基于STEM教育理念的高中生物教学探析

令永霞

【摘要】将STEM教育理念应用到高中生物教学中，能够使学生的学习场所从课堂和学校中跳脱出来，引导学生运用相应的生命理念，了解和感知生物世界，探索生命现象背后蕴含的原理，有助于提高学生的逻辑思维能力，使其遇到问题时，能够运用多学科知识去对问题进行分析和解决。而在相应的生物实验和实践活动中，教师也可以传授相关科普知识，培养学生提出问题、分析问题、解决问题的能力，提高学生生物学科核心素养。文章从STEM教育理念的内涵出发，分析了STEM教育理念在高中生物教学中的作用及应用。

【关键词】高中生物；STEM教育理念；概述；作用；应用

【中图分类号】G633.91【文献标志码】A【文章编号】1004—0463（2022）11—0057—04

STEM教育理念其核心宗旨在于提高青少年的创新能力和实践能力，保证教育教学的有效性。STEM教育理念强调科学、技术、工程与数学学科的有机融合，以跨学科综合知识及手段为支撑，解决现实问题。将STEM教育理念应用到高中生物教学中，能够推动学生学习思维的转变，培养其形成良好的学习习惯和思维习惯，促进学习效率和效果的提高。

STEM包含了四门不同的学科，首先是Science（科学），其核心在于认识世界，可以对自然界存在的客观规律进行解释；其次是Technology（技术）以及Engineering（工程），两者可以在认识自然，尊重自然规律的基础上，对世界进行合理改造，实现人与自然的和谐共处，分析和解决社会发展中遇到的各种问题；然后是Mathematics（数学），可以将其看作是技术与工程学科在改造世界过程中的基础性工具[1]。STEM教育理念强调对学生的科学素养、技术素养、工程素养以及数学素养进行培养，强调借助开放化和动态化的课程教育模式，引导学生结合自身掌握的知识，分析和解决问题，有助于推动学生知识体系的优化和完善。STEM教育理念的核心体现在跨学科教育模式，强调不同学科知识之间的融会贯通，形成完善的知识体系，具备融合性的特征。在运用STEM教育理念实施教学活动的过程中，应该注重学生的自主探究，教师的教学互动更多的是一种补充和完善，在推动教学目标实现的过程中，能够拓展学生的思维和视野，促进学生解决问题能力的提高。

STEM教育理念的内涵体现在三个方面：一是真实的问题解决情境。STEM教育理念的核心是建构主义理念，属于一种情境教学模式，关注情境的真实性和有效性，要求教师在实施教学活动的过程中，能够在真实的问题情境中引导学生主动探索，教学内容和课堂形式都会在一定程度上影响问题的解决。对此，教师需要合理安排教学环节以及活动实施的过程，设计出贴合教学内容的问题情境，帮助学生更好地学习知识，解决问题[2]。二是跨学科的知识整合。STEM教育理念并不是简单地将上述四门学科叠加在一起，而是从问题解决情境的实际需求出发，对学科中的相关知识梳理整合，实现问题的有效解决。三是创新人才培养。STEM教育理念强调对学生问题解决能力以及创新实践能力的培养，在教育教学过程中应该以学生发展为核心，在问题情境中，引导学生合理地运用综合学科知识进行探究实践，以此来激发学生的想象力和创造力。

STEM教育理念强调以真实的问题解决情境进行教学，融入各个学科的相关知识，尊重学生的主体地位，引导其动手实践，思考和解决问题[3]。

1.推动学生全面发展。《普通高中生物学课程标准》明确提出，应该加强学科之间的联系，帮助学生更好地理解生物知识，形成科学的生命观以及正确的世界观。将STEM教育理念应用到高中生物教学中，能够推动学生的全面发展。科学学科可以帮助学生更好地了解现实世界，认识客观规律；工程学科可以培养学生的科学认知思维能力以及独立思考能力；技术学科可以使学生掌握问题解决的策略和技能；数学学科则能够获取有效的分析推理方法。学生可以通过小组合作的方式，围绕相应的主题，实施活动方案设计，依照自身的想法来提出方案设想，培养创新精神。在评价环节，教师可以从小组整体学习过程，以及作品完成情况进行综合评估。通过有效的合作活动，能够推动师生之间的相互学习和交流，很好地满足了新课标的要求[4]。

