導(dǎo)語(yǔ)：生物教學(xué)教育理念研究一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

摘要：在生物教學(xué)中落實(shí)STEM教育理念，打破學(xué)科界限，培養(yǎng)學(xué)生綜合素養(yǎng)的基本途徑有：整合科學(xué)知識(shí)，體現(xiàn)科學(xué)素養(yǎng)；整合技術(shù)手段，培養(yǎng)實(shí)踐能力和信息素養(yǎng)；整合工程設(shè)計(jì)，形成工程素養(yǎng)；整合數(shù)學(xué)內(nèi)容，領(lǐng)會(huì)數(shù)學(xué)方法。

關(guān)鍵詞：STEM教育;生物教學(xué);學(xué)科整合

STEM教育是融合了科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）等多門(mén)學(xué)科的一種綜合性教育，強(qiáng)調(diào)“以設(shè)計(jì)和探索為目的，并對(duì)技術(shù)問(wèn)題解決進(jìn)行科學(xué)的探索”，采用以問(wèn)題解決為驅(qū)動(dòng)、以學(xué)生為中心的教學(xué)方式，使學(xué)生在獲取科學(xué)知識(shí)的同時(shí)習(xí)得工程設(shè)計(jì)和技術(shù)手段，從而全面提升學(xué)生知識(shí)、能力與情感方面的綜合素養(yǎng)。當(dāng)下，我國(guó)的學(xué)校教育以分學(xué)科教學(xué)為主，設(shè)計(jì)和實(shí)施綜合性的STEM教育在課程安排、教材編寫(xiě)、學(xué)校管理、教師培訓(xùn)等方面存在一定的困難。不過(guò)，在分學(xué)科教學(xué)中借鑒STEM教育的理念進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)施，不失為落實(shí)STEM教育的一種有效途徑。下面，筆者結(jié)合生物教學(xué)的實(shí)踐，談?wù)剬?duì)落實(shí)STEM教育理念，打破學(xué)科界限，培養(yǎng)學(xué)生綜合素養(yǎng)的認(rèn)識(shí)。

一、整合科學(xué)知識(shí)，體現(xiàn)科學(xué)素養(yǎng)

生物學(xué)是一門(mén)自然科學(xué)?？茖W(xué)素養(yǎng)是指能夠在現(xiàn)實(shí)生活中運(yùn)用科學(xué)知識(shí)、技能和方法解決實(shí)際問(wèn)題。理解科學(xué)的本質(zhì)（一般過(guò)程），培養(yǎng)辯證唯物主義觀，形成科學(xué)的審美觀，是科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的主要內(nèi)容。科學(xué)是對(duì)自然或社會(huì)現(xiàn)象進(jìn)行系統(tǒng)性的、受控的、實(shí)證的、批判的調(diào)查研究，其典型圖1的一般過(guò)程如圖1所示。生物教學(xué)中可以讓學(xué)生經(jīng)歷、感受此過(guò)程。生物課程中有許多內(nèi)容體現(xiàn)了辯證唯物主義觀，例如，生物體結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)，各器官、各系統(tǒng)、各代謝活動(dòng)之間相互依存和相互制約的對(duì)立統(tǒng)一關(guān)系；生物從無(wú)到有、從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從低等到高等不斷發(fā)展、進(jìn)化的運(yùn)動(dòng)變化觀點(diǎn)；生物與生物之間及生物與環(huán)境之間的相互聯(lián)系觀點(diǎn)，等等。生物教學(xué)中可以對(duì)此進(jìn)行總結(jié)提煉。從某種意義上說(shuō)，科學(xué)與美學(xué)是相通的，科學(xué)是規(guī)律的反映，而規(guī)律是美的內(nèi)在表現(xiàn)。生物學(xué)中存在許多美學(xué)現(xiàn)象，如生物遺傳的優(yōu)化組合、細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能的協(xié)調(diào)對(duì)稱(chēng)、生理過(guò)程的協(xié)調(diào)統(tǒng)一等。這些內(nèi)容可以使學(xué)生深切地感受自然的和諧與統(tǒng)一，從而激發(fā)他們的想象力，開(kāi)拓他們的思路。生物教學(xué)中可以引導(dǎo)學(xué)生從美學(xué)的角度探索科學(xué)規(guī)律。

