基于STEAM教育的實(shí)例

鄭宇 王海濱

摘要 用科學(xué)探究理念，依據(jù)人教版高中生物選修“1微生物的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)”一課內(nèi)容中的倒平板操作，用源碼編輯器Kitten4.0在線設(shè)計(jì)了一款教育游戲：按照實(shí)驗(yàn)操作順序進(jìn)行點(diǎn)擊，點(diǎn)擊正確得分，錯(cuò)誤不得分或結(jié)束游戲，以操作得分進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過游戲引導(dǎo)學(xué)生理解無菌技術(shù)的操作，同時(shí)落實(shí)STEAM教育，也更體現(xiàn)生物核心素養(yǎng)理念。

關(guān)鍵詞 源碼編輯器 STEAM教育 教育游戲 倒平板

中圖分類號(hào) G633.91

文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

1前言概述

1.1我校實(shí)驗(yàn)設(shè)備現(xiàn)狀

我校實(shí)驗(yàn)設(shè)備齊全，資源豐富，生物實(shí)驗(yàn)室由專職實(shí)驗(yàn)員管理，管理規(guī)范，能進(jìn)行基本的高中生物實(shí)驗(yàn)。但微生物的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)需要嚴(yán)格的無菌環(huán)境及滅菌設(shè)備。這樣的實(shí)驗(yàn)要求一般在大學(xué)或一線城市的高中才具備。一些高中學(xué)校進(jìn)行了倒平板操作實(shí)驗(yàn)，但沒有在超凈工作臺(tái)上進(jìn)行。這些不利于學(xué)生形成對(duì)倒平板操作的感性認(rèn)識(shí)。

1.2現(xiàn)代教育技術(shù)在生物課堂上的運(yùn)用現(xiàn)狀

生物教學(xué)離不開實(shí)踐，由于教學(xué)進(jìn)度、實(shí)驗(yàn)設(shè)備等的制約，往往在課堂教學(xué)上對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的處理只是利用原創(chuàng)PowerPoint課件、網(wǎng)絡(luò)的教育教學(xué)資源、多媒體輔導(dǎo)的生物教學(xué)情景劇表演或教師自創(chuàng)的學(xué)生評(píng)價(jià)系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)。有的學(xué)校通過現(xiàn)代教育技術(shù)實(shí)驗(yàn)室中的計(jì)算機(jī)教學(xué)軟件模擬遺傳實(shí)驗(yàn)相應(yīng)內(nèi)容，幫助學(xué)生理解“探索遺傳物質(zhì)”一節(jié)內(nèi)容。

現(xiàn)代教育技術(shù)已成為教學(xué)的重要輔助力量。教師在生物課堂中結(jié)合現(xiàn)代教育技術(shù)，有助于落實(shí)STEAM教育。我國(guó)學(xué)者一般認(rèn)為STEAM教育的本質(zhì)是“跨學(xué)科”，目標(biāo)是利用科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等學(xué)科相互關(guān)聯(lián)的知識(shí)，跨越學(xué)科界限，從多學(xué)科知識(shí)綜合應(yīng)用的角度提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

在探索STEAM教育過程中，研究人員曾利用MVC編程模式（圖1）、Java語言、Spring框架和底層調(diào)用Mysql數(shù)據(jù)庫(kù)等設(shè)計(jì)“堿基配對(duì)測(cè)試”及“一鍵快速轉(zhuǎn)錄翻譯查詢”系統(tǒng)（圖2）。但該系統(tǒng)的局限性是學(xué)習(xí)周期長(zhǎng)，難度大，不利于推廣，而且用戶進(jìn)入界面為瀏覽器，需要申請(qǐng)網(wǎng)絡(luò)域名和購(gòu)買空間，否則只能在自己的電腦里用Tomcat模擬運(yùn)行，并不利于課后的繼續(xù)學(xué)習(xí)。

我國(guó)的編程教育軟件編程貓?jiān)创a編輯器Kitten4.0完美解決了以上問題。具有簡(jiǎn)潔界面的Kitten4.0操作簡(jiǎn)單，符合中國(guó)人的使用習(xí)慣，是教師與學(xué)生進(jìn)行編程設(shè)計(jì)的一個(gè)好選擇。該軟件的特點(diǎn)是：構(gòu)成程序的命令和參數(shù)通過積木形狀的模塊來實(shí)現(xiàn)，用鼠標(biāo)拖動(dòng)模塊到程序編輯欄就可以了。初中生甚至小學(xué)生都可以利用這個(gè)軟件設(shè)計(jì)一款互動(dòng)產(chǎn)品，操作簡(jiǎn)單，并且可以直接通過網(wǎng)絡(luò)共享設(shè)計(jì)。這對(duì)于構(gòu)建動(dòng)態(tài)生成性素養(yǎng)課堂有很大幫助。教師與學(xué)生共同編程，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，并通過良好的實(shí)驗(yàn)課堂互動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究與生命觀念，更好地開展STEAM教育，提高學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

