謝雪錦

（廈門市松柏中學(xué)，福建 廈門 361012）

2015年9月國家教育部發(fā)布的《關(guān)于“十三五”期間全面深入推進(jìn)教育信息化工作的指導(dǎo)意見》明確提出探索STEM教育、創(chuàng)客教育等新的教育模式，促進(jìn)學(xué)生具有較強的信息意識與創(chuàng)新意識?！镀胀ǜ咧猩飳W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（下文簡稱課程標(biāo)準(zhǔn)）也明確提出“將科學(xué)、技術(shù)、工程學(xué)和數(shù)學(xué)（STEM）整合到實踐活動中，以適應(yīng)對超越學(xué)科本身知識和能力的要求，以及社會發(fā)展對人才培養(yǎng)的需要?！睘榇耍斜匾诟咧猩飳W(xué)教學(xué)中開展STEM教育的應(yīng)用研究。

一、基于STEM教育的高中生物學(xué)教學(xué)概述

STEM最初是由美國政府提出的，它是指科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）以跨學(xué)科的形式在教學(xué)中整體呈現(xiàn)。［1］STEM教育突出探究和解決問題，充分體現(xiàn)對能力和素養(yǎng)的培養(yǎng)，具有情境性、融合性、綜合性、創(chuàng)新性等主要特點。STEM教育強調(diào)對學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)、技術(shù)素質(zhì)、工程素質(zhì)和數(shù)學(xué)素質(zhì)的早期綜合培養(yǎng)，引領(lǐng)未來教育的發(fā)展方向，越來越受到教師的關(guān)注。

基于STEM教育理念的高中生物學(xué)教學(xué)強調(diào)以學(xué)生為中心，創(chuàng)設(shè)真實問題情境，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用STEM的綜合知識、以小組為單位設(shè)計解決方案，開展科學(xué)探究活動，習(xí)得生物學(xué)知識，提高探究能力、實踐能力與創(chuàng)新能力。本文以人教版《高中生物·必修2·遺傳與進(jìn)化》中“人類遺傳病”教學(xué)為例，闡述根據(jù)STEM教育理念的高中生物學(xué)教學(xué)實踐與研究（如圖1）。

二、基于STEM教育的高中生物學(xué)教學(xué)實踐

1.創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)探究興趣

“人類遺傳病”的教學(xué)內(nèi)容是以遺傳病的病理、診斷和預(yù)防為主線，以遺傳與優(yōu)生為核心，闡述人類遺傳病的常識性知識。根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)對“人類遺傳病”教學(xué)的要求是列出包括單基因病、多基因病和染色體病等人類遺傳病的類型，探討人類遺傳病的監(jiān)測和預(yù)防。擬定本節(jié)教學(xué)目標(biāo)是:①舉例說出人類單基因病、多基因病和染色體病等三類遺傳病及其病例；②說出人類遺傳病的危害；③通過醫(yī)學(xué)專著、報刊雜志及Inter網(wǎng)搜集有關(guān)人類常見的遺傳病、基因診斷等方面的資料，學(xué)會鑒別、選擇、運用和分享信息；④嘗試分析遺傳病的危害、闡明與遺傳病相關(guān)社會現(xiàn)象；⑤探討人類遺傳病的監(jiān)測和預(yù)防。

圖1基于STEM教育的高中生物學(xué)教學(xué)過程

本節(jié)教學(xué)伊始，以生活中的真實問題創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，應(yīng)用微視頻動畫展示“一對青年經(jīng)過馬拉松式的愛情長跑，終于要步入婚姻殿堂。由于大齡，這對夫婦向醫(yī)生進(jìn)行遺傳咨詢”。以生活中的真實問題創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，引起學(xué)生的關(guān)注，調(diào)動學(xué)生的探究興趣與積極性。

2.設(shè)計問題，指導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)

根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，教師創(chuàng)設(shè)難度適中的探究問題：①遺傳病的種類是什么？有何特點與規(guī)律？遺傳病有哪些危害？②請為這對夫婦解答如何生一個不患遺傳病的寶寶？指導(dǎo)學(xué)生基于課前調(diào)查周圍熟悉的50個家庭中白化病、紅綠色盲、高度近視的發(fā)病情況，畫出患病家庭的遺傳系譜圖，運用數(shù)學(xué)統(tǒng)計方法計算其后代可能的發(fā)病率，依據(jù)有關(guān)遺傳病的知識進(jìn)行人類三大基本遺傳病的分類與分析，根據(jù)已學(xué)習(xí)過的有關(guān)基因突變和染色體畸變等知識開展小組討論，總結(jié)人類遺傳病的危害，了解遺傳病的監(jiān)測和預(yù)防方法，理解相關(guān)遺傳病的治療方法與技術(shù)以及婚姻法禁止近親結(jié)婚的原因，促進(jìn)學(xué)生學(xué)會搜集、分析資料，綜合應(yīng)用所學(xué)的生物學(xué)、數(shù)學(xué)及相關(guān)科學(xué)技術(shù)等知識，分析、解決現(xiàn)實生活中的真實問題，提高探究能力和實踐能力，提升社會責(zé)任意識，充分體現(xiàn)了STEM的數(shù)學(xué)、科學(xué)與技術(shù)的融合性。

