“双减”背景下基于STEM教育的跨学科学习

宋洁

摘要：“双减”政策对全面促进青少年的素质及能力的发展提出了新要求，对教师的专业能力也提出了更高要求。在“双减”背景下，基于STEM教育跨学科学习这一理念，探寻跨学科学习资源整合方法，提升课堂的质量与容量。以人教版高中化学和生物教学中糖类、油脂、蛋白质部分的比较学习为例，以任务驱动，利用不同学科知识点梳理融合、学习方法对比，解决现实世界问题。同时结合STEM教育理念，培养学生的跨学科学习能力，促进获取知识、整合知识及利用知识解决问题等综合素质的提升。

关键词：“双减”；STEM；跨学科学习；综合素质

文章编号：1008-0546（2023）09-0024-04

中图分类号：G632.41

文献标识码：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2023.09.005

一、“雙减”政策背景介绍

202 1年7月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见》（以下简称“双减”）。国家出台“双减”政策的主要目的是想通过减少课内外简单、低效、无创造性的重复劳动，提升课堂教学的质量和容量，让学生能运用学科知识去分析解决现实社会问题，以促进学生综合素质及能力的提升。[1]“双减”政策要求减轻的是学生课内外学业负担，但是并没有减少对高素质人才的需求，所以要求基础教育在课堂内、在满足学生全面发展上花功夫。所以在“双减”背景下，中央鼓励支持学校立足课堂教学，优化教学方式，满足不同层次学生的多样化需求，探寻人才培养可持续发展的突破口与创新点，在不增加学生负担的前提下，提供更优质的教育。所以“双减”减轻学生课业负担的同时对教育工作者的专业能力和素质提出了更高的要求。

二、基于STEM教育的跨学科学习理念简介

近年来兴起于美国的STEM教育进入我们的视野，其倡导的问题驱动跨学科交叉融合的教育理念为越来越多的人接受。STEM教育理念希望学生能认识与建立不同学科之间的联系，在各学科领域间获得综合能力的发展。[2]lSTEM教育是用多学科知识、多种技能以及创新思维来解决现实问题，其核心理念是打破学科间的界限，跨学科、创新性地解决现实问题。在此过程中掌握分析问题、解决问题的能力，建立对学科和学科间内在联系的认知，从而培养创新精神和能力。基于STEM教育的跨学科学习意味着教育者不再将重点放在某个学科知识点或者过于关注学科界限，而是将重心放在需要解决的问题或任务，各学科领域间不是孤立的，需要相互关联来解决问题，打破和跨越学科边界，从设计综合性的教学任务、启发思维的角度，调动多学科知识来完成任务，以实现提升综合素质的育人目标。[3]现实社会的复杂性，生活中问题的多样性，都不是学习过程中学生遇到的单一问题，所以要培养解决未来世界复杂问题的人就要改变单一学科思维，帮助学生建立跨学科学习的全局观。[4]

三、“双减”背景下基于STEM教育的跨学科学习实施步骤

为加快适应未来教育科技素养、科学思维等对各学科功能教育需求，提高课堂教学的实效性、加强知识体系的建立、帮助学生创新力和个性的发展，我们学习STEM教育的开放性、包容性，借鉴STEM教育的跨学科学习理念，设计跨学科整合的课程，将不同学科的知识通过一定的教学方法整合，帮助学生运用已有概念和经验去探究生活中熟悉的问题，让学生在获取科学知识的同时获得能力的提升。首先，寻找跨学科学习教育素材，以糖类、油脂、蛋白质部分知识内容为例进行跨学科学习探索。

1．教学目标整合

糖类、油脂、蛋白质这三大类营养物质与生命体的生命活动密切相关，是人体细胞的重要组成物质，同时也是重要的能源来源和营养物质，在人教版初、高中生物、化学六本教材中都有涉及，可见它的重要性。通过梳理化学和生物教材的教学目标（见表1）发现，因学科不同而各有侧重，但是总体教学目标有多处相同。且生物、化学学科核心素养都有科学探究、科学精神、社会责任这几个相同的维度，在完成知识目标的基础上，通过三大营养物质的生物化学鉴定方法的异同对比学习培养学生的科学探究精神，通过学习三大营养物质对生命体健康的作用培养社会责任感，从而完成能力目标与情感目标。

2．教学内容的设计

STEM教育以问题驱动的跨学科知识学习理念，为课堂教学提供了一种新思路。跨学科学习不是简单的课程内容的整合，更是思维方式的革新。将原本在教学活动中设计学习任务时的不同学科知识内容进行有机整合，可以帮助学生从全局性视角建构知识体系，更加系统地掌握相关知识，体现跨学科学习的优势。[5]围绕学习内容发现寻找不同学科的相关知识并把相关知识进行分析整合。在知识比较学习中渗透STEM教育跨学科学习理念。糖类、油脂、蛋白质与生命体的生命活动密切相关，是人体细胞的重要组成物质，同时也是重要的能源来源和营养物质，在初、高中化学以及初、高中生物学科中多次涉及这三类物质的知识，可见它们的重要性。梳理化学、生物教材中有关糖类、油脂、蛋白质部分的知识点进行比较学习。

