探究STEM課程在生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用

科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展，對(duì)于現(xiàn)代人才的需求也不斷提高，發(fā)起于美國重視培養(yǎng)復(fù)合型應(yīng)用人才的STEM教育理念逐漸在全球的教育行業(yè)中得到重視和推廣，生物課程是初中教育階段的重要內(nèi)容，其實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)效果直接影響到初中生物教育的教學(xué)質(zhì)量。本文通過STEM課程在生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用進(jìn)行深入的研究，分析其有效的實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)和開展方式，并對(duì)其STEM教育理念在生物實(shí)驗(yàn)課程實(shí)施的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行討論，旨在提高初中生物實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)水平，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)初中學(xué)生生物知識(shí)應(yīng)用實(shí)踐能力的提高。

1 STEM教育理念

STEM是英語單詞科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)的首字母進(jìn)行縮寫的簡稱，而STEM教育顧名思義便是將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)理念融入到具體的學(xué)科學(xué)習(xí)中，通過系統(tǒng)教學(xué)方式的實(shí)現(xiàn)，依靠多學(xué)科的協(xié)同體現(xiàn)，使學(xué)生實(shí)現(xiàn)基于STEM教育體系為基礎(chǔ)的能力提高。很多教師因?yàn)槠浣虒W(xué)理念的先進(jìn)性，將其視為一種教學(xué)策略應(yīng)用于學(xué)科的教學(xué)環(huán)節(jié)中，根據(jù)教學(xué)成果的不同，可將其分為驗(yàn)證、探究、制造和創(chuàng)造四個(gè)部分，通過教學(xué)理念和教學(xué)方法的實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)的提高學(xué)生的創(chuàng)新、應(yīng)用以及實(shí)踐能力。

2 以STEM教育理念設(shè)計(jì)生物實(shí)驗(yàn)課

初中生物的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程將STEM教育理念融入到其過程中，不可能夸夸其談和學(xué)生們分享STEM教育理念，讓學(xué)生根據(jù)教學(xué)理念要求去開展學(xué)習(xí)，這種抽象的教學(xué)理念學(xué)生不能夠準(zhǔn)確的其教學(xué)內(nèi)涵，反而容易讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中造成學(xué)習(xí)思維的混亂，不利于實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，但是可以將教育理論融入到實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)計(jì)中，利用STEM理念為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想，使學(xué)生能夠在無形之中感受到多元的教學(xué)思想，并根據(jù)相關(guān)的教學(xué)要求，實(shí)現(xiàn)多種能力的培養(yǎng)。教師在進(jìn)行生物實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)計(jì)時(shí)，首先需要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容來選擇實(shí)驗(yàn)的形式，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的趣味性，同時(shí)設(shè)置問題提出、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、探究過程以及實(shí)驗(yàn)總結(jié)等環(huán)節(jié)，利用實(shí)驗(yàn)過程來拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)思路，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造意識(shí)，提升學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用和實(shí)踐技能，使學(xué)生在完成生物實(shí)驗(yàn)課程的同時(shí)，體現(xiàn)了STEM教學(xué)理念的教學(xué)內(nèi)涵。