3.解決問題，構(gòu)建概念體系

在上述探究性學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，組織學(xué)生深入閱讀教科書相關(guān)內(nèi)容以及遺傳病危害等資料，應(yīng)用有關(guān)遺傳病種類、特點、規(guī)律等基本知識，以及優(yōu)生優(yōu)育技術(shù)和對遺傳病患病概率的分析方法，為這對夫婦如何生一個健康的寶寶提出建議：①進(jìn)行遺傳咨詢檢查，若患有嚴(yán)重的顯性遺傳病，如視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤、強直性肌營養(yǎng)不良、遺傳性痙攣性共濟失調(diào)、結(jié)節(jié)性硬化、軟骨發(fā)育不全等，或男女雙方都患有的隱性遺傳病，如肝豆?fàn)詈俗冃浴⒈奖虬Y等，或較嚴(yán)重的多基因遺傳病，如精神分裂癥、躁狂抑郁性精神病、先天性心臟病、唇裂與腭裂等，則不宜生育。②進(jìn)行產(chǎn)前診斷，避免一些遺傳病兒和畸形兒出生。同時創(chuàng)新性地提出解決不同類型遺傳病發(fā)病率等問題的方法，如不僅要從阻斷遺傳的獲得入手，還要思考獲得遺傳后如何防止發(fā)病，通過遺傳攜帶者的檢出、遺傳咨詢、婚姻指導(dǎo)及選擇性流產(chǎn)，開展基因矯正和基因治療及遺傳病高危家庭監(jiān)護(hù)等主動遺傳預(yù)防，注意環(huán)境保護(hù)等全面預(yù)防遺傳病。在解決問題過程中學(xué)生獲取的知識就比較系統(tǒng)化和多元化，使得邏輯思維、創(chuàng)新思維、探究能力得到進(jìn)一步的提升，體現(xiàn)了STEM的創(chuàng)新性。

同時，學(xué)生在任務(wù)驅(qū)動下主動學(xué)習(xí)并建構(gòu)遺傳病的類型、遺傳病的監(jiān)測及預(yù)防的知識概念體系（如圖2），通過基因突變與染色體變異的知識與遺傳病的病理知識相互融合，生物學(xué)知識與數(shù)學(xué)的計算方法相融合，分析推導(dǎo)優(yōu)生的原則，突出知識的內(nèi)在聯(lián)系性，綜合運用所掌握的知識，解決優(yōu)生措施這個系統(tǒng)工程性問題，將解決問題的方法與工程框架建設(shè)相聯(lián)系，體現(xiàn)STEM教育的工程性和綜合性。

圖2遺傳病類型監(jiān)測及防治概念體系

4.融合溝通，交流分享

仍以“如果這對夫婦正常，但他們的曾祖母有白化病，他們的后代患白化病的概率為多少？”指導(dǎo)學(xué)生開展小組討論，綜合本節(jié)所學(xué)的知識解決問題。有的小組提出解決這一問題的思路是：可以將這對夫婦的生殖細(xì)胞進(jìn)行體外基因篩查，再將健康的受精卵移植回妻子的體內(nèi)妊娠。各組進(jìn)行溝通和交流，分享研究結(jié)果，思維相互碰撞，在思想上達(dá)到共鳴。這樣的教學(xué)與STEM教育以學(xué)生為中心的教育理念相吻合，讓學(xué)生能夠給遺傳病患者更多的關(guān)愛，以一顆平常心待之；更好地體驗和理解科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)之間的緊密關(guān)系。

參考文獻(xiàn)：

［1］石進(jìn)德.STEM教育在發(fā)展高中生物學(xué)核心素養(yǎng)中的應(yīng)用［J］.福建基礎(chǔ)教育研究，2016（8）.

［2］余勝泉，胡翔.STEM教育理念與跨學(xué)科整合模式［J］.開放教育研究，2015（4）.

［3］張啟軍.淺談具于STEM教育特色的通用技術(shù)課堂教學(xué)［J］.教育研究與評論，2014（3）.