例谈6E学习模式在高中生物STEAM教学中的应用

摘要 基于6E学习模式的STEAM教学设计，注重创设真实的问题情境，依托适切的项目支架，融入科学探究、数学思维、工程设计、艺术视角和技术制作等环节，解决实际问题、获得新知识。以高中生物必修2“遗传信息的翻译”教学为例，从参与、探索、解释、工程、深化和评价环节，设计教师的指导活动、学生的学习活动和说明，旨在从培养学生创新精神与实践能力方面摸索经验。

关键词 6E学习模式 STEAM 遗传信息 教学设计

中图分类号G633. 91

文献标志码 B

1 基于STEAM教学的6E学习模式简介

STEAM教学是以科学（Science）、技术（Technolo-gy）、工程（Engineering）、艺术（Art）和数学（Mathemat-ics）为基础，开展多学科融合性教学。它不是五门学科简单叠加，而是相互融合形成有机整体，以达到培养未来世界公民所要求的创新精神与实践能力。

2014年，为落实STEM教育的活动模式，美国国际技术与工程教育学会首次提出利用参与（ Engage）、探索（Explore）、解释（Explain）、工程（Engineer）、深化（Enrich）和评价（Evaluate）环节开展教学，简称6E学习模式。这一模式将科学探究思维和工程设计实践融入教学，让学生在多学科的情境中提出自己的问题，解决挑战性任务，是STEAM教育中较为适切的教学设计模式，其要求见表1。

2 基于6E学习模式的STEAM教学设计

以“遗传信息的翻译”为例，开展基于6E学习模式的跨学科教学，达成了较好的教学效果。

2.1 STEAM教学目标的描述

根据三维目标和素养目标的陈述，依据STEAM教学目标要求，本节内容的教学目标为：学会使用科学实验探索问题，获得mRNA指导蛋白质合成的知识;通过制作碱基、tRNA、mRNA、核糖体和氨基酸模型的工具和过程，深化理解遗传信息翻译蛋白质的过程;按照工程设计和技术制作程序，完成遗传信息翻译过程的制作;依据艺术视角，使mRNA与核糖体的制作美观、真实;通过核糖体在mRNA上的移动演示，理解密码子碱基与氨基酸的数量关系。教学目标解构见表2。

2.2 基于6E学习模式的STEAM教学过程

根据6E学习模式的要求，设计6个环节的教学活动，包括教师指导活动、学生活动和设计说明。

2.2.1 参与

教师设置情境，通过微视频展示并讲解细胞核中的DNA结构、DNA转录生成mRNA的过程和细胞质中的核糖体结构。并提出问题：基因主要位于细胞核中，蛋白质合成主要在细胞质中的核糖体中进行。细胞核基因转录的mRNA如何控制细胞质中核糖体合成蛋白质？学生分小组讨论，根据己学知识，尝试建构mRNA指导蛋白质合成过程图。

设计说明：“参与”环节的意图在于创设问题境脉，激发学生设计兴趣和动机。该节教学中，教师通过如何设计翻译过程模型，直接提出问题，调动学生的学习热情，让学生巩固预习的知识，检测预习效果，评估本节内容的学情。学生在问题境脉的指引下，注意力聚焦到“mRNA指导蛋白质合成”这一设计任务。

2.2.2 探索

教师展示翻译过程，引导学生构建mRNA指导蛋白质合成过程模型。教师提出一系列问题以引导学生的探究路径：①一条mRNA是否只与一个核糖体结合？②不同蛋白质中是否存在不同的氨基酸排列顺序？③mRNA的碱基如何特异地决定氨基酸序列？④如果mRNA上一个碱基决定一个氨基酸，碱基种类能否满足20种氨基酸的要求？如何解决这一矛盾？⑤氨基酸如何特异性地进入核糖体？需要什么工具，有何要求？学习小组讨论，确定探究目标，达成共识：mRNA上的3个碱基决定1个氨基酸;tRNA -端的3个碱基与mRNA上3个碱基互补配对，一端特异地运输1个氨基酸;mRNA的碱基序列决定了氨基酸序列。在此基础上，各小组根据讨论达成的共识，设计翻译过程的模式图。

