張 璐 陳 欣

（1.福建師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，福建 福州 350108；2.福建教育學(xué)院理科研修部，福建 福州 350025）

STEM 教育強調(diào)多學(xué)科的交叉融合，旨在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力、跨學(xué)科實踐能力及解決問題能力。隨著基礎(chǔ)教育課程改革的深入推進，雖然受升學(xué)壓力、課時、設(shè)備條件等因素限制，中學(xué)尚未系統(tǒng)地、規(guī)?；亻_展STEM 教育活動，但是基于STEM 教育理念的教學(xué)實踐與研究正逐步豐富與完善，相關(guān)研究文獻逐年增加。筆者根據(jù)2016-2021 年發(fā)表于《生物學(xué)教學(xué)》《中學(xué)生物教學(xué)》《生物學(xué)通報》及《中學(xué)生物學(xué)》等4 份中學(xué)生物學(xué)教育期刊（下文簡稱生物學(xué)期刊）上有關(guān)STEM 教育文獻，分析中學(xué)生物學(xué)STEM 教育特點、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。

一、中學(xué)生物學(xué)STEM 教育文獻來源與統(tǒng)計方法

通過中國知網(wǎng)（CNKI）、萬方數(shù)據(jù)庫、維普等平臺，以“STEM”為主題（包括文章題目、摘要及關(guān)鍵詞均含有“STEM”一詞），檢索2016-2021 年生物學(xué)期刊，經(jīng)過手動篩選后，一共獲得有關(guān)中學(xué)生物學(xué)STEM 教育文獻84 篇。［1］利用Excel 軟件統(tǒng)計分析這些文獻年度發(fā)文數(shù)量、研究內(nèi)容及STEM 教育方式等，并利用Word軟件制作表格進行總結(jié)。

二、中學(xué)生物學(xué)STEM 教育文獻統(tǒng)計與分析

（一）文獻數(shù)量統(tǒng)計與分析

利用Excel 軟件繪制2016-2021 年發(fā)表在生物學(xué)期刊上有關(guān)STEM 教育研究論文（如圖1），發(fā)現(xiàn)近6 年論文數(shù)量總體呈上升趨勢，其中2017-2018 年的上升幅度最大，這可能與2017 年我國教育科學(xué)研究院發(fā)布《中國STEM 教育白皮書》，并建議將STEM 教育納入國家戰(zhàn)略發(fā)展政策密切相關(guān)。此外，《中國教育STEM2029 創(chuàng)新行動計劃》提出在新中國成立一百年時建成世界創(chuàng)新型國家，《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版）》提出“教學(xué)過程重實踐”等課程基本理念，［2］進一步推動STEM 教育的發(fā)展，促使中學(xué)生物學(xué)教師及有關(guān)教育研究者重視開展基于STEM 教育理念的中學(xué)生物教學(xué)實踐與研究。2022 年4 月，我國發(fā)布的《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022 年版）》明確提出跨學(xué)科實踐主題，要求學(xué)生應(yīng)達到“初步具有科學(xué)探究和跨學(xué)科實踐能力”的課程目標(biāo)，［3］這將促進STEM教育教學(xué)與研究跨越式發(fā)展。

圖1 2016-2021 年生物學(xué)期刊上有關(guān)STEM 教育研究文獻數(shù)量

通過統(tǒng)計與分析2016-2021 年生物學(xué)期刊上有關(guān)STEM 教育研究論文發(fā)表數(shù)量，有助于了解中學(xué)生物學(xué)中STEM 教育發(fā)展現(xiàn)狀，把握其發(fā)展的總體趨勢。

（二）STEM 教育文獻研究內(nèi)容統(tǒng)計與分析

統(tǒng)計與分析2016-2021 年生物學(xué)期刊上有關(guān)STEM 教育研究論文內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)有關(guān)高中生物學(xué)STEM教育實踐與研究占總發(fā)文量的55.95%，其次是初中生物學(xué)STEM 教育研究，占總發(fā)文量的34.52%。此外，有關(guān)國外生物學(xué)STEM 教育案例研究占8.23%，中等職業(yè)教育生物學(xué)實驗創(chuàng)新設(shè)計研究占1.18%。

通過對文章研究內(nèi)容統(tǒng)計分析，可以了解我國中學(xué)生物學(xué)STEM 教育研究成果、存在的問題以及發(fā)展趨勢。

1.高中生物學(xué)STEM 教育研究內(nèi)容統(tǒng)計與分析

統(tǒng)計與分析STEM 教育文獻研究內(nèi)容涉及的人民教育出版社2019 年版普通高中教科書《生物學(xué)》（下文簡稱高中教科書）相關(guān)章節(jié)及教學(xué)內(nèi)容（如表1）。發(fā)現(xiàn)STEM 教育文獻研究內(nèi)容涉及29 個（相同研究主題的文獻計為1 個）高中生物學(xué)科學(xué)探究活動，且主要集中在必修1、選擇性必修1 及選擇性必修3 等3 本教科書。高中教科書大約有100 多個不同類型的探究實驗與實踐活動，可見，其蘊含豐富的STEM 教育資源，值得深入開發(fā)與利用。以此引導(dǎo)學(xué)生開展科學(xué)探究與實踐，習(xí)得生物學(xué)知識及跨學(xué)科知識，發(fā)展批判性思維與創(chuàng)造性思維。

