翟佳蕊

摘要：圍繞高中生物學(xué)科核心素養(yǎng)四個維度：生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、社會責(zé)任，融入STEM課程理念，通過創(chuàng)設(shè)情境、激發(fā)興趣→查閱資料、提出方案→歸納整合、交流分享→制定方案、解決問題→社會實踐、科學(xué)探究→思路創(chuàng)新、問題生成→創(chuàng)設(shè)情境、激發(fā)興趣的模式，既能實現(xiàn)知識的跨學(xué)科整合，又能促進學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展.本文以高中生物《制作泡菜并檢測亞硝酸鹽含量》為例開展教學(xué)設(shè)計.

關(guān)鍵詞：STEM理念;核心素養(yǎng);教學(xué)設(shè)計

STEM理念是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科跨學(xué)科的交叉整合，以促進學(xué)生高階思維的發(fā)展.基于SrIEM理念的高中生物學(xué)教學(xué)強調(diào)以學(xué)生為中心，創(chuàng)設(shè)真實問題情境，引導(dǎo)學(xué)生綜合應(yīng)用知識，以小組為單位設(shè)計解決方案，開展科學(xué)探究活動，習(xí)得生物學(xué)知識，培養(yǎng)學(xué)生解決生產(chǎn)生活問題的創(chuàng)新精神與實踐能力[1].高中生物學(xué)科核心素養(yǎng)是高中階段的學(xué)生通過高中生物課程的學(xué)習(xí)，初步形成生命科學(xué)的核心素養(yǎng)，提煉出生物學(xué)科中關(guān)注個人發(fā)展和社會發(fā)展的必備品格及關(guān)鍵能力，堅持由育分目標(biāo)向育人目標(biāo)的轉(zhuǎn)變，提出了包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、社會責(zé)任四個維度.

STEM課程有助于生物觀念的建立.生物學(xué)科本身就建立在對于理工類各學(xué)科的巧妙的融合的基礎(chǔ)上，各學(xué)科間知識融合學(xué)習(xí)有利于學(xué)生建立多維的知識網(wǎng)絡(luò)，提升學(xué)生綜合運用知識的能力.STEM課程有益于科學(xué)思維、科學(xué)探究的發(fā)展.培養(yǎng)學(xué)生對于生物學(xué)的學(xué)習(xí)興趣和熱情，培養(yǎng)謹慎、科學(xué)的思維方式，勇于探索和學(xué)習(xí)，對核心素養(yǎng)的形成起著推動作用.STEM課程有利于學(xué)生社會責(zé)任的生成.其教育理念本質(zhì)上就是實踐，從實踐中找出現(xiàn)實問題的答案，有助于學(xué)生主動去生成觀念上的認知與改變，參與個人與社會事務(wù)的討論，作出理性解釋和判斷，解決生產(chǎn)生活問題的擔(dān)當(dāng)和能力，從而生成社會責(zé)任.

1 設(shè)計意圖

本次STEM課程設(shè)計選自人教版高中生物選修1專題l課題3《制作泡菜并檢測亞硝酸鹽含量》，本設(shè)計旨在將STEM課程跨學(xué)科理念和高中生物學(xué)科核心素養(yǎng)融入教學(xué)設(shè)計中.科學(xué)（S）解釋“是什么”“為什么”的問題，即泡菜制作過程中所蘊含的生物學(xué)原理，幫助學(xué)生樹立生命觀念;技術(shù)（T）與工程（E）則是在知識的指導(dǎo)下，通過科學(xué)手段來認識世界、改造世界，即解決制作泡菜究竟應(yīng)該“做什么”“怎么做”的問題，旨在發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維與科學(xué)探究;數(shù)學(xué)（M）作為基礎(chǔ)學(xué)科，一方面為其他學(xué)科實現(xiàn)跨學(xué)科整合奠定基礎(chǔ)，另一方面測定亞硝酸鹽含量本身也離不開圖像、計算等數(shù)理基礎(chǔ)，在此情境中，更好地幫助學(xué)生生成社會責(zé)任.在合作學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)生可以了解到泡菜除了美味可口外，還可能不利于身體健康，養(yǎng)成健康生活的觀念，增強學(xué)習(xí)獲得感，在互利共贏的學(xué)習(xí)氛圍中發(fā)展生物學(xué)科核心素養(yǎng)，筆者根據(jù)對高中生物學(xué)科核心素養(yǎng)和STEM課程理念的理解，設(shè)計了基于STEM教育的高中生物學(xué)教學(xué)過程（圖1）.