下面將使用Kitten4.0設(shè)計(jì)一款教育游戲——倒平板操作，并應(yīng)用到課堂中。學(xué)生進(jìn)行游戲演示，教師引導(dǎo)，其余學(xué)生糾正，通過“有效失敗”集眾人之力，努力獲取操作上的“100分”，便于學(xué)生認(rèn)識(shí)與理解無菌技術(shù)的操作與倒平板的具體流程，滲透生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，從而將STEAM教育落到實(shí)處。

2游戲編程

2.1角色、背景編輯

教師上傳游戲角色圖片：超凈工作臺(tái)、酒精燈、培養(yǎng)基、培養(yǎng)皿、酒精燈燈帽;繪制的培養(yǎng)基棉塞、燃燒的酒精燈圖片;游戲相關(guān)Icon等。上傳游戲背景圖片：開始游戲、游戲失敗、得分背景、空白背景等。

2.2編程

2.2.1游戲流程圖

師生設(shè)計(jì)從開始游戲到進(jìn)入倒平板操作界面的具體流程，如圖3所示。

2.2.2部分角色編程

通過簡(jiǎn)單的條件判斷、循環(huán)、變量操作設(shè)置角色編程，如圖4所示。

3結(jié)果與評(píng)價(jià)

3.1作品呈現(xiàn)

作品發(fā)布于編程貓社區(qū)（https：//shequ.codemao.cn/work/88555161），只需鏈接上網(wǎng)，手機(jī)、電腦均可進(jìn)行游戲。

3.2課堂應(yīng)用

教學(xué)時(shí)，學(xué)生上講臺(tái)進(jìn)行游戲，按照實(shí)驗(yàn)步驟依次進(jìn)行點(diǎn)擊、選擇，選擇正確得分，選擇錯(cuò)誤不得分或扣分，如果發(fā)生嚴(yán)重錯(cuò)誤還會(huì)直接終止游戲（對(duì)照實(shí)際實(shí)驗(yàn)的終止實(shí)驗(yàn)）。其他學(xué)生參與糾正錯(cuò)誤。學(xué)生通過最終的分?jǐn)?shù)，檢查自己實(shí)驗(yàn)步驟是否完全正確：如果沒有得到滿分，是哪個(gè)步驟出現(xiàn)錯(cuò)誤，再次嘗試游戲能否得到滿分。學(xué)生不斷地嘗試與反思，最終掌握無菌操作的要點(diǎn)。學(xué)生還可以課后再次游戲進(jìn)行鞏固。

4收獲與反思

4.1收獲

該游戲的語言嚴(yán)格按照教材文字，加上Kitten4.0獨(dú)特的普通話語音反饋，當(dāng)學(xué)生成功地完成實(shí)驗(yàn)后，不僅掌握了實(shí)驗(yàn)重難點(diǎn)，而且印象深刻。最終操作分?jǐn)?shù)的呈現(xiàn)激發(fā)學(xué)生的進(jìn)取心;不斷的糾錯(cuò)可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

教師以游戲的形式打破常規(guī)，提高了學(xué)習(xí)的趣味性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，將課堂轉(zhuǎn)交到學(xué)生手中，實(shí)現(xiàn)“生本教育”。一個(gè)人游戲、全體學(xué)生糾錯(cuò)的形式，讓每一個(gè)學(xué)生都參與進(jìn)來，使學(xué)生在游戲中獲得知識(shí)的同時(shí)，又感悟到現(xiàn)代信息技術(shù)給學(xué)習(xí)帶來的便捷。

4.2反思

該游戲流程較短，在后續(xù)的設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮加入平板劃線法、稀釋涂布平板法等，豐富游戲內(nèi)容。游戲中圖片素材大部分來自網(wǎng)絡(luò)，畫風(fēng)、格式不一，后續(xù)應(yīng)對(duì)游戲素材進(jìn)一步優(yōu)化。游戲的提示語較欠缺，如果沒有教師在課堂上的指引，學(xué)生可能無法迅速完成游戲所有流程。

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