表1 高中生物學(xué)STEM 教育文獻研究內(nèi)容分析

2.初中生物學(xué)STEM 教育研究內(nèi)容統(tǒng)計與分析

統(tǒng)計與分析STEM 教育文獻研究內(nèi)容所涉及人民教育出版社2012 年版義務(wù)教育教科書《生物學(xué)》（下文簡稱初中教科書）的相關(guān)章節(jié)及教學(xué)內(nèi)容（如表2）。發(fā)現(xiàn)初中生物學(xué)STEM 教育實踐主題活動主要包括觀察探究實驗、模型的制作、發(fā)酵食品制作及方案設(shè)計等四類。目前研究內(nèi)容多分布在初中教科書的七年級下冊與八年級上冊。初中教科書大約有50 多個不同類型的探究實驗與實踐活動，可見，有必要深入開展初中生物學(xué)STEM 教育實踐與研究，以此激發(fā)初中學(xué)生科學(xué)探究與實踐興趣，提高科學(xué)思維能力與科學(xué)實踐能力。

表2 初中生物學(xué)STEM 教育文獻研究內(nèi)容分析

3.STEM 教育方式統(tǒng)計與分析

統(tǒng)計與分析2016-2021 年STEM 教育文獻研究內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)中學(xué)生物學(xué)STEM 教育方式多是應(yīng)用項目式學(xué)習(xí)、6E 教學(xué)模式、主題式教學(xué)、建模教學(xué)及深度學(xué)習(xí)等理念與模式。例如黃耐明、徐建分別以“血流的管道——血管”“加酶洗衣粉的洗滌效果”等教學(xué)為例，探索6E 教學(xué)模式在初高中生物學(xué)STEM 教育中的應(yīng)用。沈藝提出STEM 課程培養(yǎng)學(xué)生高階思維能力的路徑。楊守菊以“綠色植物參與生物圈的水循環(huán)”為例提出初中生物學(xué)STEM 主題式教學(xué)策略。楊建新以“影響酶活性的條件”為例探究STEM 理念在高中生物學(xué)建模教學(xué)中的應(yīng)用。張瑩以“分解纖維素的微生物的分離”為例，探討STEM 理念下高中生物學(xué)項目式實驗教學(xué)。侯松濤以“模擬生物體維持pH 的穩(wěn)定”為例，提出基于深度學(xué)習(xí)的高中生物學(xué)STEM 項目設(shè)計。

應(yīng)用項目式學(xué)習(xí)、6E 教學(xué)模式、主題式教學(xué)、建模教學(xué)及深度學(xué)習(xí)等理念與模式開展中學(xué)生物學(xué)STEM教育，有利于學(xué)生全面理解STEM 教育理念，深刻理解與應(yīng)用生命觀念，發(fā)展學(xué)生工程思維能力、批判性思維能力、創(chuàng)新意識及綜合運用多學(xué)科知識與技能解決實際問題的能力。

三、中學(xué)生物學(xué)STEM 教育思考

教師要深入挖掘與利用初高中教科書中的跨學(xué)科知識及STEM 教育資源，開發(fā)STEM 校本課程，如基于STEM 教育理念改進教科書實驗，幫助學(xué)生深刻理解科學(xué)本質(zhì)，提高科學(xué)探究實驗技能，培養(yǎng)科學(xué)探究能力與科學(xué)思維能力。此外，密切聯(lián)系學(xué)生現(xiàn)實生活，收集與利用STEM 教育資源，開設(shè)富有特色的STEM 校本課程，以真實情境作為載體，引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)STEM 要素分析、制訂與實施解決問題的方案。同時，基于STEM 教育理念與深度學(xué)習(xí)理念，根據(jù)具體課程內(nèi)容及學(xué)生學(xué)情，綜合應(yīng)用項目式學(xué)習(xí)、6E 教學(xué)模式、主題式教學(xué)及建模教學(xué)等教學(xué)方法，踐行初高中生物學(xué)課程基本理念，促進學(xué)生主動參與科學(xué)實踐活動，發(fā)展核心素養(yǎng)。

STEM 課程改革是教育改革的重要組成部分，工程與技術(shù)在創(chuàng)新、實踐等方面極大地豐富STEM 課程的內(nèi)涵與育人價值。［4］未來基于STEM 教育的中學(xué)生物學(xué)研究應(yīng)該針對STEM 課程教學(xué)體系展開全方位的研究。