比如教師在進(jìn)行有關(guān)植物光合作用的教學(xué)內(nèi)容時(shí)，需要利用教學(xué)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證“綠色植物可以通過光合作用制造有機(jī)物來滿足自身的生產(chǎn)需求”這一理論，但是在課堂教學(xué)時(shí)長有限，難以直接得到實(shí)驗(yàn)成果，教師可以采用實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的形式來開展實(shí)驗(yàn)，設(shè)定一個(gè)實(shí)驗(yàn)周期，教師提出實(shí)驗(yàn)問題，并通過實(shí)驗(yàn)對(duì)教學(xué)理論進(jìn)行驗(yàn)證，組織學(xué)生每周對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)展情況進(jìn)行觀察，在實(shí)驗(yàn)周期結(jié)束之后對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果做出總結(jié)，保證實(shí)驗(yàn)的完整性，同時(shí)加深學(xué)生對(duì)于教學(xué)理論的理解和掌握。又比如進(jìn)行有關(guān)植物對(duì)空氣濕度的影響的教學(xué)內(nèi)容學(xué)習(xí)時(shí)，教師可以在教學(xué)實(shí)驗(yàn)開始之前，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容與同學(xué)展開討論，植物與空氣濕度之間是否存在關(guān)系，并保留各自的觀點(diǎn)，開展教學(xué)實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證過程使學(xué)生能夠總結(jié)出植物會(huì)對(duì)空氣濕度造成影響這一結(jié)論，并提出為什么植物會(huì)對(duì)空氣濕度造成影響的問題，激發(fā)學(xué)生的探究意識(shí)，引發(fā)對(duì)植物的呼吸作用這一教學(xué)內(nèi)容，即植物會(huì)在呼吸的過程中產(chǎn)生水，水分蒸發(fā)到空氣中影響了空氣的濕度。通過這種驗(yàn)證式、探究式的學(xué)習(xí)過程逐漸培養(yǎng)學(xué)生對(duì)于科學(xué)、對(duì)于生命以及自然的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生綜合知識(shí)架構(gòu)的形成，使學(xué)生能夠在不斷的學(xué)習(xí)和積累過程中，使這些理論的知識(shí)架構(gòu)不斷的充盈起來，形成有機(jī)融合的整體。

3 以STEM教育理念開展生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)

教師利用STEM教育理念來開展生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)，需要基于教學(xué)理念，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生綜合學(xué)習(xí)能力的提高，并不僅限于對(duì)生物知識(shí)的學(xué)習(xí)，同時(shí)還要在實(shí)驗(yàn)的開展過程中，讓學(xué)生自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過程，包括實(shí)驗(yàn)的操作、數(shù)據(jù)的記錄、實(shí)驗(yàn)的分析以及實(shí)驗(yàn)結(jié)論的得出，讓學(xué)生在生物實(shí)驗(yàn)的過程中能夠綜合的培養(yǎng)自身探究科學(xué)的思想，并對(duì)其他學(xué)生的知識(shí)點(diǎn)加以應(yīng)用，促進(jìn)生物實(shí)驗(yàn)課程的完成，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)能力。

比如教師在進(jìn)行有關(guān)種子萌發(fā)教學(xué)內(nèi)容的生物實(shí)驗(yàn)課程時(shí)，可以先對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的輔導(dǎo)，并給學(xué)生布置相應(yīng)的課下實(shí)驗(yàn)任務(wù)，讓學(xué)生在不同的溫度和狀態(tài)下，對(duì)同樣的種子進(jìn)行培育，并對(duì)其培育狀態(tài)進(jìn)行記錄，每天關(guān)注不同溫度以及狀態(tài)下種子的萌發(fā)情況，并得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，以此實(shí)驗(yàn)理論作為基礎(chǔ)開展課堂教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，能夠通過實(shí)驗(yàn)的開展激發(fā)學(xué)生對(duì)于課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)促進(jìn)學(xué)生對(duì)于教學(xué)內(nèi)容的理解，并在實(shí)驗(yàn)的過程中，提升學(xué)生有關(guān)科學(xué)、數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)、生物技術(shù)等方面的知識(shí)和技能，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)應(yīng)用實(shí)踐能力的提高。又比如在進(jìn)行采集和制作植物標(biāo)本這一實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容時(shí)，教師讓學(xué)生分成若干的學(xué)習(xí)小組，根據(jù)不同的個(gè)人興趣讓小組自主進(jìn)行采集和制作植物標(biāo)本的過程，學(xué)習(xí)小組可以在尋找素材、處理素材以及標(biāo)本制作的過程中，成員之間相互溝通、相互協(xié)調(diào)，并查閱相關(guān)的制作資料，便于實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的實(shí)現(xiàn)，通過這一系列的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠理解到生物知識(shí)來源于生活、并廣泛的應(yīng)用于生活，使學(xué)生理解到學(xué)習(xí)生命科學(xué)對(duì)于現(xiàn)實(shí)生活的促進(jìn)意義，并在小組合作的學(xué)習(xí)過程中，實(shí)現(xiàn)對(duì)于學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的培養(yǎng)，便于學(xué)生在日后的學(xué)習(xí)乃至工作中都能夠具有良好的個(gè)人素養(yǎng)和團(tuán)隊(duì)意識(shí)，參與生物或者科學(xué)的研究過程，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代教育對(duì)于知識(shí)應(yīng)用實(shí)踐型人才的培養(yǎng)目標(biāo)要求。

