陸夏君

(浙江省杭州第十四中學 310006)

我國現(xiàn)行必修課程是建立在對知識加以分類基礎(chǔ)上的分科課程，課程定位是以精英教育和升學取向為主，課程實施的核心內(nèi)容是以教材為知識載體，以掌握知識內(nèi)容為主要目的，紙筆測驗是主要的選擇人才方式。此課程體系對培養(yǎng)學生良好的學科素養(yǎng)、環(huán)境意識、創(chuàng)新精神和動手實踐等有一定制約，在現(xiàn)行的高中生物學科中尤為明顯[1]。因此，高中生物學選修課程體系的建設(shè)刻不容緩。由于生命科學的嚴密性、復(fù)雜性，以及未來生物科學的發(fā)展需要更多的復(fù)合型人才，尤其是那些既擅長理化知識又會數(shù)據(jù)處理、還會編程建模的跨學科優(yōu)秀人才，這正契合STEM教育的核心理念。生物學這樣一門以實驗操作為重心的學科，能為學生提供大量動手操練的課堂體驗，如果課程設(shè)置中再引導學生參與項目活動和問題解決，將必修課程學到的生物學知識積極應(yīng)用到生活生產(chǎn)實際，甚至于世界重大挑戰(zhàn)時，必將使學生更深地感受到這是時代的緊迫需要，也只有這樣才能滿足人民日益增長的美好生活之需要[2]。

1 基于STEM教育理念下生物學選修課程體系的設(shè)計

1.1 選修課程體系的設(shè)計原則 ①注重學生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，即綜合運用科學、技術(shù)、工程和數(shù)學知識提出項目、分析論證和實施解決的實踐能力；②改善學生的學習方式，盡可能以探索、模仿和體驗等適合個人特點的學習方式為主；③培養(yǎng)方法側(cè)重在科學探究、科學實驗、社會實踐和合作交流；④課程體系要完整，將相關(guān)課程一體化建設(shè)，即以課程群“打包”方式構(gòu)建，盡量減少課程的碎片化[3]。

1.2 選修課程體系的評價原則 所有的評估與考試都是為了讓學生知道如何改進。因此，務(wù)必改變學科本位意識，要認識到考試只是重結(jié)果評價的一種方法，要形成符合選修課程的多元評價目標、多樣評價工具和多個評價方法。從終結(jié)性評價體系(考試)往發(fā)展性評價體系轉(zhuǎn)化，即重視過程評價，如通過口頭評價、即時評價、學生情感體驗評價和小組合作群體評價等，最大限度地介入學生成長過程中，而不過分強調(diào)甄別與選拔功能[1]。

2 STEM教育理念下生物學選修課程體系的類別規(guī)劃

我校有兩個校區(qū)，一個在市中心，校園精致、生源優(yōu)秀；一個在郊區(qū)，生源普通，但校區(qū)面積較大，土地資源豐富，學生全寄宿。依據(jù)學校特色，再根據(jù)學生個體特征、興趣愛好和發(fā)展去向，將生物學選修課程規(guī)劃成三大類： Ⅰ類基礎(chǔ)課程、Ⅱ類拓展課程和Ⅲ類卓越課程。其中市中心校區(qū)偏重于Ⅱ類和Ⅲ類課程，而郊區(qū)校區(qū)側(cè)重于Ⅰ類和Ⅱ類課程。

2.1 Ⅰ類基礎(chǔ)課程 Ⅰ類基礎(chǔ)課程是滿足學生興趣的發(fā)展需求，提高學生生活能力。為面向全體學生即未來社會合格公民的需要，基于基本的生物學核心素養(yǎng)中的“生命觀念”，引導學生自主認識生命世界、體驗感受生命活力，解釋常見的生命現(xiàn)象和健康生活。

