美國(guó)STEAM生物學(xué)教學(xué)案例分析

李士杏

(浙江省杭州英特外國(guó)語學(xué)校 311121)

美國(guó)把培養(yǎng)具有STEM素養(yǎng)的人才確立為知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的教育目標(biāo)之一，認(rèn)為這是提升美國(guó)全球競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。為了大力推進(jìn)STEM教育的發(fā)展，美國(guó)政府宣布了名為“競(jìng)爭(zhēng)卓越”和“為創(chuàng)新而教”的教育計(jì)劃。目前，這一教育模式被看作是美國(guó)維持科技創(chuàng)新和經(jīng)濟(jì)領(lǐng)導(dǎo)地位的有效途徑[1]。英國(guó)、德國(guó)等很多國(guó)家都十分重視STEM教育，從戰(zhàn)略高度制定了STEM教育的政策和措施，廣泛地開展相關(guān)的項(xiàng)目計(jì)劃[2]。在后續(xù)實(shí)踐中，認(rèn)識(shí)到藝術(shù)能使得STEM學(xué)習(xí)更加有趣，并且能更好地促進(jìn)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展和激發(fā)創(chuàng)造力，于是提出了STEAM課程模型。這里的A(art)在廣義上包括音樂、美術(shù)、社會(huì)研究和語言等人文藝術(shù)。

目前，我國(guó)正處于創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要轉(zhuǎn)型期，對(duì)技術(shù)技能人才的需求日益增強(qiáng)。在這一背景下，STEM/STEAM教育開始蓬勃發(fā)展，部分省市的學(xué)校和一些民間機(jī)構(gòu)開始建立了STEM/STEAM專業(yè)教室，開發(fā)適合中國(guó)國(guó)情的STEM/STEAM課程[3]。2017教育部印發(fā)的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)STEM進(jìn)行了解釋，倡導(dǎo)跨學(xué)科學(xué)習(xí)方式。STEAM教育理念正在成為我國(guó)教育改革的潮流[4]。

什么樣的課程才是真正的STEM/STEAM課程呢？本文以美國(guó)的有關(guān)生物學(xué)科的STEAM課程為例[5]，分析這類課程的特點(diǎn)，幫助生物學(xué)教師更好地理解該教育理念，為進(jìn)一步在中國(guó)推進(jìn)STEAM課程建設(shè)提供參考。

1 美國(guó)STEAM教學(xué)典型案例介紹

1.1 構(gòu)建5種地球生態(tài)系統(tǒng)(適合1～4年級(jí)) 這是需要10個(gè)課時(shí)的系列課程。所需材料為大張卡紙和一些生活中常見物品(黏土、彩筆、剪刀、膠帶、綁帶和簡(jiǎn)單的放音設(shè)備等)。

在第1節(jié)課中，教師先通過視頻向?qū)W生介紹地球上有不同類型的生態(tài)系統(tǒng)，然后布置本節(jié)課的任務(wù)：在教室中利用藝術(shù)材料和錄音建造多種多樣的生態(tài)系統(tǒng)(如沙漠、雨林、海洋、山脈和城市)。指導(dǎo)學(xué)生成立合作小組，指派每個(gè)小組負(fù)責(zé)建造一種生態(tài)系統(tǒng)。要求學(xué)生準(zhǔn)備一個(gè)筆記本記錄生態(tài)系統(tǒng)建造過程的日志，以便厘清思路、發(fā)現(xiàn)問題和分享過程。在第2～3次課中，學(xué)生需要充分認(rèn)識(shí)一些相關(guān)的科學(xué)概念，熟悉專業(yè)詞匯的含義。整個(gè)課堂在開放式的討論中進(jìn)行，學(xué)生可以通過閱讀書籍、詢問教師、小組討論和分享筆記等方式進(jìn)行學(xué)習(xí)。在積累了一定背景知識(shí)之后，每個(gè)小組開始進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，構(gòu)建本組生態(tài)系統(tǒng)的雛形。第4～8節(jié)課是真正具有創(chuàng)造性的階段，學(xué)生需要按照設(shè)計(jì)的草圖利用各種材料完成生態(tài)系統(tǒng)的建造：例如，在建造海底環(huán)境時(shí)可用藍(lán)色的紙或者用布覆蓋墻面；地面的部分用沙灘顏色的紙張或布覆蓋；巖石和海岸可用廢舊紙盒或者黏土建造；海洋生物可用剪貼畫或者收集的模型等表示，并將它們懸掛在天花板下面。剛開始學(xué)生可能還不知道該如何去做，教師需要給予更多的鼓勵(lì)，指導(dǎo)學(xué)生積極討論，進(jìn)行觀點(diǎn)分享。第9～10節(jié)課學(xué)生需要進(jìn)一步完善本組的作品。包括對(duì)局部進(jìn)行改進(jìn)使其更加美觀和生動(dòng)，安裝放音設(shè)備播放該生態(tài)系統(tǒng)中特有的聲音以渲染氣氛等。最后，各組向全班展示并介紹本組的作品，有可能的話也可以向其他班級(jí)、校領(lǐng)導(dǎo)、教師和家長(zhǎng)進(jìn)行展示，或者通過媒體向更廣的范圍進(jìn)行展示。

