王 燕

（湖南幼兒師范高等?？茖W(xué)校 湖南常德 415000）

STEM教育是一種基于對(duì)科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等方面人才需要、強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科的學(xué)習(xí)模式。和傳統(tǒng)單一學(xué)科教育相比，STEM教育重實(shí)踐，將重心放在特定的具體問(wèn)題或項(xiàng)目上，鼓勵(lì)以工程思維解決現(xiàn)實(shí)世界的問(wèn)題，強(qiáng)調(diào)知識(shí)的綜合運(yùn)用，注重創(chuàng)新性思維和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。本文將STEM教育理念運(yùn)用于常規(guī)的生物課程教學(xué)過(guò)程中，以期優(yōu)化課堂教學(xué)，為STEM教育的本土化探索提供思路。

一、教學(xué)設(shè)計(jì)的基本流程[1]

以“自主、合作、探究”為主的探究式學(xué)習(xí)充分發(fā)揮學(xué)生的主體性，有助于深入理解和掌握相關(guān)的知識(shí)與技能，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和能力。本文在探究式教學(xué)的基本模式基礎(chǔ)上融入STEM進(jìn)行教學(xué)[2]，流程如圖1。

圖1 教學(xué)流程圖

二、基于STEM理念的課程設(shè)計(jì)

（一）課程教學(xué)目標(biāo)的描述

依據(jù)科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)總目標(biāo)，本課例的教學(xué)目標(biāo)[3]可以分解如表1所示。

表1 “酸奶的制作”教學(xué)目標(biāo)分解

（二）教學(xué)過(guò)程

教學(xué)環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設(shè)情境，引出主題

（1）教師播放動(dòng)畫(huà)，創(chuàng)設(shè)情景：今年你家附近的一個(gè)奶牛場(chǎng)鮮奶產(chǎn)量大幅提升，導(dǎo)致每天有大量牛奶滯銷。有人提議可以將剩余的鮮奶加工制成酸奶，但是老板不知道如何制作酸奶，他向你尋求幫助，希望你能幫他出具一份酸奶制作的工藝流程。（2）教師提出問(wèn)題：想要制作酸奶，我們需要知道哪些知識(shí)呢？（3）組織學(xué)生觀看視頻，思考并寫(xiě)出由鮮奶制成酸奶過(guò)程中需要了解的知識(shí)以及需要解決的問(wèn)題。

【設(shè)計(jì)說(shuō)明】創(chuàng)設(shè)情境可以讓學(xué)生在一定的情境中激發(fā)已有的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)新知識(shí)的建構(gòu)[4]。通過(guò)創(chuàng)設(shè)牛奶過(guò)剩滯銷這一問(wèn)題情景，可有效地將學(xué)生注意力聚焦到“探究酸奶的制作工藝”這一具有挑戰(zhàn)性的工程問(wèn)題上來(lái)。

教學(xué)環(huán)節(jié)二：明確生物知識(shí)核心概念[5]

（1）學(xué)生在教師的指導(dǎo)下思考提出問(wèn)題，教師整理補(bǔ)充并記錄：①酸奶的成分和制作原料；②酸奶的制作原理；③乳酸菌的代謝和特點(diǎn)；④乳酸菌種類及其制備；⑤酸奶制作的傳統(tǒng)工藝流程；⑥影響酸奶品質(zhì)的因素。（2）展示學(xué)習(xí)任務(wù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)量表，按小組分派任務(wù)，組織學(xué)生以小組為單位通過(guò)閱讀書(shū)籍資料、文獻(xiàn)資料，網(wǎng)頁(yè)搜索等方式進(jìn)行自主探究、組內(nèi)交流。（3）組織各小組代表展示小組學(xué)習(xí)成果，教師及時(shí)作出評(píng)價(jià)并為小組計(jì)分，對(duì)于學(xué)生搜集不完整的內(nèi)容及時(shí)予以補(bǔ)充并講解。（4）組織學(xué)生對(duì)其他小組代表的成果提問(wèn)，在提問(wèn)、交流的過(guò)程中加深對(duì)相關(guān)內(nèi)容的認(rèn)識(shí)和掌握。

【設(shè)計(jì)說(shuō)明】新課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，要求在教學(xué)過(guò)程中將學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)還給學(xué)生，充分發(fā)揮學(xué)生的主體性。在這一環(huán)節(jié)中，通過(guò)任務(wù)驅(qū)動(dòng)法調(diào)動(dòng)學(xué)生探究的積極性，在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生獲得的知識(shí)不是老師灌輸給他們的，而是通過(guò)主動(dòng)學(xué)習(xí)而獲得的。這一過(guò)程不僅加強(qiáng)了學(xué)生搜索和處理信息的能力，更增強(qiáng)了學(xué)生解決問(wèn)題的能力。

