运用STEM教育模式 提升高中生物核心素养

STEM教育是一种强调综合素养培养的新型教学模式，从国外引进，适合我国当前的教研发展，有利于培养适合社会发展的人才。生物核心素养是指学生经过课程学习之后，经过探究、沉淀和内化等方式形成的，具有生物学科特性的综合能力和品质。在高中生物教学中运用STEM理论，为学生打造认识社会、认识世界的全新视角，体现出生物的内在价值，以此激发学生的内在潜能，帮助学生内化知识并掌握生物学科本质，培养学生生物学科核心素养。

一、注重科学探究，展现生物核心素养

STEM教育强调学生的实践动手能力，通过动手实验的过程，对科学知识进行探究学习、培养探究精神、感悟科学的本质，这与高中生物教学提倡的科学探究教学理念不谋而合。

比如，教师带领学生开展“比较H2O2在不同条件下的分解”实验内容时，首先可以为学生播放该实验的微课视频，通过观看视频，组织学生就实验中存在的问题展开讨论。这时，学生会提出“带火星的木条容易接触到试管壁导致木条熄灭”“使用两个火星木条无法满足对照实验中单一变量原则”，这会使得实验的准确性、科学性和可靠性受到影响。这时，教师可以先不进行详细讲解，而是引导学生展开思考：“应该如何科学合理设计实验过程？”“通过什么方案可实现比较实验同步进行？”接着，师生之间共同展开研究探讨，寻求解决问题的有效方案。之后，通过上网查阅资料等方式，学生对实验探究具体要求等有了更进一步的认识，激发学生对实验的探究兴趣，最后分组进行实验改进方案的设计。通过探究实验方式，学生对实验现象和实验结果进行仔细分析，发现问题，并借助自己所学生物知识进行问题解决，不但能培养学生实践能力、创新能力以及科学探究能力，还能够引导学生在探究过程中形成生物核心素养。

STEM教育理念下的高中生物教学，教师应结合教学内容设计针对性的探究性活动以及生物实验，为学生创造更多以合作和讨论的方式分享自身想法的机会，通过学生智慧碰撞，激发学生创新意识，促使其自主投入探究活动，提升学生实践能力。同时，学生自身经历整个探究过程后，教师可以适时将心理健康内容融入其中，让学生对社会热点问题等展开探究，培养学生社会责任感，将教育与生活相结合，切实提升学生核心素养。

二、注重实践探究，强化学生理性思维

STEM教育注重科学、技术、数学、工程等跨学科整合，在解决现实问题过程中培养学生的理性思维。高中生物教学过程中，教师通过实践教学方式引导学生解决问题的整个过程，能够强化学生思维，切实体现教学的融合性。

比如，教师带领学生学习高中“微生物学”知识内容时，教师以DNA水平的非培养方式为基础，安排学生对微生物群落的组成内容展开探究，对于其中存在的多样性进行深入透彻的研究。首先，教师可以引导学生通过网络、图书馆等自己喜欢的方式进行相关资料查找，对开展实验需要准备的设备和材料进行基本了解后，与同学一起合作采集样本，让学生感受到团队合作的重要性。其次，在实验准备工作完成后，教师即可带领学生进行实验，通过实验过程对微生物群落的多样性进行全面分析，之后对取样的水质进行检测，得出相应结果，帮助学生掌握采样分析手法、实验检测法以及克隆技术。最后，利用已学生物知识对实验过程进行总结和推理，对采集水域中的未知细菌展开研究，激发学生的求知欲望，并为微生物资源开发提供科学参考。通过教师的有效指导，采用STEM教育引导学生结合采集水域的水质情况展开讨论，得出相应结论：研究水体水质安全性较差，应避免与人类肌肤产生直接接触，因此，必须采用科学高效的手段优化水体环境、减少废水排放，从源头抓好水体保护工作。