2.培养学生核心素养。STEM教育理念能够摆脱单一学科教学对学生思维产生的束缚，确保学生能够掌握相关学科的专业知识，提高学生的动手操作能力和创新实践能力。在高中生物教学中STEM教育理念的应用，能够将生物学科与物理学科、化学学科等紧密联系起来，通过多学科知识学习的方式，引导学生运用整合思维更好地理解知识，对零碎化的知识进行组合运用。STEM教育理念下，学生可以通过跨学科学习的方式，了解概念之间的关系，促进其生命观念的形成；教师则可以借助一些现实生活中的话题或者案例，进行课堂情境的创设，促进学生对国家以及社会认同感的提升。在实践环节，教师应该做好相关资料的搜集和整理，帮助学生更好地掌握生物知识，了解事物的本质特征及客观规律，也可以培养学生的探究精神及科学思维。

1.创设教学情境。STEM教育理念中，情境性是最为典型的特点，生物教师应该选择与教学内容相关，同时贴合生活实际的情境进行教学，良好的教学情境能夠推动生物教学目标的顺利实现，也可以使学生在解决问题的过程中，获取新的知识，感受生物学习的乐趣，激发其对于学习的兴趣[5]。

2.提出研究问题。通过相应的情境渲染后，学生可能会提出各种各样的问题，而所有的这些问题基本都来自现实生活情境。高中生物教师应该引导学生运用自身掌握的知识和经验，分析和解答问题，作出科学的点评，通过与学生的共同讨论，确定最终需要研究的问题，要求学生就问题进行更深层次的思考和讨论。通过这样的方式，可以引导学生从多个角度对问题进行全面系统的分析，使得学生主动参与到课堂教学活动中[6]。

3.设计实验方案。在明确问题后，教师需要做好学生的分组工作，引导学生以小组合作的形式对相应的文献资料进行搜集和整合，确定好具体的实验流程，分析各种思路实施的可行性，形成相应的实验方案。而在针对实验方案进行设计的过程中，教师应该引导学生自主思考，做好小组内部讨论工作，鼓励学生大胆提出质疑，探索新的问题解决思路。

4.构筑知识体系。学生在分析资料、制定实验方案的过程中，教师需要做好引导与支持，讲解本节课的知识和内容，与学生一同完成知识体系的构建，并以此为基础，帮助学生更好地把握教学内容，分析课程中的STEM元素，确保其能够合理地利用生物知识，对实验方案的合理性进行分析和评估，明确方案的优势和缺陷。在实际评估的过程中，教师需要做好针对性引导，确保学生可以在小组之间进行沟通交流，明确自身存在不足的同时，学习其他小组的优势，帮助学生对实验计划进行评估，最大限度地保障实验的合理性和有效性[7]。

5.开展探究实验。基于STEM教育理念的高中生物教学中，生物教师在深入了解相关知识的情况下，需要引导学生通过小组合作的方式，开展相应的探究实验，做好适当的指导，培养学生的小组合作交流能力。在探究实验的过程中，教师需要强调一些关键事项，对照实际教学情况，选择恰当的工具资源，为学生在探究过程中遇到问题时进行指导，提出合理建议，也可以在合适的时间节点，提供完善的教学框架，引导学生对问题进行更加深入的探究。

6.实施多元评价。在相应的实验结束后，教师可以组织学生继续以小组为单位，展示各自的实验成果，做好实验过程中经验和问题的总结，也可以要求学生进行自我评价以及小组间的相互评价。在小组间相互评价环节，需要设置多元化的评价主体，同时关注对学习过程的评价。就目前来看，在高中生物教学中，教师采用的评价方式一般都是以自身为主体的总结性评价， STEM教育理念的应用，要求教师能够在学生学习的过程中进行评价，推动总结性评价与过程性评价的相互结合。基于此，生物教师在开展评价活动的过程中，不仅需要关注学生的学习成果，也不能忽视其学习的过程，这样才能真正保障评价工作的有效性[8]。

1.融入新闻事件。教材本身的特点决定了其在编制方面存在很大的滞后性，新教材从整理到编制再到出版使用，需要经过较长的时间，而在这个时间内，社会环境会发生变化，教材的内容也可能滞后于环境发展，如果一味地照本宣科，可能影响教学的实际效果。对此，教师在实施日常教学的过程中，需要重視社会新闻事件的融入，以新闻取代教材中的“旧闻”，这样才能很好地激发学生的学习兴趣，提升教学的时效性[9]。例如，在教材中“从生物圈到细胞”一课中，提供的素材包括非典型肺炎以及SARS病毒，其发生在2003年，对于高中生而言十分陌生，在缺乏亲身经历的情况下，学生存在着课堂参与度不高的情况。针对这一点，教师可以补充一些具备较强时效性的新闻事件，如新冠肺炎，这个蔓延全球的疫病带来的影响不可谓不大，显然更能吸引学生的目光。对于生物教师而言，应该随时关注新闻事件，将其应用到课堂教学中，通过这样的方式激发学生对于生物学习的兴趣，使得学生能够认识到，生物学知识充斥着日常生活的方方面面。

