史金靈

【摘 要】在高中生物學科的教學過程中積極開展運用STEM教育理論，將學生的學習場景不再局限于學校，使學生們能夠積極運用生命理念去感知生命世界，并探析生命現(xiàn)象背后的原理，加強學生們的邏輯思維，使他們能夠在面臨問題時運用所學到的生物、物理、化學等多學科的知識進行綜合運用解決，在學生們進行相關實驗和實踐活動中，積極學習相關科普知識，提高學生們的社會責任意識，加強他們提出問題、分析問題以及解決問題的創(chuàng)新能力，使得學生們的生物學核心素養(yǎng)得到全面發(fā)展。

【關鍵詞】STEM教育理念;生物教學;教學研究;核心素養(yǎng)

對于學科的核心素養(yǎng)來說，就是學生們對于這一學科理論知識的掌握程度、自主思考能力和相關實驗探索研究等綜合素質。對于某一學科的學習，學生們應當積極思考并付諸于相應的實踐，同時和其他學科知識結合形成融會貫通的知識體系，所以應當積極運用STEM教育理念，加強復合型人才的培養(yǎng)，特別是對于生物學科的科學思維方式來說，要和其他物理、化學等其他學科進行結合，將學生自身的生物學科核心素養(yǎng)得到更好的提升。

一、STEM教育模式的核心概念和理論基礎

STEM教育理念最早是由美國學者經(jīng)過研究提出來的，該理念主要是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學（Mathematics）四個英文首字母的縮寫組成的，主要是希望通過開展開放和動態(tài)的教育課程模式，使得學生們通過目前所掌握的知識去分析和解決問題，使得其知識體系能夠不斷得到完善。這種教育理念的關鍵是以跨學科的教育模式開展的，特別強調不同學科知識之間的融會貫通，形成完善全面的知識體系，具有融合性的特點。其次將教學實驗和社會實踐活動進行有效結合，加強其科學性，最后STEM理念還具有社會性的特點，希望能夠得到社會各方的參與。筆者通過在高中生物學科的教學知識傳授過程中嘗試運用STEM教育理論，不斷提高學生們生物學科的核心素養(yǎng)。

二、STEM教育在發(fā)展高中生物學核心素養(yǎng)中的應用

（一）踐行生命觀念，體現(xiàn)生命性

對于學生們來說，他們都是獨立的個體，因此他們的思維能力、個性以及知識水平等都具有較大的不同，而STEM教育理念認為學生們在相關能力方面的發(fā)展是一個動態(tài)的開放過程，不應當將其限制在教室中，應當采用開放式的學習方式來提高學生們掌握生命知識的能力。例如，老師在進行人教版《高中生物·必修3·穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》“種群和群落”這一章節(jié)的知識教學過程中，可以讓學生們進行開放性的探究學習活動，去研究土壤中動物的種類。學生們通過理論知識的學習、具體的實驗操作和課外實踐調查，同時積極和其他同學進行成果交流等多種方式，讓學生們走出課堂，讓學生們真正進入到和大自然接觸的學習環(huán)境中，幫助他們在大自然環(huán)境中積極借助科學知識幫助去分析解決問題，學校實驗室等作為學生們開展實驗的場所，積極借助所學的知識去分析，另外可以尋找相關領域的專家學者幫助，在他們的指導下去學習土壤微生物、動物的監(jiān)測等相關生態(tài)學知識，激發(fā)學生們的學習熱情，讓他們能夠積極主動地去研究和分析生命活動。

上述“研究土壤中動物的種類”的學習活動過程就會變成一個開放式的動態(tài)過程，也是對傳統(tǒng)課堂教學模式的一種新型拓展和延伸，通過這樣一個動態(tài)的學習活動，讓學生們能夠積極運用生命理念去認識了解世界的生命現(xiàn)象，加強自主思考能力和解決問題的水平，充分展現(xiàn)了STEM教育理念的生命性。