本課程案例將科學(xué)、閱讀、語言、視覺藝術(shù)以及音樂進(jìn)行整合。通過開放性的任務(wù)極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造力。該活動(dòng)能很好地發(fā)展記憶、理解、應(yīng)用、分析、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造等能力。通過向外界展示作品讓學(xué)生內(nèi)心富有成就感。

值得注意的是，記錄項(xiàng)目完成過程的筆記本對(duì)于教師和學(xué)生都很重要，教師可以從中持續(xù)不斷地對(duì)學(xué)生進(jìn)行形成性評(píng)價(jià)，學(xué)生可以通過它認(rèn)識(shí)到創(chuàng)造性的思想是如何產(chǎn)生的。

1.2 消化系統(tǒng)模型制作(適合3～9年級(jí)) 這個(gè)課程用時(shí)較短，一般1～2個(gè)課時(shí)就可完成。所需要材料為各種各樣的碎布頭、大的棕色硬紙板、鉛筆、別針、標(biāo)記筆、膠水和標(biāo)簽紙等。學(xué)生需要先了解消化系統(tǒng)的構(gòu)造，以及它對(duì)于人體的重要作用，認(rèn)識(shí)消化系統(tǒng)的各個(gè)器官。學(xué)生可以2人為一組，通過書籍、雜志或者網(wǎng)絡(luò)資源收集相關(guān)資料。其中一位學(xué)生雙臂張開，躺在一張較大的硬紙板上；另一位學(xué)生則將這位學(xué)生從脖子到膝蓋的外形輪廓在紙板上描繪下來，接著兩人一起把人形圖案切割下來。接下來兩位學(xué)生要選擇一些有顏色的布料，可根據(jù)器官實(shí)際的顏色選擇，當(dāng)然也可為了整體性的美觀確定顏色。在碎布料上剪出相應(yīng)消化器官的形狀，將它們粘貼在已經(jīng)切下來的人體紙板上。然后每組學(xué)生對(duì)各個(gè)部分進(jìn)標(biāo)注，并對(duì)各器官的功能進(jìn)行口頭陳述。

通過這一節(jié)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能很好地了解消化系統(tǒng)的構(gòu)造和各器官的功能，能體會(huì)到布料的顏色和質(zhì)地對(duì)于藝術(shù)家或者設(shè)計(jì)師的重要意義，并學(xué)會(huì)在藝術(shù)創(chuàng)作過程中不斷地進(jìn)行優(yōu)化使其能更好地表現(xiàn)科學(xué)主題。通過比較不同小組的作品，學(xué)生也能認(rèn)識(shí)到解決同題異構(gòu)的多種方法。

1.3 歌曲“Born This Way”與DNA(適合6～12年級(jí)) “Born This Way”是美國(guó)流行歌手Lady Gaga在2011年推出同名專輯中的一首單曲，歌詞主要傳達(dá)了每個(gè)人都擁有獨(dú)特的美。DNA決定了人類是什么樣的，這是一種與生俱來的完美。美國(guó)的中學(xué)生大都對(duì)這首歌曲非常熟悉，借助此曲來學(xué)習(xí)有關(guān)DNA知識(shí)令人耳目一新。本課程需要準(zhǔn)備放音設(shè)備、“Born This Way”的原唱以及卡拉OK版本錄音、表演所需的小道具等。

