满足的，但是探究能力明显不足，且对于科研的兴趣也非常欠缺，所以会出现不能够适应大学自主学习的氛围，出现教育衔接不力的情况。所以在高中教育利用STEM课程培养学生STEM素养，帮助学生更早习惯大学生综合性内容的学习，也能够为培养STEM人才打下良好的基础。

参考文献

[1]芦丽萍.素质教育的重要目标：教学生学会学习[J].天津师范大学学报（基础教育版），2017，11（3）：22-25.

[2]陈梅香.素质教育的实施重点应是教学生学会学习[J].教育评论，2019（1）：103-104.

[3]董泽华.美国STEM教育发展对深化我国科学教育发展的启示[J].教育导刊，2015（2）：87-90.

基金项目：福建省教育科学“十三五”规划2019年度立项课题《基于STEM教育的高中生物探究课程设计与实践研究》，编号：FJJKXB19-521