2 明確課程主題和目標(biāo)

通過情境導(dǎo)入本節(jié)課的主題和目標(biāo)，教師介紹泡菜制作涉及到的乳酸菌發(fā)酵、亞硝酸鹽的理化性質(zhì)等生物、化學(xué)知識，從物質(zhì)與能量觀的角度，培養(yǎng)學(xué)生的生命觀念.通過合作學(xué)習(xí)，學(xué)生不斷調(diào)動頭腦中已有知識指導(dǎo)動手實踐，發(fā)展其科學(xué)探究與科學(xué)思維.學(xué)生在經(jīng)歷了以上過程后，能理解并主動向他人宣傳健康飲食的觀念，崇尚健康文明的生活方式，進而促進社會責(zé)任學(xué)科核心素養(yǎng)的生成.

3 教學(xué)過程

3.1 創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)興趣

教師創(chuàng)設(shè)情境：同學(xué)們喜歡看韓劇嗎？韓劇有三寶：車禍、癌癥、醫(yī)不好，為什么韓劇的主人公經(jīng)常得癌癥呢？并配以資料：據(jù)世界癌癥研究基金會2018年發(fā)布的數(shù)據(jù)，韓國的發(fā)病率（每10萬人中的癌癥發(fā)病人數(shù)）高達307.8，居世界第八，其中胃癌的發(fā)病率高居世界第一，提問可能導(dǎo)致癌癥的原因？引導(dǎo)學(xué)生回答出飲食習(xí)慣致癌的可能性[2]，進而引出本節(jié)課的主題——泡菜制作并檢測亞硝酸鹽含量.教師布置學(xué)生課下查閱發(fā)酵工程相關(guān)知識.

學(xué)生通過教師創(chuàng)設(shè)的情境，將實驗內(nèi)容與生活實際相結(jié)合，并通過課下查閱資料，提升自己的閱讀能力，完善自己的知識體系（S）.STEM課程理念強調(diào)的是學(xué)生的學(xué)習(xí)動機，往往越貼近生活的課程更能吸引學(xué)生的興趣，教師通過創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生理解本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容在現(xiàn)實生活中的意義，促進學(xué)生社會責(zé)任學(xué)科核心素養(yǎng)的生成.

3.2 查閱資料，提出方案

學(xué)生查閱資料、整理有關(guān)本實驗的資料.六人為一組合作學(xué)習(xí)，設(shè)計制定泡菜制作和檢測亞硝酸鹽含量切實可行的方案.

學(xué)生合作學(xué)習(xí)，查閱資料進行歸納和整理，獲取有效信息（S）.STEM課程理念注重學(xué)科的整合和學(xué)生的主觀能動性.學(xué)生要在課前查找相應(yīng)的資料，開啟頭腦風(fēng)暴，積極的思索與本課相關(guān)的問題;教師也要在課前融入學(xué)生當(dāng)中，了解學(xué)生可能有的奇思妙想，以便于提前做好準備，防止課堂上突發(fā)問題時手足無措.在此基礎(chǔ)上，通過學(xué)生主動的學(xué)習(xí)能很好的豐富學(xué)生的知識，培育學(xué)生的生命觀念和科學(xué)思維學(xué)科核心素養(yǎng).

3.3 歸納整合，交流分享

學(xué)生經(jīng)過查閱相關(guān)資料，組內(nèi)自行討論，總結(jié)歸納，擬定一個可行性的方案.教師組織學(xué)生在課上交流分享查閱到的資料，展示各組擬定的方案及其生成的過程.

3.4 制定方案，解決問題

全班同學(xué)進行互評，并參考GB5009. 33 - 2016中所給的實驗方法，制定本次實驗的實驗方法（圖2）.

活動一：泡菜的制作

將洗凈的大白菜撕成小塊，適量加入干凈的小型玻璃泡菜壇內(nèi)，各組學(xué)生還可以根據(jù)自己的喜好適當(dāng)添加不同的調(diào)味料;分別配制3%、5%、7%的鹽水，將鹽水煮沸冷卻后加入小型玻璃泡菜壇內(nèi)，沒過白菜即可.蓋好壇蓋，在壇蓋邊沿的水槽中注滿水，以保證壇內(nèi)乳酸菌發(fā)酵所需的無氧環(huán)境.在發(fā)酵過程中要注意經(jīng)常補充水槽中的水，將小型玻璃泡菜壇置于100C左右的溫度發(fā)酵即可[3].