二、整合技術(shù)手段，培養(yǎng)實(shí)踐能力和信息素養(yǎng)技術(shù)

在STEM教育中扮演著重要的角色。通過(guò)規(guī)劃技術(shù)活動(dòng)，學(xué)生能夠獲得學(xué)習(xí)、溝通和生活技能，達(dá)到解決問(wèn)題、做出決策的目的。生物課程中的技術(shù)內(nèi)容十分廣泛，包含常見(jiàn)的生物技術(shù)手段（如實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)等）、生物技術(shù)工具或儀器（如血液透析儀等），還包含一定的信息技術(shù)（如辦公軟件的使用、數(shù)據(jù)處理軟件的使用）等。生物教學(xué)中根據(jù)實(shí)際情況整合技術(shù)手段，為學(xué)生提供豐富的技術(shù)資源，傳授基本的技術(shù)思想與方法，可以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和信息素養(yǎng)。例如，“觀察葉片的結(jié)構(gòu)”實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生練習(xí)徒手切片并制作成裝片，放在顯微鏡下觀察，以認(rèn)識(shí)葉片的結(jié)構(gòu)。完成切片，能培養(yǎng)學(xué)生的操作能力；在顯微鏡下先觀察葉片橫切面的臨時(shí)裝片，再觀察葉片橫切面的永久裝片，然后分析、比較，能培養(yǎng)學(xué)生的識(shí)圖能力、信息獲取能力以及邏輯思維能力等；將實(shí)驗(yàn)圖像、數(shù)據(jù)以畫(huà)圖的方式記錄下來(lái)，使所學(xué)知識(shí)加深，能培養(yǎng)學(xué)生自主獲取知識(shí)的能力。最后，可以啟發(fā)學(xué)生體會(huì)知識(shí)、方法、工具、思想等對(duì)學(xué)習(xí)生物乃至生產(chǎn)生活的重大意義。

三、整合工程設(shè)計(jì)，形成工程素養(yǎng)

STEM教育中的工程就是應(yīng)用數(shù)學(xué)、科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域的概念、原理系統(tǒng)地解決真實(shí)、復(fù)雜的問(wèn)題，強(qiáng)調(diào)獲得結(jié)果的過(guò)程和設(shè)計(jì)。而工程素養(yǎng)是指能夠系統(tǒng)地、創(chuàng)造性地整合數(shù)學(xué)和科學(xué)知識(shí)，理解工程設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)造福人類(lèi)的方法。工程設(shè)計(jì)思想的融入可以提高課堂所學(xué)內(nèi)容在現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)用性，使學(xué)生在更加復(fù)雜而有意義的情境中學(xué)習(xí)，同時(shí)提升自身的批判性思考能力。例如，在“制作生態(tài)瓶”的活動(dòng)中，生態(tài)瓶制作的工藝流程如下：第一步，確定問(wèn)題，即設(shè)計(jì)并制作一個(gè)生態(tài)瓶———在密封的條件下，能讓瓶中的水生動(dòng)物至少生存7天。分析任務(wù)的限制條件，生態(tài)瓶密封，即不能和外界進(jìn)行氣體交換，不能給瓶?jī)?nèi)動(dòng)物喂食，從而確定生態(tài)瓶?jī)?nèi)要有植物為動(dòng)物提供氧氣和食物，或者還有其他動(dòng)物，從而形成食物鏈或食物網(wǎng)。第二步，設(shè)計(jì)方案。通過(guò)資料查閱，深入了解活動(dòng)所提供的動(dòng)物和植物，然后繪制出動(dòng)植物之間的食物網(wǎng)（如圖2），從而確定將哪些動(dòng)物和植物放到生態(tài)瓶中；通過(guò)資料查閱和數(shù)據(jù)計(jì)算，確定動(dòng)物和植物每天消耗的氧氣量以及植物每天產(chǎn)生的氧氣量，從而確定生態(tài)瓶中動(dòng)物和植物的數(shù)量。第三步，方案實(shí)施，即根據(jù)設(shè)計(jì)方案，制作生態(tài)瓶。將沙石、水、植物和動(dòng)物依次放入生態(tài)瓶中，對(duì)生態(tài)瓶進(jìn)行密封和標(biāo)記。第四步，對(duì)制作的作品進(jìn)行測(cè)試，即測(cè)試在光照和室溫條件下，瓶?jī)?nèi)的動(dòng)物能否存活7天。小組討論，制定生態(tài)瓶測(cè)試方案；合理安排小組分工，對(duì)生態(tài)瓶進(jìn)行觀察和數(shù)據(jù)記錄，并繪制測(cè)試表格。再根據(jù)測(cè)試結(jié)果，發(fā)現(xiàn)生態(tài)瓶的問(wèn)題，改進(jìn)生態(tài)瓶的制作方案，并重新制作和測(cè)試生態(tài)瓶。第五步，交流展示。小組以繪制手抄報(bào)的方式展現(xiàn)本組的工作，以便小組之間相互交流和學(xué)習(xí)，并提高學(xué)生的自信心和成就感。

