滕孝花 朱浩文

【摘要】在STEM教育理念下，高中生物科技創(chuàng)新活動(dòng)的開(kāi)展，可以培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，激發(fā)其揭示科學(xué)奧秘的熱情，掌握科學(xué)研究的一般方法，培養(yǎng)其團(tuán)隊(duì)合作能力，從而最終提高學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。以“花生根莖水煮液對(duì)小白鼠血糖的影響”活動(dòng)的開(kāi)展為例，就高中生物STEM項(xiàng)目活動(dòng)全過(guò)程開(kāi)展的框架做一分析，從中窺見(jiàn)STEM活動(dòng)的開(kāi)展對(duì)學(xué)生思維和技能、情感及態(tài)度等方面的培養(yǎng)所發(fā)揮出的巨大促進(jìn)作用。

【關(guān)鍵詞】高中生物 STEM項(xiàng)目活 科學(xué)素養(yǎng)

一、通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)

首先，是實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作。在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，既要對(duì)實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程進(jìn)行設(shè)計(jì)和論證，也要對(duì)實(shí)驗(yàn)所用到的實(shí)驗(yàn)儀器和材料做好充分的準(zhǔn)備?！盎ㄉo水煮液對(duì)小白鼠血糖的影響”探究活動(dòng)需要提前準(zhǔn)備好對(duì)小鼠的血糖進(jìn)行測(cè)定的動(dòng)物血糖測(cè)試儀，這是必不可少的實(shí)驗(yàn)儀器。

其次，是準(zhǔn)備一定數(shù)量如100只小白鼠，考慮到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的客觀性，需準(zhǔn)備兩組小白鼠，各組為50只，這兩組小白鼠在年齡、體重等方面的差距要控制在一定的范圍，還需讓雌雄數(shù)量相等。接著是對(duì)飼養(yǎng)液的調(diào)配，制備好“花生根莖水煮液”。

開(kāi)展實(shí)驗(yàn)的過(guò)程要遵循一定的程序。每天按時(shí)在同一時(shí)間給實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的小白鼠飼喂同樣的等量飼料，給予對(duì)照組提供正常的飲用水，而對(duì)于實(shí)驗(yàn)組提供等量的花生根莖水煮液。每天固定在下午6點(diǎn)測(cè)定100只小白鼠的血糖數(shù)值，并做好記錄。實(shí)驗(yàn)時(shí)間為1個(gè)月。

開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究是STEM活動(dòng)的核心環(huán)節(jié)，在此過(guò)程中，鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力，也讓學(xué)生充分體驗(yàn)和感受了科學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)性和規(guī)范性。

二、通過(guò)數(shù)據(jù)分析提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)

對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工和整理的過(guò)程使學(xué)生的思維從感性上升到了理性的層次。數(shù)據(jù)分析包括了數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)的處理、數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化、數(shù)據(jù)模型的構(gòu)建等過(guò)程。在這一過(guò)程中，既要對(duì)實(shí)驗(yàn)中記錄的100只小白鼠30天的血糖水平進(jìn)行整理和分析，學(xué)習(xí)和使用科學(xué)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)處理軟件，還要建立一定的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)柱形圖、散點(diǎn)圖、折現(xiàn)圖、曲線圖等多種形式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化展現(xiàn)，從而獲得某種規(guī)律性的結(jié)論。學(xué)生通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，運(yùn)用分析推理，從不同的角度去發(fā)掘數(shù)據(jù)中的規(guī)律，避免了主觀臆測(cè)，能夠理性地按照科學(xué)的方法分析問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，從而將科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)、工程整合成一個(gè)有機(jī)的整體。學(xué)生還可以通過(guò)數(shù)據(jù)差異性的分析，找出各變量間的邏輯關(guān)系，從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的本質(zhì)，進(jìn)一步構(gòu)建起一定的數(shù)學(xué)模型。以“花生根莖水煮液對(duì)小白鼠血糖的影響”活動(dòng)的開(kāi)展為例，學(xué)生通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組數(shù)據(jù)的比較，發(fā)現(xiàn)花生根莖水煮液飼喂小白鼠后的血糖水平與對(duì)照組差異明顯，并且其平均值低于對(duì)照組，從而能夠科學(xué)地得出結(jié)論。

三、通過(guò)對(duì)獲得的結(jié)論進(jìn)行驗(yàn)證體現(xiàn)STEM活動(dòng)的價(jià)值

通過(guò)數(shù)據(jù)分析學(xué)生初步獲得結(jié)論：一定濃度的花生根莖水煮液對(duì)小白鼠的血糖水平具有一定的降低作用。但還有一些問(wèn)題需要進(jìn)一步明確：這個(gè)結(jié)論是否可靠？影響這個(gè)結(jié)論的客觀條件和主觀條件有哪些？本實(shí)驗(yàn)中各變量之間的因果關(guān)系是什么？此結(jié)論是否具有普適性和通用性……一系列問(wèn)題的解決還需按照一定的科學(xué)程序從方法、樣本、數(shù)據(jù)等諸多方面進(jìn)行一一驗(yàn)證，最終讓學(xué)生逐漸萌發(fā)一種新的探究欲望：追索天然植物對(duì)降血糖作用機(jī)理以及對(duì)其有效成分的開(kāi)發(fā)利用。至此，通過(guò)“花生根莖水煮液對(duì)小白鼠血糖的影響”STEM活動(dòng)在學(xué)生的心中埋下了科學(xué)研究的種子。

四、通過(guò)展示交流增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)意識(shí)

STEM活動(dòng)都是與社會(huì)生活密切聯(lián)系，通過(guò)探究試圖解決一些社會(huì)問(wèn)題。因而，通過(guò)展示交流，可以進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。

展示交流的形式較多，可以通過(guò)撰寫(xiě)小論文、展板、PPT報(bào)告、講座、論壇等形式進(jìn)行。以撰寫(xiě)小論文為例，此過(guò)程既是對(duì)學(xué)生思維的一次梳理，也是對(duì)學(xué)生語(yǔ)言文字表達(dá)能力的一種鍛煉，也是對(duì)學(xué)生科學(xué)論文撰寫(xiě)能力的一種提升。每一種展示交流活動(dòng)都是對(duì)學(xué)生能力的一種錘煉，也是對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的一次契機(jī)。通過(guò)交流，既說(shuō)明了活動(dòng)的目的和方法，也探討了活動(dòng)過(guò)程中的得失成敗，也將獲得的有價(jià)值的結(jié)論進(jìn)行了宣傳，對(duì)人們的行為或生活提出了一些合理的建議，增強(qiáng)了社會(huì)責(zé)任感。

以上通過(guò)“素描”的形式就開(kāi)展“花生根莖水煮液對(duì)小鼠血糖的影響”STEM項(xiàng)目活動(dòng)的框架做一分析，從實(shí)驗(yàn)探究獲取真實(shí)數(shù)據(jù)，運(yùn)用科學(xué)、規(guī)范的統(tǒng)計(jì)方法對(duì)活動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和檢驗(yàn)，將科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)有效整合，彰顯了STEM教育理念的科學(xué)價(jià)值。在此，我們也有必要對(duì)STEM教育在生物學(xué)科的運(yùn)用中做一延伸探討。我們有理由相信，隨著教育改革的不斷深入和評(píng)價(jià)體系的逐步科學(xué)和完善，STEM教育在生物學(xué)科廣泛運(yùn)用的春天必然會(huì)來(lái)臨。

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