景慧
乌鲁木齐市第六十九中学 新疆 乌鲁木齐市第六十九中学 830011
摘 要：STEAM（科学、技术、工程、艺术与数学）教育理念，倡导将各个领域的知识融合，发挥综合育人功能，让学生在真实情境下应用多个学科的知识解决问题。本文基于STEAM教育理论及对生物学科特点进行实践研究，探索在高中生物课堂中实施基于STEAM理念的情境教学, 并对其进行教学实践效果分析。融入STEAM理念的高中生物情境教学能够充分激发学生的学习兴趣，提高问题意识，发展同伴之间的沟通合作能力、提高学生的动手操作能力与问题解决能力。
关键词：STEAM教育 高中生物 项目式学习 情境创设
引 言:
STEAM教育是一种新型的面向未来培养创新型人才的教育模式。STEAM的五个维度互相之间有关联,科学(S)和数学(M)是基础,艺术(A)和数学(M)相通,而工程(E)是目标,技术(T)是实现目标的手段和过程。
目前,STEAM教育在中国的基础教育中受到重视。近年来,很多地区的中小学将STEAM教育建设为本校特色教育,纳入学科教学和日常活动。同时,由于STEAM教育模式在全球发达国家的影响力,社会上的各类机构也纷纷加入STEAM课程培训,将国外比较成熟机器人教育、编程教育、创客教育三大方向的STEAM课程引入国内。
STEAM 教育理念在高中生物必修教材中多次体现，如在章节最后的“科学、技术、工程”内容。创设主题情境，开展STEAM学习活动，有利于学生建立科学的生命观，逐步形成正确的世界观，发展生物学核心素养。培养学生解决真实情境中问题的能力，让学生学会用跨学科知识解决生活中的实际问题，提升学生的生物核心素养。
一、STEAM教育主要模式
目前STEAM教育主要有四种模式：基于项目的学习模式（Project-based Learning）、基于设计的学习模式（Design-based Learning）、以科学探究为导向的5E学习环以及将多种教学模式交叉形成混合学习模式等不同特点的模式。根据我校高中生物教学特点，本文主要介绍基于项目和STEAM结合的教育模式，该教学模式主要以项目为中心，是一种面向真实情境的跨学科融合项目学习方法，是基于STEAM理念的项目学习。
二、 研究方法
1.文献研究法
笔者首先通过中国知网（CNKI）的网络数据库搜查近些年关于STEAM教育模式的文献，从而能够深刻的了解近年来关于STEAM教育模式的理论指导及相关的研究成果和现状；其次研读搜集到的文献，对相关的研究进行总结和归类。
2.问卷调查法
笔者在国内外研究的基础上结合实际情况自行编制调查问卷，通过问卷星分享给生物教师。
3. 访谈法
为了进一步对研究的结果进行分析和讨论，在研究的过程中，笔者对9名教师进行访谈。访谈的内容均为开放式的问题，并且采用的是一对一的形式。为了方便对访谈结果的记录和呈现，以及后期对访谈结果的分析，笔者首先对受访者进行了编码。分别编码为1、2、3、4、5、6、7、8、9。对于访谈内容的记录，笔者采取录音的方式。每次访谈结束后都及时整体录音资料，将受访者对访谈内容的回答的要点进行概括，归纳和整体，并最终呈现出相对清晰、明了的访谈内容。
三、研究结果
1.调查问卷结果
（1）调查问卷发放教师信息：教师性别：男教师35人（占31.8%），女教师75人（占68.2%）。40岁以下教师76人（占69%）。
（2）调查结果分析
表1、 您认为STEAM教育的核心概念是什么？
调查结果显示：68%的教师对STEAM教育的核心概念比较清楚，26%的教师对核心概念模糊，6%的教师完全不清楚。
表2 您认为在高中实施STEAM教育能取得最好效果的途径是？
调查结果显示：41%的教师认为高中实施STEAM教育能取得最好效果的途径是在基础学科课程中渗透教育理念，34%的教师认为通过社团活动，25%的教师认为通过校本课程，2%的教师认为还存在其他方式。
表3、 您觉得如何开展STEAM教学更能增强学生的学习动力？
调查结果显示：26%的教师认为以单个问题为驱动，探究问题结论更能增强学生的学习动力。34%的教师认为以项目为驱动更佳，40%的教师认为因根据教学目标、教学内容等因素随时变换教学任务。
表4、 在实施项目驱动的STEAM教学是，您认为学生的学习形式应该是？
调查结果显示：69%的教师认为在实施项目驱动的STEAM教学时，总是合作的小组学习更有利于学生的学习。15%的教师认为个人学习就可以，16的教师认为个人学习结合小组合作是最佳的学习形式。
2.STEAM在生物教学中应用实例-高中生物必修3《生长素的发现》