2.1.1 走進植物世界課程 走進植物世界課程主要是普及植物學分類知識。

例如，要求學生識別出50種以上常見植物，學習植物命名的方式，構(gòu)建植物進化系統(tǒng)樹，體驗物種多樣性，感恩大自然的饋贈。從學校的資料庫中認領(lǐng)喜歡的草本植物，嘗試制作植物分類檢索表。實地種植南方農(nóng)作物有： 蘿卜、胡蘿卜、芹菜、菠菜、蕃茄、茄子、黃瓜、辣椒、毛豆、蠶豆和大蒜等。實地種植一方面使學生掌握最基本的栽培技術(shù)，同時也極大地激發(fā)學生學習生物學的興趣，提升校園生活的樂趣。

在此基礎(chǔ)上，再讓學生搜集植物生理學方面的最新研究成果、前沿進展，加深對植物細胞、水分與礦質(zhì)營養(yǎng)和植物體物質(zhì)代謝等的理解。

2.1.2 實用生物學課程 實用生物學課程主要是認識各種標本制作的常見工具和材料。

例如，學會制作校園內(nèi)常見植物標本，識別常見化驗單、分析化驗數(shù)據(jù)，利用實驗室儀器判定血型，并對血液病的臨床類型和現(xiàn)代醫(yī)學對血液病的治療有初步了解。學習初級醫(yī)學知識、護理知識，對常見的一些突發(fā)狀況(如溺水、中暑和心臟病等)會急救護理。分析常見疾病病原體(禽流感病毒、幽門螺旋桿菌和狂犬病毒)，調(diào)研學校食堂、超市食品中的添加劑、增稠劑和塑化劑，解析香煙的危害，從而提升自我保護能力。對校園池塘水質(zhì)、校園垃圾分類及附近社區(qū)垃圾分類、環(huán)保生活和五水共治狀況進行綜合調(diào)查，分享講述生態(tài)環(huán)保行為，塑造生態(tài)價值觀，培養(yǎng)生態(tài)文明素養(yǎng)。

2.2 Ⅱ類拓展課程 Ⅱ類拓展課程是為了滿足學生個性化發(fā)展需求，將學生興趣轉(zhuǎn)為學力，面向?qū)ι飳W有濃厚興趣、對生命探究有極強好奇心的學生。通過Ⅱ類拓展課程，讓學生獲得“運用知識的藝術(shù)”，將知識遷移到實踐，精彩盡在“學以致用”之中。

2.2.1 側(cè)重自主實驗的拓展課程 通過別具匠心的系列實驗設(shè)計和探索，培養(yǎng)學生“科學思維”和“科學探究”的生物學核心素養(yǎng)。

例如，用化學提純法測定蔬菜中的維生素C、利用傳感器探究光強對光合作用的影響、自設(shè)簡易裝置測定小動物呼吸速率、制作坐骨神經(jīng)——腓腸肌標本、學校池塘水滴中的微生物世界、舌尖上的童年——自制桂花酒釀和橘子罐頭等。對小實驗的尋找和不斷嘗試，盡可能開啟學生各種感官，以發(fā)現(xiàn)世界的不尋常之處。學生可以小組為單位自主創(chuàng)意并完成小實驗成為學校選修課程一大特色。

實踐STEM教育理念，引導學生運用數(shù)學和科學的知識和技巧分析并解決生物學中定性的、定量的和生命系統(tǒng)的問題。當學生動手操作后，就會明白那就是基本的科學知識。通過一次小小的物質(zhì)測定、一個小小的細胞實驗和一滴自然水的觀察，均傳遞給了學生這樣的信息： 世界是奇妙無比的，自然是無限廣博的，還有許多未知的科學，需要自己去探索和發(fā)現(xiàn)。

2.2.2 基于項目學習的拓展課程 通過任務(wù)驅(qū)動，團隊合作，完成生物學項目，培養(yǎng)生物學創(chuàng)客思維。

基本的流程包括： 學生決策立項(如再生材料設(shè)計太陽灶、海水淡化系統(tǒng)、小區(qū)垃圾無害化處理系統(tǒng)、心中的生物圈二號、創(chuàng)建生物學網(wǎng)站、生物學數(shù)學建模和生物學中的化學問題等)→組建項目團隊→制訂自主學習和合作學習計劃→項目過程管理(記錄、修正和完善)→項目產(chǎn)出(提出可行性建設(shè)方案，可行性論證報告或成果數(shù)字化展示)→教師總結(jié)性評估。