设计说明：本环节中聚焦在mRNA如何决定蛋白质中的氨基酸序列。学生通过小组讨论，利用头脑风暴，逐步理清这一过程。教师的任务在于明确探究任务，引导探究活动，最终达成教学目标。

2.2.3 解释

教师组织各小组讨论翻译过程，要求各小组派代表展示翻译过程图;重点关注学生对tRNA转运氨基酸过程的讲解，鼓励学生诘问。另外，教师还要关注遗传密码、反密码子、tRNA特点的阐述。学习小组展示mRNA指导蛋白质翻译过程;倾听他人的解释，并对疑问提出诘问。

设计说明：本环节重在阐述探究思路，展示成果并接受他人的提问。学生的解释表现展示了对mRNA指导蛋白质的理解层次，教师应鼓励其他学生提问来推动小组交流，把学习引向深入。

2.2.4工程

教师为学生提供实验器材与工具，如彩色卡纸、泡沫面板、标签纸、笔、剪刀、浆糊、橡皮泥、积木（表示氨基酸）、大号瓶盖（表示核糖体）、回形针。学生利用提供的器材与工具，制作出翻译过程模型。必要时，教师指导小组制作。小组讨论、改进、完善模型，利用制作的模型，展示翻译过程。教师指导学生编写模型使用说明。

设计说明：本环节中，学生要根据解释，建立问题解决程序，明确任务，初步设计，改进完善，体现了运用工程学知识设计模型的方法，并在制作中检验自己所学知识的掌握情况。

2.2.5 深化

教师提出问题：①一條mRNA上连接多个核糖体，每个核糖体合成的多肽链是否相同，为什么？②原核生物的转录和翻译能否同时发生，有何特点？③真核生物的表达是否具有连续性，为什么？小组针对问题，开展讨论，并设计原核生物基因表达过程图，通过诘问深化认识。

设计说明：本环节是对“探索”环节和“工程”环节的进一步深化认识，通过问题的深入，引导学生对知识和技能的提升和迁移，在原有设计方案上进一步拓展延伸。制作出的原核生物边转录边翻译的基因表达模型，是学习内容的深化和各环节的整合提升。

2.2.6 评价

各小组展示作品。教师出示评价量规（表3），组织学生开展自评与互评，依据参与度、积极性，进行打分，并对各小组点评。学生完成诊断性作业，检测目标达成情况。

设计说明：本评价以过程性评价为主、总结性评价为辅，检验学生的学习效果，通过学生自评、生生互评、教师点评、自我检测和教学反馈等过程，检验学生知识技能目标的达成情况。

2.3 教学反思

STEAM教学模式是以情境、项目、问题和写作学习为基础，淡化学科界限，将真实的问题情境与科学探究、工程设计等活动结合起来，解决问题任务的新型学习模式。这一教学模式容易出现学科知识的结构性缺失、伪探究、伪问题解决等不足，可能会造成学生学习过程中挫折感，导致教师主导地位缺失等问题。针对问题，教师细化和强化各环节的要求，落实学生的知识技能目标和素养目标，为STEAM教学提供参考。该模式作为一种新型教学模式，还需要广大教师通过教学实践，发现问题、总结经验，形成一套适合6E学习模式的STEAM教学的理论和方法，指导新课改实践。

参考文献：

[1]余胜泉，胡翔.STEM教育理念与跨学科整合模式[J]。开放教学研究，2015，（4）：13-22.

[2] 李春密，赵芸赫.STEM相关学科课程整合模式国际比较研究[J].比较教育研究，2017，（5）： 11-18.

[3]李克东，李颖.STEM教育与跨学科课程整合[J].教育信息技术，2017，（10）： 3-10.

[4]肖安庆，李贤.基于大概念的高中生物整体教学何谓、为何与何为[J].中小学教师培训，2021，（4）： 66-70.