在此过程中实现了数学、物理和生物知识的有机结合与科学应用，在探究解决策略时促进学生思维强化。同时，教师在教学过程中可以同步融入心理健康教育，在环境污染日益严重的情况下，要树立环境保护意识，为社会发展做出自己应有的贡献。

三、尊重学生个性，促进学生健康成长

高中阶段的学生已经具备自主独立意识，他们在思维品质、生活经验、知识储备以及心理成长等方面呈现出一定的个体差异性。STEM教育以开放和包容的态度对待学生个性发展，物理教师在教学过程中应尊重学生个性，满足每一个学生的内在需求，并将学习场所在教室和学校的基础上拓展，采用开放式的学习方式，采用动态化授课，在授课中体现生命性，帮助学生理解生命过程，促进学生身心健康发展。

比如，在带领学生学习高中生物“稳态与环境”这一知识内容时，教师应摆脱传统教学理念的束缚，将学生学习场所由教室转移到户外，组织开展针对土壤中动物类群的丰富度的探究活动，实现教学与自然和社会的融合，让学生感受到生命的真谛。这种创新的教学方式，让学生能够走出往日的课堂，看到与课本内容既有不同之处又有密切关联的大自然，能够运用自己已学知识和科学的理念看待社会中的现象，进而促使学生以正确的态度看待生命活动。教师在教学过程中将校园、校外场地、实验室以及社会环境等作为学生研究和学习的重要场所，不断延伸教学范围，并努力争取科研机构相关专家的指导和帮助，对不同理化性质条件对周围土壤的动物群落的影响开展研究，结合实验数据探寻生命活动中遇到问题时的解决方法，以此促进学生生物核心素养的养成。

这样的实践探究学习，学习内容具有开放性、活动过程具有动态性的特点，实现了对课堂知识的有效拓展和延伸。在这个动态活动过程中，学生利用生命观念去看待周围的生命世界并进行相关问题的解决，切实体现了STEM教育的生命性特征。

四、增强社会责任，鼓励学生参与实践

STEM教育研究的核心主要是当今社会热点以及难点问题。比如“体验古法酿酱技艺、传承中华酱油文化”实践活动的开展，主要以中华文化传承为主题，从学生的实际生活和体验出发，实现对学生关于生活的教育，同时也是为了学生生活的教育。通过这类实践活动的开展，学生能够学会对优质酱油和劣质酱油的鉴别方法，推行健康饮食理念，同时通过体会酿制酱油技艺的过程，让学生体会到粮食的来之不易以及父母养育子女的辛苦，培养学生热爱劳动的良好习惯以及学会感恩的良好品质。

再如，“花生根茎水煮液对糖尿病小鼠血糖的影响”实践活动的安排，主要背景在于当今社会人们糖尿病发病率呈现逐年递增的趋势，虽然是非传染性疾病，但是对人类健康构成严重威胁。我国闽南地区生产花生作物，每年到了花生收割季节，花生根茎几乎是全部扔在农田里直接做肥料。本次实践活动的安排，通过研究数据表明，花生根茎水煮液具有降低血糖的作用，这不但能够实现对花生根茎的废物利用，还能够为患者节省就医购药的费用支出。通过这些与学生生活密切相关的实践活动，学生在参与实践活动以及在实践活动中解决问题的过程中，能够增强其社会责任感。

综上所述，在高中生物教学中利用STEM理论开放性、动态性以及综合性等特征，为学生营造宽松、自由、平等的教学氛围，能够让学生以良好的心态参与到实践教学活动中，在STEM理念指引下，教师通过科技与知识的融合，并通过发现问题、提出问题、进行假设、制定计划、实施计划、分析结果到最后得出结论的科学探究实践活动，让学生学会运用已学的新旧知识解决生活中的现实问题，培养学生发现问题以及解决问题的能力，提升学生团队合作能力、科学探究能力和创新能力，促进学生对生物科学本质的理解，促进学生对社会发展的适应性，体现高中生物教学实效性，提升学生的生物核心素养。

（作者单位：甘肃省白银市平川区平川中学）

（责任编辑晓寒）