2.衔接现实生活。对于STEM教育理念而言，一个非常显著的特点是其具备较强的实践性，教师在实施课堂教学的过程中，可以对教材中的知识进行梳理，实现与现实生活的有效衔接，培养学生的生物学科核心素养。例如，在针对“细胞中的糖类和脂类”进行教学时，教材中安排的课后阅读材料十分贴近学生的日常生活，但是其中很大篇幅都是强调热量，抽象性强，无法很好地激发学生对于学习的兴趣[10]。基于此，教师可以在教学设计中，加入相应的讨论环节，选择一些学生比较感兴趣的话题，如健身、减肥、美体塑形等。现代人生活水平的提高，使得肥胖问题变得越来越普遍，在学生群体中，肥胖症状也在不断增加，是否能够运用生物学的相关知识，对肥胖问题进行解决呢？教师可以引导学生针对这个问题进行分析和讨论，激发其对于学习的积极性，将学生的能动性和创造性充分发挥出来，切实保障课堂教学的效果。

3.引入前沿技术。分析高中生物人教版教材，可以发现其中包含了大量的前沿技术和先进知识，如电子显微镜的使用、放射同位素示踪技术的应用等。从生物教师的角度，在针对必修一《分子与细胞》进行教学的过程中，可以引入必修二以及必修三中的技术手段，通过这样的方式，能够很好地体现教材的功效，创新课程教育理念，也可以更好地凸显STEM教育理念的特点和优势。如，在完成DNA基本结构与碱基排列规律的教学后，教师可以引入一些热点话题及前沿技术，如克隆技术、转基因作物等[11]，与学生共同讨论相应的问题，如“克隆技术如果被应用到人体克隆领域，可能引发怎样的伦理冲突？”“如果基因编辑技术和转基因技术的应用成为常态，我们今后生活的社会又会出现怎样的变化？”考虑到课堂时间的限制，对于一些不太重要的问题，应该做到“浅谈即止”，事实上，只要教师做好引导，即便是浅谈也能够激起学生深入探索的欲望，甚至可能影响学生的终身发展。

4.关注结果评价。教师需要重视学习成果的评价，更应该关注过程性评价，看学生是否能够完成对于相关资料的收集工作，是否能够在小组讨论中将自身的观点表达出来，是否能够依照探讨得到的结果，制定出有效的实验方案，是否能够对自身在学习中的收获以及存在的不足进行反思等。通过这样的方式，可以更好地明确学生在学习中存在的问题，提高教学的有效性。

总而言之，STEM教育理念的核心导向是培养学生的实践能力，推动知识的问题化以及问题的项目化，培养学生的理性思维和团队意识，进一步提升生物教学效率。

[1]沈刚.生命教育理念下高中生物学科教学策略研究[J].文理导航（中旬），2021（11）：51-52.

[2]林清武.浅析分层教育理念在高中生物教学中的运用[J].高考，2021（27）：19-20.

[3]王金泉.“STEM”教学理念与高中生物学深度学习的融合[J].高考，2021（24）：63-64.

[4]王勤.STEM教育与高中生物教学的融合策略研究[J].高考，2021（24）：65-66.

[5]朱莉莉.基于素质教育理念的高中生物教学[J].清风，2021（16）：66.

[6]朱慧.基于生本教育理念的高中生物课堂有效教学[J].天津教育，2021（23）：69-70.

[7]张馨予.应用CDIO模式的高中生物STEM课程设计与实施研究[D].长春：东北师范大学，2021.

[8]刘玉，龙主多杰.STEAM教育理念下高中生物教学模式的构建及应用[J].教育观察，2021（19）：113-115+134.

[9]李首智.基于STEM教育理念的高中生物教学实践模式探究[J].科学咨询（教育科研），2021（05）：214-215.

[10]陈宜.STEM教育理念下高中生物活动课教学案例初探——以“微生物的培养与应用”的拓展实验为例[J].中学生物学，2021（05）：68-70.

[11]江楹华，杨智慧.STEM教育理念下高中生物实验的探究式教学模式初探[J].教学考试，2021（15）：38-40.

编辑：张昀