构建STEM教育视野下生物课堂的“做中学”

刘江华

《全民科学素质行动计划纲要实施方案》明确提出，在中学阶段要增强学科间横向配合，开展跨学科实践探究活动。推进跨学科知识融合的STEM教育，有利于帮助学生打好扎实的学科基础，培养学生创新意识和解决实际问题的能力，对于提高学生的科学素养具有重要意义。在此，以“由揭秘凉皮成分到测定种子中的有机物”的教学设计为例，探讨如何在STEM教育视野下开展生物课堂的“做中学”。

一、教学设计原则

STEM教育不是科学、技术、工程、数学四门学科的简单叠加，作为一种超越传统的教育模式，它提倡通过基于项目的学习，促进学生运用跨学科的知识和技能解决实际问题，并在完成目标任务的过程中提升解决问题的能力。

“做中学”课堂教学设计，要体现以学生为中心的教育理念，融合科学、技术、工程、数学等不同学科的知识，要使学生能够在特定问题情境下通过合作与反复实践解决问题或完成任务。基于STEM教育所倡导的理念，同时考虑学生的学习特点，“做中学”的教学设计应遵循情境性原则、实践性原则、生活性原则。教师只有明确了教学设计原则，才能更加合理、有效地利用相关教学资源开展项目研究，设计出需要运用不同学科知识才能解决的情境化的真实问题，调动学生探究学习的主动性，使其在探究与实践中提高解决实际问题的能力。

二、教学目标设定

食品的安全与健康与每个人息息相关。凉皮是人们日常生活中常见的小吃，但它是健康的食品吗？教师通过这一问题提出揭秘食物成分的任务，引导学生了解和掌握测定种子中有机物的方法，通过教学实现以下具体目标：利用跨学科知识解决实际生活中的问题（检验食物成分）;了解种子（制作凉皮的大大麦粉及其他农作物种子）中所含有机物的成份，明确绿色植物制造有机物的意义;掌握食品成分测定的技能;关注食品安全，爱惜农作物。

三、实施过程

1.知识与材料准备

联系当前社会大家关注的食品安全问题，从很多学生喜欢并常见的小吃凉皮入题，通过以下驱动性问题激发学生学习与探究的兴趣：凉皮是垃圾食品吗？凉皮是用什么原材料做出来的？其中的主要成分是什么？怎样制作凉皮？

学生需要带着这些问题，网络和书籍中搜索凉皮的由来及发展史，了解其原料及制作方法。教师要提前介绍一些相关知识，如：食物中主要营养成分（如淀粉、蛋白质、脂肪）及其验证方法，包括化学試剂检验、肉眼观察、显微镜观察等。

活动涉及的学科领域包括：数学、科学、技术（食品制作技术）、工程（制作试剂与切片）。活动材料包括：面粉（普通面粉和高筋粉，主要成分为大麦）、油料农作物的种子（如玉米、蓖麻、大豆、花生等）、水、厨具（学生家中现成的工具）、量杯、酒精灯、石棉网、烧杯、试管、化学试剂（碘、双缩脲）、制作切片的工具、显微镜。

2.活动过程

该项目要揭秘凉皮的成分并测定种子中的有机物，因此活动过程包括制作凉皮、测定凉皮原材料中的主要成分、测定不同种子中有机物成分等一系列子任务。整个项目的时间跨度为一个月，时间分配为：在每周一节的生物课上学习必要的学科知识，并完成搜集资料、检测营养成分、讨论、展示、分享、总结等活动，课后时间完成凉皮的制作。学生要记录制作过程、实验过程及检验结果。

【任务一】制作面皮，测定淀粉成分

要求学生根据在课堂上学到的知识，结合网络或书籍中查到的制作凉皮的方法，在家中制作凉皮的主要组成部分，即面皮。在这一过程中，学生需要计算面粉和水的比例，将其调制成糊状，并将面糊放在合适的容器中成形，然后将其蒸熟。学生要把一部分面皮及原材料（即面粉）带到学校，展示自己的成品，并在实验室中用碘液验证原材料中的淀粉成分，制作淀粉装片，在显微镜下观察淀粉粒的形状，记录过程与结果。

【任务二】制作面筋，测定蛋白质成分

凉皮的另一个重要组成部分是面筋。学生根据查阅到的制作面筋的方法，在家中选用高筋粉制作面筋，并对原材料取样，与面筋成品一起带到学校。在实验室里，学生要用教师统一提供的双缩脲调配化学试剂，检验面筋原材料中蛋白质的成分，记录过程与结果。

【任务三】测定不同种子中的脂肪成分

要求学生利用网络或书籍查阅检验脂肪的方法，如观察纸上的脂肪油迹;滴加苏丹Ⅲ试剂呈橘红色;将某种油料作物种子（如玉米、花生、蓖麻等）中的胚乳制成切片，在低倍显微镜下可见胚乳切片上或其周围是否出现小油珠。由于制作凉皮的原料，主要来自小麦的种子，其中脂肪的含量较低，不易检测出油脂。因此，学生可选择身边常见的其他植物的种子，测定其中的脂肪含量。由于再进一步了解还有哪些植物的种子或果实可以提取食用油，其原理和方法是什么，可拓展阅读食用油的加工技术（http：//www.doc88.com/p-285604930033.html）。

3.评价与总结

在生物课上，学生会展示在家中制作凉皮（主要是面皮和面筋）的成果，请学生代表说明制作过程、遇到的困难及解决办法，大家对普遍存在的问题进行讨论，或分享解决方法，如面皮与面筋的成形问题、化学试剂配制比例的问题、显微镜切片制作中遇到的问题等。

教师要做出最终总结：既然凉皮是用米或面做的，面皮的主要成分是淀粉，面筋的主要成分是蛋白质。《本草纲目》上记载：米能养脾，麦能补心。因此凉皮不是垃圾食品。还有人曾打趣地说它“冬天吃面皮能保暖，夏天吃能消暑，春天吃能解乏，秋天吃能去湿”，可谓四季皆宜的无公害食品。绿色植物通过光合作用制造有机物，不仅完成了自身的生长、发育与繁殖，也为其他生物提供了食物来源或营养，为生命活动提供了能量。使包括人类在内的很多生物在这个星球上得以生存。所以，在享受植物带来的诸多利益时，我们一定要保护它们、爱惜它们，珍惜它们和我们共同的生存环境。

4.课后延伸与课外拓展

鼓励学生在家中进一步实践凉皮制作的其他步骤，包括制作面皮、面筋、调制各种配料等，最终制作出一份真正凉皮，请家人品尝后给予评价。将活动主要过程拍照记录，在班级中进行交流与展示。

在这一项目中，学生不仅知道了凉皮的主要成分，还学会了凉皮的制作方法，掌握了测定种子主要成分的方法。学生在展示与交流中可能还产生了新的问题或想法，对这些问题或想法的讨论，促进了学生进一步探究的欲望，推动项目提升到了一个新的高度。

（责任编辑   郭向和）