項目學習迫使教師變革課堂的教學方式，倡導生態(tài)性學習，培養(yǎng)學生質(zhì)疑精神、理性態(tài)度，從而敬畏生命，守望科學[4]。

2.3 Ⅲ類卓越課程 Ⅲ類卓越課程是滿足學生專業(yè)化發(fā)展的需求，成就學生在生物學領(lǐng)域中的卓越表現(xiàn)。面向致力于生命科學并愿意在生物學領(lǐng)域開拓和創(chuàng)新的學生，如參加生物學奧賽、創(chuàng)新大賽的優(yōu)秀生。

例如，分子生物學、基因工程和細胞工程作為生物學的前沿與生長點，涉及了生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能、生命現(xiàn)象本質(zhì)的研究，在生物學的發(fā)展中尤其重要。開設(shè)這些內(nèi)容的課程，可為生物學研究性學習提供更多的研究項目與思路。涉及到的所有實驗技術(shù)含量高，生物學素養(yǎng)要求水平較高。

生物學卓越課程創(chuàng)新設(shè)計的目標是培養(yǎng)優(yōu)秀生“走向生物學家之路”，為此學校還配備系列卓越課程供學生選擇： 如“探索細胞的奧秘”“破譯基因的密碼”“解析生命的穩(wěn)態(tài)”“植物組織培養(yǎng)”“人體生物實驗”和“生物信息學”等。這些課程基本上側(cè)重于生物學微觀領(lǐng)域、科技領(lǐng)域，均是生物學發(fā)展前沿和熱點所在，其中動手實踐操作是該類課程的最大亮點。

以上三類課程的設(shè)置，都充分地考慮到STEM教育概念化的共同語境(即基于項目的教學)，在基于項目的教學環(huán)境下，充分地考慮到在現(xiàn)實生活中的運用，從而引領(lǐng)學生將生物學、化學、物理、技術(shù)和數(shù)學等學科進行有效整合。這類課程可以引導學生從不同角度探究真實世界，讓學生成為更加理性的人，能對人生、對未來作出更加睿智的判斷，也為未來的職業(yè)選擇和個人發(fā)展奠定基礎(chǔ)[4]。這三大類課程與生物學核心素養(yǎng)培養(yǎng)間的關(guān)系如圖1所示。

3 STEM教育理念下的生物學選修課程資源的開發(fā)

3.1 課程資源的收集 具體如下：

3.1.1 來自于校內(nèi)資源 如校本選修課程、地方課程讀本、本校高學歷教師可選資源、網(wǎng)絡(luò)資源、校圖書館、其他優(yōu)秀教材和中學叢書等。校本選修課程可與國家必修課程接軌。

3.1.2 來自于校外資源 如學校的優(yōu)秀畢業(yè)生，學校的優(yōu)秀學生家長，科技館、博物館和高等院校。浙江省普通高中選修課程建設(shè)的指導意見“構(gòu)建各具特色的選修課程體系，推進高中多樣化辦學?！币喑浞终f明選修課程的開發(fā)還是有較大自由度的，只要保證在課程開設(shè)原則之內(nèi)即可。

3.2 實施選修課程的條件 生物學選修課程主要是在生物學實驗室內(nèi)完成，所以創(chuàng)建數(shù)字化、創(chuàng)新型生物學實驗室和STEM微探究中心是課程順利完成的必備條件。

3.2.1 學校數(shù)字實驗平臺 以數(shù)字實驗為主導的創(chuàng)新實驗平臺，主要由傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機及配套軟件和相應(yīng)的實驗儀器設(shè)備構(gòu)成，集數(shù)據(jù)測量、采集和處理的智能化系統(tǒng)，這在很多學校已經(jīng)成為標配，為生物學選修課程順利開設(shè)創(chuàng)造了條件。

3.2.2 其他創(chuàng)新探究平臺 如果條件允許，還可考慮建設(shè)STEM微探究中心，實現(xiàn)高中科學、技術(shù)和工程綜合實驗操作平臺。

學生可以聯(lián)系數(shù)科知識內(nèi)容進行一系列自主探究實驗、探究活動及生物學選修課立項課題的研究活動。