STEAM教育理念在高中生物教学中的实践应用

牛军锐

摘要：STEAM教育是培养创新人才的有效途径。本文结合生物学科的特点，分析了在高中生物教学中开展STEAM教育的可行性，以及基于STEAM理念开展的海绵城市的案例教学研究，以期丰富高中生物中开展STEAM教学的实践研究。

关键词：STEAM教育;高中生物;海绵城市

STEM教育模式最先起源于美国，是包含科学、技术、工程和数学的一种学习模式，后在德国、英国、日本、澳大利亚等国得以推广，以满足国家对创新型人才培养的需求。2010年美国维吉尼亚科技大学学者格雷特·亚克门在STEM教育理念中融入了人文艺术等元素，拓展成STEAM和STEAM+。通过文献统计知网、万方、维普等网络数据库，发现国内学者对STEAM教育内涵、原因等进行的研究较多，对如何在具体的教学实践中落实STEAM教育模式的研究较少。基于此，结合生物学科特征和生物课程标准的要求，笔者结合新型生态工程---海绵城市尝试实施STEAM教学实践，以求丰富我国STEAM教育实践的内容。

一、高中生物学科的特点适合开展STEAM教育

高中生物学是一门以实验为基础的自然学科，与生活、生产和科技联系紧密，涵盖了物理、数学、化学、地理等多学科的知识，涉及分析推理、判断归纳、数学计算等科学思维活动，充分体现出了生物学科的跨学科性、实践性、社会性和综合性等特征。生物知识的学习不但有利于人体自身生理、代谢的学习，更为工农业生产、生态工程、发酵工程的开展提供技术指导和帮助，熟练掌握并运用生物知识，不仅有助于保护自然环境，更助力于社会、经济的建设。因此，生物学所具有的学科特点与STEAM教育模式倡导的多学科知识的融合具有较高的契合性，更是吻合21世纪对生物科学的大力倡导。

二、在生物教学中开展基于STEAM教育理念的案例探究

（一）结合STEAM理念，确定研究主题

高中生物课程因融入了科学、社会、技术发展以及生态工程建设等元素，适合开展STEM教育的案例还是比较多的，结合学生生活实际，甄选新颖的主题开展STEAM教学，有助于激发学生的学习兴趣，更好的落实学生的生物学科核心素养，提升教学效果。

确定主题：海绵城市建设（是生态工程的学习拓展，涉及科学、技术、工程应用）。

（二）结合主题提出问题，查阅并收集资料

问题是STEAM教学开展的导线，开展基于STEAM理念的项目学习应紧扣生物课程标准，提出与研究主题有关的，能达到主题教学任务的问题。根据本主题学习所要解决的问题提出合适的问题，课前组织学生分组进行资料收集。

提出问题：本项目学习以“生态工程”的原理和应用为中心提出问题，①何为海绵城市？你知道的海绵城市典例有哪些？②苏州海绵城市的建设规划和建设情况？③“海绵城市”的建设所涉及的科学、技术有哪些？④海绵城市所带来的社会效益和生态效益有哪些？

收集资料：班级同学分为不同的小组，以小组长引领，结合上述四个问题分工合作，完成相关资料收集的收集及整理工作，制成PPT等。

（三）课堂交流汇报

1.情景设定：结合附近资源，展示元荡湖美景，引出海绵城市的探讨。

2.小组交流：

第一组陈述海绵城市建设是在遵循生态优先等原则前提下，将自然途径与人工措施相结合，实现下雨时有效地吸水、蓄水、渗水、净水，其他时期将蓄存的水“释放”并加以利用，促进雨水资源的利用和生态环境保护，实现自然积存、自然渗透和自然净化的城市发展方式。然后展示了镇江和嘉兴的部分海绵城市建设工程的图片。

第二组介绍了苏州市为贯彻落实习书记讲话及中央会议精神，结合《苏州市海绵城市专项规划（2015-2020）》，《苏州市海绵城市专项规划（2017-2035）》方案，大力推进“海绵城市”建设。2020年，城市建成区20%以上的面积达到目标要求，到2030年我市建成区80%以上面积要能消纳和利用70%的降雨，实现保护和改善城市生态环境，促进生态文明建设的城市发展规划。

第三组强调海绵城市的建设，关键是提高“海绵体”的规模和质量，需要“渗、滞、蓄、净、用、排”六大技术的支持，比较了传统排水系统和生态型排水系统（图例介绍）以及绿色街道可渗透路面、绿色屋顶、雨水花园、滞留草沟、雨水再生系统等所采取的措施。

（四）總结升华，培养社会责任。

结合前三组的汇报，学生在了解海绵城市的建设情况及工程技术的同时，思考讨论建设海绵城市的意义。从美化了城市景观，提高了居民的宜居感;改善水质，减少内涝，从降雨源头上保留水资源;节水，减少传统管道建设费用、降低内涝造成的社会损失等几个方面体会“海绵城市”的建设的社会效益、环境效益和经济效益，培养学生的社会责任意识。

三、实践反思

STEAM教育的综合性、合作性、探究性特点符合我国当前培养创新人才的教育模式，和《普通高中生物课程标准（2017 年版）》提出的学科核心素养的培养要求和生物教学中注意融合社会、工程、技术的要求具有高度的契合性。本文结合新型生态工程---海绵城市所涉及到的工程、技术、生态和社会等多方面的知识，初步探讨了STEAM教育理念在高中生物课堂中的运用，通过在生物课堂中倡导学生结合研究主题提出问题、资料查阅、表达交流、分析归纳、得出结论等，有助于学生掌握对生活有用的生物知识，形成热爱生活的情感价值观，传播生物进化思想和科学自然观，树立服务社会的责任意识，这与STEAM教育理念的人才培养目标也是高度一致的。作为STEAM教育模式的探索者，我将继续开展相应的实践研究，不断丰富我国STEAM教育的在高中生物教学中的研究内容。

参考文献：

[1]孙景琦 “海绵城市”建设的效益及风险分析 《建筑细部》2018（28）

[2]苏秀英 高中生物生态工程专题案例优化设计及实践 《试题与研究》2020（33）