（二）提高邏輯思維，體現(xiàn)融合性

通過STEM教育理念可以使得工程、技術、科學等相關不同的學科之間進行結合，從而幫助學生們能夠提高他們的邏輯思維能力。例如，老師們在進行高中DNA知識相關的生物教學課程中，當進行“微生物群落的構成及多樣性分析”的課題時，可以讓學生們按照收集文獻資料、準備相關實驗素材、，開展微生物分析試驗、一直到最后得出實驗數(shù)據(jù)結果，并進行相應的分析這樣一個全過程進行，讓學生們能夠了解到如何利用文獻法、實驗法、16SrDNA測序等開展實驗分析，然后繪制出水體的水體中所含微生物的相關S、J型曲線，并建立相應的分析模型，通過不斷的總結和歸納去分析水體中所含有的未知生物和細菌，不斷提高學生們解決問題的能力。通過相應的研究，可以發(fā)現(xiàn)所研究的水體水質較差，無法被人類直接使用，因此應當加強當?shù)氐沫h(huán)境整治，減少水體污染，特別是要禁止生活垃圾以及相關工業(yè)廢水等隨意排入到水體，從源頭上采取措施進行保護，從而證明了水體的安全性這一具有社會意義的問題，為我國的環(huán)境保護事業(yè)和人們的高品質生活做出了相應的貢獻。通過這樣的類似教學活動，讓學生們所學到的高中生物知識和物理、化學、數(shù)學等其他學科的知識得到融會貫通，提高學生們在解決現(xiàn)實問題的自我思考和思維能力。

（三）開展科學探究，體現(xiàn)科學性

STEM教育理念強調要加強學生們的動手操作能力，通過實驗和相關的實踐活動，讓學生們能夠認識到知識的本質，加強他們對知識的理解能力，這也與高中生物所提倡的科學研究理念相匹配。例如，當老師們在進行生物高中教學時，讓學生們觀看“不同環(huán)境條件下的H2O2分解效果對比”視頻，在觀看結束后，有學生提出了一些疑問，比如在視頻的實驗過程中，滴加氯化鐵和肝臟研磨液不是同時進行的，這樣就使得反應所產生的氣泡比較效果受到了很大影響。另外還有學生提出視頻中將帶火星的木條放入到試管中的時間也是不一致的，這樣對帶火星木條所產生的試驗效果也是不同的，也有一些學生提出了使用兩根帶火星的木條就違背了實驗中單一變量的要求，這些質疑使得該實驗存在著科學準確方面的問題。此時，老師可以根據(jù)學生們的問題，積極引導他們進行深層次的思考，比如能否設計一種能夠同時對兩支試管中化學反應進行效果比較的實驗裝置，如何更加合理地設計實驗方案，讓實驗效果具有科學性等等，老師可以和學生們針對以上問題一同思考并進行解決，比如通過收集和查閱相關文獻資料，加強學生們對實驗單一變量等要求的理解，提高學生們進行實驗研究的熱情，不斷改進實驗方案，加強學生們科學分析問題的能力，提高他們實踐和創(chuàng)新的水平。

（四）增強社會責任，體現(xiàn)社會性

STEM教育理念倡導應當圍繞社會中與人們生活息息相關的熱點問題進行分析研究，比如以我國的傳統(tǒng)文化為背景，開展關于“古法釀醬技術體驗”的社會實踐活動，讓學生們深度參與到該活動中，認識到知識來源于生活，同時也應當為生活服務。利用該實踐活動，讓學生們去辨別醬油的質量，分辨出哪些醬油是優(yōu)質的，哪些醬油是劣質的，讓他們了解釀醬技術的同時，也幫助他們建立健康飲食的思想，同時深刻地體會釀醬是一項非常辛苦的體力活，體會到生活“粒粒皆辛苦”的來之不易，使學生們能夠從中學會感恩。通過這些和學生們生活相關的社會活動開展，讓學生們深度參與到這些活動中，讓學生們不僅能夠通過這些實踐活動獲取相關科學知識，同時還能夠提高他們的社會責任感，體現(xiàn)出了STEM教育理念中的社會屬性。

通過STEM教學活動開展，越來越多的研究表明該教育理念可以幫助學校進行具有多學科知識的復合型人才的培養(yǎng)，增強學生們的獨立思考和動手解決問題的能力，加強了他們綜合素質的提高，顯示了STEM教育對學生們在高中時期的生物學科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成具有非常關鍵的作用。在高中時期，通過運用STEM教育理念使得學生們的生物學科綜合素質得到全面提升，培養(yǎng)出符合我國社會所需要的全面復合型人才，推動我國生物學科不斷發(fā)展。

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