首先，學(xué)生要學(xué)習(xí)DNA的有關(guān)知識(shí)：如DNA是什么？DNA是怎樣發(fā)揮作用的？為什么DNA對(duì)于每個(gè)人具有重要的決定意義？這部分的學(xué)習(xí)可以通過教師講授、閱讀教材和觀看視頻等方式完成。然后，全班學(xué)生一起聽“Born This Way”這首歌的原唱。接下來的任務(wù)時(shí)要替換原有的歌詞，在新歌詞中嘗試加入描述DNA各個(gè)方面的內(nèi)容。作品完成以后，借助卡拉OK進(jìn)行舞臺(tái)表演，當(dāng)然還能加上一些動(dòng)作或者服裝道具等。

活動(dòng)的開展可以有多種方式：教師可將全班學(xué)生分成幾組，每組學(xué)生都需要完成一個(gè)作品，也可以讓各小組分擔(dān)創(chuàng)意、填詞和表演等任務(wù)，或者由全班共同完成一個(gè)作品。教師要給各類作品進(jìn)行錄像，便于今后與其他班級(jí)學(xué)生進(jìn)行交流。學(xué)生在學(xué)習(xí)和創(chuàng)作過程中所做的筆記，可為教師提供評(píng)價(jià)依據(jù)，也可設(shè)計(jì)紙筆測(cè)試檢查DNA知識(shí)的學(xué)習(xí)掌握情況。

這個(gè)案例能很好地將生物學(xué)知識(shí)與音樂、舞蹈和舞臺(tái)藝術(shù)相結(jié)合。在活動(dòng)中學(xué)生除了能更好地理解DNA的相關(guān)知識(shí)，還能有機(jī)會(huì)嘗試各種風(fēng)格的語言表達(dá)，設(shè)計(jì)有創(chuàng)意的舞蹈動(dòng)作，學(xué)習(xí)如何評(píng)價(jià)自己和他人的表演作品。從情感態(tài)度價(jià)值觀方面考慮，該課程能幫助學(xué)生建立自信，更好地認(rèn)識(shí)自我，充分發(fā)揮自身的潛能。

2 關(guān)于STEAM課程開發(fā)的思考

通常人們認(rèn)為STEAM課程所具有的特點(diǎn)體現(xiàn)在跨學(xué)科、趣味性、體驗(yàn)性、情境性、協(xié)作性、設(shè)計(jì)性、藝術(shù)性和技術(shù)增強(qiáng)性等方面。其實(shí)，教師在進(jìn)行課程開發(fā)時(shí)，不應(yīng)該只看重課程的形式是否具有這些特點(diǎn)，更應(yīng)該從課程理念的角度去進(jìn)行評(píng)判。

例如，學(xué)科融合本身不是目的，而是解決現(xiàn)實(shí)問題的必經(jīng)之路。課程的趣味性不應(yīng)該只是體現(xiàn)在新穎的學(xué)習(xí)道具、參與方式等方面，關(guān)鍵是活動(dòng)和設(shè)計(jì)能否激發(fā)學(xué)習(xí)者內(nèi)在的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，問題的解決能否帶給學(xué)生成就感。體驗(yàn)性不僅僅是要求學(xué)生動(dòng)手操作，更重要的是問題解決的過程中學(xué)生是怎樣運(yùn)用已有知識(shí)，怎樣習(xí)得新的知識(shí)，怎樣學(xué)會(huì)將知識(shí)與實(shí)際生活相連接的。

總之，無論何種形式的STEAM課程，都是為了創(chuàng)造機(jī)會(huì)以激發(fā)學(xué)生好奇的天性，發(fā)展其主動(dòng)探索能力和培養(yǎng)其創(chuàng)新意識(shí)。另外，STEAM課程不應(yīng)該只是對(duì)少數(shù)學(xué)生開放，而應(yīng)該是面向全體學(xué)生的課程。真正的STEAM教育應(yīng)該讓不同層次、不同發(fā)展水平的學(xué)生在未來社會(huì)所關(guān)注的核心素養(yǎng)上得到不同程度的發(fā)展。