本节内容主要核心思想是在于引领学生回顾科学家的经典实验，体验生物科学史的发展过程及科学探究的一般过程，传统的教学为1课时，通常做法是用PPT或者动画演示经典实验过程，学生分析实验过程及实验结论。
应用STEAM教学理念后，将本节课教学大胆创新，以“植物为什么会相关弯曲生长”为真实情境，以科学探究的一般步骤为主线，课外小组合作进行实验，课上小组分享实验设计、分析实验。学生以小组进行项目式的学习，亲身经历实验发现的过程。本节课的教学思想：采用了科学探究模式来进行课程的开展，同时在整堂课的设计中涉及了生物核心素养中的社会责任、科学探究的培养，主要对学生进行了科学探究的培养。
教材处理：这节课并没有直接按照教材来讲授，而是通过一个个问题的探究开展让学生进行探索性的模拟实验，最后告诉同学们科学家是如何做实验的，他们的实验都说明了什么问题，再回到课本上的知识并进行总结，是很好的创新。
教学过程：引导学生进行科学探索，两个探索由易至难，第一部分的三个探索帮助学生熟悉和了解探究流程，第二部分的探索比较有难度，在老师引导后，学生充分利用老师给与的材料琼脂和云母来设计实验，并出彩的完成了课堂生成，并且由学生提出了新的问题，“怎么证明哪个琼脂块中的生长素更多？”还由学生来解答了这个问题，这种课堂生成难能可贵，体现出了学生思维的火花和高效的参与，达到了发展学生科学探究素养的育人目的。
《植物生长素的发现》教材分析：《植物生长素的发现》是人教版高中生物教材必修3第3章第1节的内容。从1880年达尔文的胚芽鞘实验到1934年郭葛最终得到生长素，大约经历了半个多世纪的漫长历程，而对植物向光性的研究至今仍在继续。教材选取了其中的经典实验，这些实验总结了科学研究的一般方法。也体现了科学家发现问题、解决问题的清晰思路。因此，本节课以“植物为什么会向光弯曲生长”这一核心问题展开，按照科学探究的一般过程，让学生提出问题，作出合理假设，小组合作设计实验，解决问题，以此提升学生的科学思维能力和科学探究能力。
教学目标： 知识目标：概述植物生长的发现过程，说出植物向光生长的原因。能力目标：尝试提出问题，设计实验和评价结论，训练逻辑思维的严密性。情感态度与价值观目标：通过探究生长素发现的科学过程，体会科学家的思维方式和科学精神。
教学过程：[预习环节]提前一天完成：向光性：在单侧光的照射下植物表现出朝向光源方向生长的现象。一、观察现象、提出问题。二、作出合理的假设。三、设计实验证明你的假设。注意：设计计实验的一般原则：单一变量原则（设置唯一自变量、无关变量保持一致，确定因变量的观测指标）、对照原则（对照组与实验组）小组合作完成实验设计表格提供的实验材料：胚芽鞘、锡箔纸：不透光、透明胶带：透光。四、组间交流、相互评价、修正本组实验设计。
图1、学生课前实验
[课堂环节]情境导入：教师展示植物向光生长的绿豆苗实物，提出问题：该植物的生长有什么特点？
(1)观察现象、提出问题1.胚芽鞘的生长与尖端是否有关？2.胚芽鞘感受光刺激的是尖端还是尖端下部？3.胚芽鞘弯曲生长的部位在胚芽鞘尖端还是尖端下部?
(2)作出假设、实验验证、得出结论
小组代表展示能检验假设的实验设计方案。教师PPT展示动态实验现象，得出结论： 感光部位在胚芽鞘尖端，而弯曲生长部位在尖端下部（背光侧比向光侧长得快）。
(3)发现新问题、作出假设：尖端产生一种化学物质，传递到尖端下部；尖端产生的化学物质在下部分布不均匀
(4)小组合作设计实验、展示设计图、小组间相互评价提问。展示科学发展史中科学家的经典实验得出结论：产生生长素的部位：胚芽鞘尖端、生长素的作用部位：胚芽鞘尖端以下部位、感光部位：胚芽鞘尖端、向光弯曲生长的外因：单侧光照射、向光弯曲生长的内因：生长素分布不均匀。
（5）根据结论、构建模型：根据生长素发现历史，构建出植物向光性原因分析的模型（用黑点表示生长素）
结束：科学研究就是如此，不断地解决问题又不断地产生新的问题。最后以一首歌《向光性》结束。
四、结语
学生通过参与情境课堂教学，增强学生的搜集和处理信息的能力，获取新知识的能力，分析和解决间题的能力以及交流与合作的能力，使学生得到全面、和谐、可持续发展。
教师通过有效设计STEAM模式强化科研意识，培养创新精神，促进教师的专业化成长，实现由经验型向学者型教师的有效转变。
参考文献
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[3]毛一博. STEM教学理念在高中生物教学中的应用探索——“DNA分子的结构”教学设计[J]. 中学生物教学, 2018(5X):56-57.