通过对比化学和生物教材中的知识点，可以明确两个学科都强调这三大营养物质对人类健康的影响以及它们的特征反应，主要不同点在于化学学科侧重于三大营养物质的性质和结构，生物学科侧重于它们的功能，可以借鉴STEM教育以问题驱动的理念，设计一个任务将两个学科中涉及的内容串成一条主线，围绕主线任务的解决完成教学目标。

3．教学任务的选择

整个教学活动的核心是教学任务，直接关系到教学目标能否完成。STEM教育教学任务设计的核心是以问题或任务驱动，区别于传统的教师讲授的学习方式。糖类、脂肪和蛋白质这部分内容，在初中生物和化学教材中侧重介绍它们对人类健康的作用，高中生物和化学侧重性质和特征反应的认识。人教版化学2（必修）第三章第四节“基本营养物质”，重点介绍了糖类、油脂、蛋白质三类物质的共性与特性，而这部分内容在高一上的生物1（必修）的第二章第一节“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”中有类似的内容，但是物质鉴定采用的方法有区别，如果教师没有了解相关内容，把这部分当做新知识去讲授，会让学生有内容重复之感，在对知识的学习和理解方面也没有更多的裨益。所以在讲授这部分内容时，化学教师可以与生物教师联合备课，运用跨学科学习这一教育理念，融合初高中生物、化学有关这三大营养物质的内容，提出“探究三大营养物质对人类健康的影响”这个学习任务，让学生进行探究性学习，对比生物和化学学科的相关内容进行比较学习。

4．教学过程的实施

以“探究三大营养物质对人类健康的影响”这一任务为导向，让学生通过课前预习教材和查找资料，分解完成这个任务需要解决的几个问题：（1）三大营养物质的重要性。（2）三大营养物质特性的实际应用。（3）三大营养物质的特性是由什么决定的。并设计小组实验：糖、蛋白质的检测。解决了这几个问题，不仅结合实际问题了解了糖类、脂肪、蛋白质性质及其特征反应在生活中的应用（设计镜子的生产工艺、糖尿病检测、生活中蛋白质变性的應用等实验），并且加深理解初中三大营养物质对人类健康的影响这部分内容。在三大营养物质的实际应用中涉及到利用其特征反应，可以引导学生进行生物、化学学科的对比学习（见表2），了解不同学科的特点，体验跨学科学习的魅力，引导学有余力的同学深入探究不同方法的本质内涵。例如，通过对比蔗糖、葡萄糖的斐林实验现象理解醛基为什么会有这种特征反应，通过查阅资料认识醛基中碳氧双键与其他酮、脂、羧酸结构中碳氧双键的不同，从而理解结构决定性质继而掌握它们的结构特征。又如，蛋白质的鉴定，生物学科利用蛋白质分子中含有的两个以上的肽键会与双缩脲试剂形成紫色络合物这个性质；化学学科利用了含有苯环的蛋白质会与硝酸发生颜色反应。通过两种方法的对比学习，加深对蛋白质结构的认识。这样不仅将这些零散的知识点用一个个问题串成了一根线，而且这种学习方式教会学生学会自己建构知识体系的深入思考的学习方法，提升综合素质能力。

5．总结评价

对学生的评价也是对教师教学方式的检测。跨学科学习这种教学方式对于教师和学生都是挑战，教师在教学活动中对学生知识与技能的形成、能力发展进行评价也是一个新尝试。分小组用绘制思维导图的形式完成对知识的梳理小结回答课程开始老师的三个问题，教师根据小组的思维导图和学生的发言评价学生对知识的理解和掌握情况，在课堂总结中将教学活动与评价有机结合。而这种教学方式对学生能力发展的影响则需要一个相对较长时间来检验。小组总结和物质鉴定小组实验时，可以进行同学间的相互评价，同学们对小组合作伙伴在小组活动时的表现进行相互评价。小组学习对于学生个性发展也有积极的促进作用。基于STEM跨学科学习的教学方式对学生学习能力、探究能力、问题意识等综合素质培养等方面的促进作用还有待更多的实施案例来检验。

在“双减”背景下，为满足国家发展对高素质人才的迫切需求，在不增加学生课内外学业负担的前提下与时俱进地优化教学方式，落实推进人才培养工作，是对教育工作者提出的更高要求。而融人STEM教育理念以任务为驱动、以解决实际问题为导向的课堂，学习用知识的迁移整合能力解决真实社会的问题，设计整合跨学科学习任务，在比较中学习，帮助学生梳理建构知识体系掌握获取知识的方法和技能，对于学生综合素质的提升和终身发展都有积极的作用。

参考文献

[1] 向小琴，何博．“双减”政策下初中课堂教学的实践响应[J].教育与管理，2022（1）：29-31.

[2] 宋怡，肖敏．加拿大STEM教育项目“驻校科学家”述评[J].化学教育（中英文），2020（09）：95-100.

[3] 余胜泉，胡翔．STEM教育理念与跨学科整合模式[J]．开放教育研究，2015 （04）：13-22.

[4] 符爽，夏凤琴．跨学科项目式学习现状及改进策略[J].现代中小学教育．2020（36）：21-25．

[5] 赵慧臣．STEM教育视野下中学生探究学习的设计与实施[J]．现代教育技术，2017 （11）：26-32．