活動二：測定亞硝酸鹽含量（ GB5009.33 - 2016：鹽酸奈乙二胺分光光度法）

在泡菜腌制過程中，對3%、5%、7%鹽水濃度的腌制的泡菜每隔24h測定一次亞硝酸鹽濃度，連續(xù)測量14d.記錄對應(yīng)的亞硝酸鹽含量，并按照公式進行計算[4].

3.5 社會實踐，科學(xué)探究

學(xué)生將實驗結(jié)果記錄在表1中，繪制亞硝酸鹽含量隨腌制時間而變化的曲線圖.

學(xué)生在教師的指導(dǎo)下親歷實踐過程完成泡菜的制作（E），根據(jù)全班共同制定的實驗方案，完成亞硝酸鹽含量的檢測（T）.這大大提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生領(lǐng)悟到學(xué)校學(xué)到的知識其實是可以用來指導(dǎo)生產(chǎn)生活實踐的。STEM課程理念關(guān)注分享與創(chuàng)造，讓學(xué)生感受到創(chuàng)造分享過程中的快樂和成就感，并很好的培養(yǎng)了學(xué)生的動手實操能力，讓原本停留在課本上的知識鮮活起來，幫助解決實際問題習(xí)得道理.學(xué)生親自動手操作，較好的詮釋了生物實驗課堂的趣味性，從方案實施的角度，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究學(xué)科核心素養(yǎng).

3.6 思路創(chuàng)新，問題生成

在實驗進行之后，教師提問：①為什么泡菜壇內(nèi)有時會長一層白膜？你認為這層白膜是怎么形成的？②隨著泡菜的腌制時間的延長，三只泡菜壇中亞硝酸鹽含量的變化趨勢如何？與鹽溶液的濃度是什么關(guān)系？你能分析形成這種趨勢的原因嗎？③通過實驗結(jié)果，同學(xué)們可不可以從飲食習(xí)慣方面提出一些建議呢？對于由其他食品原因帶來的安全問題，同學(xué)們可不可以設(shè)計一個類似的實驗進行研究呢？

學(xué)生經(jīng)過教師的引導(dǎo)，進行實驗的總結(jié)，再次對實驗中涉及到的知識（S）進行深化，促進自身生命觀念核心素養(yǎng)的發(fā)展;在親身經(jīng)歷實驗的過程中（T），加深對科學(xué)探究學(xué)科核心素養(yǎng)的理解;將實驗數(shù)據(jù)進行整理和處理（M）得到合理化的結(jié)論，發(fā)展自身科學(xué)思維學(xué)科核心素養(yǎng);基于以上的活動不斷完善對于發(fā)酵工程（E）的認識，并通過實驗結(jié)果養(yǎng)成合理飲食、健康生活的觀念，完善社會責(zé)任學(xué)科核心素養(yǎng)的認知.

在課程實施的基礎(chǔ)上，教師還應(yīng)對全體學(xué)生的知識理解、課堂表現(xiàn)、實驗操作規(guī)范、實驗結(jié)果進行評價，評估學(xué)生解決能力、創(chuàng)新能力、參與度，具體可采用過程記錄、隨堂測驗等[5]，發(fā)展高中生物學(xué)科核心素養(yǎng)關(guān)乎學(xué)生個人乃至家庭未來發(fā)展.SrIEM課程的開發(fā)給發(fā)展生物學(xué)科核心素養(yǎng)帶來了機遇，具有廣泛的應(yīng)用前景，我國應(yīng)用起步較晚，課程體系還有很多不完善的地方，在后續(xù)研究中將進一步探討STEM課程與生物學(xué)的深度融合，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識和深入探索的能力，為學(xué)生開辟發(fā)展生物學(xué)科核心素養(yǎng)的新思路.

參考文獻：

[1]權(quán)秀媛，王鵬嬌.STEAM背景下高中生發(fā)展核心素養(yǎng)模型的構(gòu)建一以高中通用技術(shù)《紙橋的設(shè)計》教學(xué)設(shè)計為例[J].軟件導(dǎo)刊（教育技術(shù)），2018 （12）：7-11.

[2]聶愛英，梁麗娟，雷超，劉娜，時永全.飲食和生活習(xí)慣與胃癌的相關(guān)性研究進展[J].現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進展，2017，17（03）：578 -581.

[3][4]韓玉平.“制作泡菜并檢測泡菜中亞硝酸鹽含量”教學(xué)設(shè)計[J].生物學(xué)通報，2009，44（08）：40 -41.

[5]趙占良基于核心素養(yǎng)的聽評課[J].中學(xué)生物教學(xué)，2017 （13）：4-7.