四、整合數(shù)學(xué)內(nèi)容，領(lǐng)會(huì)數(shù)學(xué)方法

數(shù)學(xué)素養(yǎng)是指在生活中能運(yùn)用具備的數(shù)學(xué)知識(shí)識(shí)別問(wèn)題、表達(dá)問(wèn)題、理解問(wèn)題和解決問(wèn)題，并能通過(guò)良好的數(shù)學(xué)能力做出較為準(zhǔn)確的判斷。數(shù)學(xué)方法作為生物研究的一種工具，可以對(duì)生物研究對(duì)象進(jìn)行分析和描述、計(jì)算和推理，從而從定性到定量更好地認(rèn)識(shí)化學(xué)變化及其規(guī)律。在生物教學(xué)中運(yùn)用數(shù)學(xué)方法（如數(shù)形結(jié)合、函數(shù)與方程、守恒法、差量法、極值法等）分析某些生物問(wèn)題，或把生物問(wèn)題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問(wèn)題，能夠更快速、更科學(xué)地解決生物問(wèn)題。例如，“花生果實(shí)大小的變異”研究包含花生取樣、測(cè)量果實(shí)長(zhǎng)軸的長(zhǎng)度、整理數(shù)據(jù)、畫(huà)出曲線圖等活動(dòng)?；ㄉ硬捎玫氖请S機(jī)取樣的方法，數(shù)量要足夠，一般不少于30枚；果實(shí)長(zhǎng)軸長(zhǎng)度的測(cè)量考查測(cè)量技能的應(yīng)用；將測(cè)量后的數(shù)據(jù)繪制成曲線圖，需要運(yùn)用坐標(biāo)軸思想……研究過(guò)程中數(shù)學(xué)方法的應(yīng)用，可以有效提高學(xué)生的問(wèn)題分析能力、推理歸納能力以及識(shí)圖用圖能力。再如，上述生態(tài)瓶的制作過(guò)程，學(xué)生需要計(jì)算不同動(dòng)物、植物每天呼吸作用需要的氧氣量，不同植物每天光合作用產(chǎn)生的氧氣量；要使生態(tài)瓶中的植物能夠產(chǎn)生足夠維持動(dòng)物和自身存活的氧氣量，還要計(jì)算植物和動(dòng)物的體積比或重量比等。

作者:吳志強(qiáng) 單位:安徽省蕪湖市第十二中學(xué)