4 以STEM教育理念實(shí)施生物實(shí)驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)

4.1 以STEM教育理念實(shí)施生物實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)

STEM教育理念實(shí)施到生物實(shí)驗(yàn)的課程中，跟新課標(biāo)對(duì)于初中生物的課堂教學(xué)目標(biāo)要求非常吻合，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力以及知識(shí)應(yīng)用實(shí)踐能力的培養(yǎng)，還可以在開展實(shí)驗(yàn)的過程中，培養(yǎng)學(xué)生愿意動(dòng)手、敢于動(dòng)腦的參與意識(shí)，同時(shí)拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)思路和創(chuàng)新意識(shí)，使得學(xué)生能夠體會(huì)到素質(zhì)教育的樂趣，體會(huì)到學(xué)習(xí)生物知識(shí)在現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際意義，進(jìn)而促進(jìn)核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

4.2 以STEM教育理念實(shí)施生物實(shí)驗(yàn)的缺點(diǎn)

不可否認(rèn)，STEM教育理念貫徹到生物實(shí)驗(yàn)課程中，一定程度而言增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，初中學(xué)生具有不同的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和性格特點(diǎn)，學(xué)習(xí)基礎(chǔ)也參差不齊，這種照搬過來的教學(xué)理念，在實(shí)際的實(shí)施過程中難免出現(xiàn)水土不服的情況，學(xué)生由于自身能力的差異，造成很多實(shí)驗(yàn)課程難以開展，教師難以實(shí)現(xiàn)因材施教的教學(xué)對(duì)象培養(yǎng)，基礎(chǔ)較差的學(xué)生難以通過實(shí)驗(yàn)課程的開展實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)能力的提高，同時(shí)在以STEM教育理念進(jìn)行生物教學(xué)活動(dòng)時(shí)，過多的教學(xué)理念滲透，容易讓教學(xué)過程變得復(fù)雜，學(xué)生很容易在教學(xué)活動(dòng)中思路混亂，迷失開展生物實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，難以實(shí)現(xiàn)良好的課堂教學(xué)效果。

總而言之，教學(xué)改革的深入推進(jìn)，為初中生物課程教學(xué)提出了新型的教學(xué)目標(biāo)要求，STEM教學(xué)理念的應(yīng)用能夠符合現(xiàn)代教學(xué)的教學(xué)要求，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的全方面培養(yǎng)教育，教師要結(jié)合班級(jí)的實(shí)際學(xué)習(xí)情況，適時(shí)對(duì)其教學(xué)理念加以應(yīng)用，并改變傳統(tǒng)的生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，鼓勵(lì)學(xué)生能夠參與到實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中，大膽探索、勇于實(shí)踐，通過自己的雙手去感知科學(xué)的奧秘，促進(jìn)初中生物實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)質(zhì)量的提高。

（作者簡介：蘇文鍛（1976-），男，福建泉州人，本科，泉州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)實(shí)驗(yàn)學(xué)校，中學(xué)一級(jí)教師，研究方向：生物教學(xué)。）