基于STEM教育理念的高中生物学教学设计与实践研究

聂宗尧

摘 要：关注近年来流行的STEM教育理念，阐释其内涵和特性，并从情境创设、问题提出和问题解决三方面论述了STEM教学理念指导下的高中生物学教学设计与实践研究。

关键词：STEM教育理念;高中生物;教学设计

社会在发展，时代在进步，社会高技术人才是其重要推动力。人们发现，越来越多的领域需要具有综合能力、跨学科思维和扎实实践能力的高素质人才，这与培养专门学科人才的教育培养方案相矛盾，社会对人才的需求对教育产生了反向压迫。为此，STEM教育理念应运而生，这种教育理念在美国很流行，其地位与中国的素质教育相似，但强调的方向不同。近年来，STEM教育理念在中国得到了认可，2015年9月教育部发布《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见》，其中明确提出要积极探索STEM新型教育模式，增强学生的信息意识和创新能力，培养综合性人才。

一、STEM教育理念的内涵

英属哥伦比亚大学教育学院的教授大卫·安德森是STEM教育理念的提出者，其中“S”是科学（Science），“T”是技术（Tech-nology），“E”是工程（Engineering），“M”是数学（Mathematics），四个词的英文首字母组成“STEM”，意思就是在教学中融入科学、技术、工程、数学等学科的内容，促进学生认识高速发展的信息技术，形成跨越学科的思维方式。[1]STEM教育理念具有跨学科性，将有联系的学科知识进行重组重构，模糊原有的学科界限，使其为一个项目任务服务;STEM教育理念具有情境性，需要在学习中为学生创设一定的生活情境，使学生能够快速进入教师创建的问题中，对所学知识的理解和应用能力也会有所增强;STEM教学理念具有多维性，可以通过各种教学方式和教学途径展开STEM教学，尤其是高效的数字化教学方式。

二、STEM教育理念下的高中生物教学设计实践研究

1.创设生活情境

根据STEM教育理念的特性，教学应该在一定的生活情境、问题情境中进行，以高中生物教学内容“人类的遗传病”一章为例。创设这样的一个生活情境：一对恋人恋爱四年，感情很好，他们决定下个月结婚，在婚前体检的时候，他们向医生进行了遗传咨询，而你（指学生）就是那名医生，请你为他们进行遗传解答。在具体教学中，教师还可以融入学生熟悉的相关因素，使创设的情境与学生的生活更加贴近，此外，创设情境时既可以用教师口头描述的方法，也可以借助于PPT、动画和MV等多媒体技术展示，一般来说后者更好，能激发学生的学习兴趣，使学生快速进入

情境。

2.确立明确的项目任务

生物遗传的专业研究需要设定一定的前提，STEM教育理念的实践中，教师需要在所设立的情境中提出具体问题，使学生以这个问题为中心展开谈论和研究，在研究中涉及科学、技术、工程、数学等内容。教师提出的具体问题应该与生物教学本章节的教学目标一致，如“人类的遗传病”这一章要求学生掌握人类单基因病、多基因病和染色体病的病理、危害和病例，并能够对人类遗传病进行检测和预防[2]。因此教师可以提出以下几个问题：第一，这对夫妇可能生下患有哪种遗传病的宝宝，这些遗传病都有哪些危害？以此考察人类遗传病的种类。第二，如果这对夫妇都健康，但是男子的外祖母患有白化病，请问这对夫妇生下患有遗传性白化病的可能性是多少？这是对遗传病病理和预防的考察。第三，如果这对夫妇想生一个健康的宝宝，那么他们需要做什么？这是对遗传病检测和预防的方法考察。

3.围绕问题进行探究性学习

对于第一个问题，学生根据课本知识的学习，了解人类遗传病的种类和危害，并通过课前翻阅各种医学专著、报刊，或者上网搜索，在课堂上进行描述或展示，既深化了学生对遗传疾病的认识，又锻炼了学生搜集信息的能力。对于第二个问题，学生通过已经掌握的遗传病理和生物基因变异等知识，分析这对夫妇携带白化病隐形症状的可能，最后得出这对夫妇的孩子患病的几率。对于第三个问题，学生通过课本、医学网站还有收集到的国家婚前遗传病检查流程，得出：首先要进行显性、隐性遗传病检查，若一方患有显性或者双方均患有隐性遗传病，则不宜生育;其次要进行孕期、产前诊断，避免有遗传病或者畸形的胎儿出生;最后如果生出患有遗传病的宝宝，应该及时采取相应的生物技术措施，防止发病[3]。这一过程中，科学、工程、技术、数学等知识都有涉及，能够提升学生的逻辑、创新、探究等思维，体现了STEM教育理念的合理性和先进性。

STEM教育理念应用于高中生物教学，贯彻教学导入、教学问题提出和解决的整个过程，需要学生调动各方面的知识与能力，也提高了学生跨学科的综合能力。值得注意的是，在高中生物教学中应用STEM教育理念，需要教師在课前就对学生进行一定的引导，使学生做好准备工作，保障STEM教育法能够顺利实施。

参考文献：

[1]谢雪锦.基于STEM教育的高中生物学教学探索：以“人类遗传病”教学为例[J].福建基础教育研究，2018（4）：131-132.

[2]付鑫.基于高中生物学课程资源进行STEM项目的设计思路与案例[J].生物学通报，2018，53（3）：34-38.

[3]王润英.STEM教育在高中生物学教学中的尝试[J].生物学通报，2016，51（3）：24-27.