教學(xué)環(huán)節(jié)三：小組協(xié)作設(shè)計(jì)、實(shí)施方案

（1）播放并講解工廠制作酸奶的傳統(tǒng)工藝流程，引導(dǎo)學(xué)生思考問(wèn)題[6]影響酸奶品質(zhì)的因素有哪些？（2）引導(dǎo)學(xué)生回憶酸奶制作過(guò)程并說(shuō)出影響酸奶品質(zhì)的因素，并記錄。（3）展示酸奶工藝條件的感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（參照國(guó)標(biāo)—GB2742—85所列項(xiàng)目制定）（4）引導(dǎo)學(xué)生以小組為單位進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，探究酸奶制作的工藝流程問(wèn)題[6，7]：①制作酸奶時(shí)要不要放糖？放哪種糖？②用于制作酸奶的乳酸菌用哪種效果好，用量是多少？③發(fā)酵時(shí)間設(shè)置多長(zhǎng)？④發(fā)酵溫度設(shè)置多少度？（5）引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)本環(huán)節(jié)步驟（4）探究的工藝流程問(wèn)題設(shè)計(jì)具體的實(shí)驗(yàn)實(shí)施方案。在此過(guò)程中提示如下：要充分考慮變量范圍設(shè)置的合理性；一般先進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)。（6）提醒學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中注意安全以及操作的規(guī)范性，指導(dǎo)學(xué)生在課后以小組為單位開(kāi)展試驗(yàn)。

【設(shè)計(jì)說(shuō)明】本環(huán)節(jié)主要有酸奶制作工藝探究方案的制定和酸奶制作工藝方案的實(shí)施兩個(gè)活動(dòng)，其中后者需要學(xué)生課下完成?；赟TEM教育的設(shè)計(jì)性和體驗(yàn)性，本環(huán)節(jié)讓學(xué)生經(jīng)歷提出問(wèn)題——作出假設(shè)——設(shè)計(jì)并實(shí)施實(shí)驗(yàn)——記錄分析——得出結(jié)論的過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生方案設(shè)計(jì)能力、實(shí)驗(yàn)操作能力和科學(xué)思維能力。

教學(xué)環(huán)節(jié)四：記錄與分析數(shù)據(jù)

（1）學(xué)生開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究并記錄，定時(shí)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，通過(guò)拍照、錄段視頻等方式記錄變化情況。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中教師時(shí)時(shí)關(guān)注學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)施情況，及時(shí)提供幫助和支持。（2）實(shí)驗(yàn)完成后學(xué)生收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而篩選出最優(yōu)的酸奶制作工藝流程參數(shù)。對(duì)于效果不理想的小組分析原因、完善方案，重新實(shí)驗(yàn)并記錄數(shù)據(jù)。

【設(shè)計(jì)說(shuō)明】基于STEM教育的跨學(xué)科性和協(xié)作性，讓學(xué)生以小組為單位實(shí)施實(shí)驗(yàn)、觀察實(shí)驗(yàn)變化、記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)知識(shí)分析并確定酸奶制作工藝最優(yōu)參數(shù)。通過(guò)此過(guò)程能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的能動(dòng)性，提升學(xué)生搜集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、歸納總結(jié)、合作交流的能力。

教學(xué)環(huán)節(jié)五：表達(dá)與交流

（1）組織學(xué)生匯報(bào)本小組探究酸奶制作工藝流程的基本思路和研究過(guò)程。（2）組織學(xué)生展示酸奶產(chǎn)品，小組之間互相品嘗酸奶并打分（打分標(biāo)準(zhǔn)參照表2）。（3）組織學(xué)生根據(jù)參與度、積極性等表現(xiàn)對(duì)組內(nèi)同學(xué)進(jìn)行互評(píng)。（4）開(kāi)展酸奶制作知識(shí)競(jìng)賽，深化知識(shí)學(xué)習(xí)效果。

【設(shè)計(jì)說(shuō)明】表達(dá)與交流貫穿探究式教學(xué)的全過(guò)程。本環(huán)節(jié)讓學(xué)生相互交流、分享實(shí)驗(yàn)成果，安排學(xué)生匯報(bào)實(shí)驗(yàn)、互品互評(píng)酸奶、知識(shí)競(jìng)賽等活動(dòng)，可以使學(xué)生獲得成就感，從而增強(qiáng)對(duì)科學(xué)探究的興趣。在環(huán)節(jié)最后設(shè)置酸奶制作知識(shí)競(jìng)賽，對(duì)學(xué)生的知識(shí)和技能進(jìn)行檢測(cè)，讓學(xué)生在快樂(lè)活動(dòng)中增長(zhǎng)知識(shí)。

教學(xué)環(huán)節(jié)六：總結(jié)與拓展

（1）引導(dǎo)學(xué)生回顧本次活動(dòng)過(guò)程，總結(jié)此次活動(dòng)中的收獲與不足，評(píng)選優(yōu)秀小組。（2）引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)過(guò)程中是否有其他問(wèn)題值得關(guān)注。（3）引導(dǎo)學(xué)生梳理問(wèn)題，形成新的拓展性研究課題，如：我想回家給爸爸媽媽做酸奶，但是家里沒(méi)有恒溫箱，怎么辦？奶粉可以用來(lái)制作酸奶嗎，制作的工藝流程是一樣的嗎？草莓味的酸奶怎么做？自制酸奶可以保存多久？怎樣延長(zhǎng)酸奶的保質(zhì)期？（4）鼓勵(lì)學(xué)生相互討論，查閱資料后為拓展性研究課題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。

【設(shè)計(jì)說(shuō)明】本環(huán)節(jié)注重學(xué)生的思維拓展訓(xùn)練，在總結(jié)酸奶制作的工藝流程的基礎(chǔ)上形成拓展性研究課題，從課堂向課外的延伸，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并能自主探索運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)和方法去解決實(shí)際問(wèn)題，從而將STEM教育的跨學(xué)科性、開(kāi)放性和體驗(yàn)性滲透到學(xué)生的探究性學(xué)習(xí)之中，實(shí)現(xiàn)STEM理念融與探究式教學(xué)的融合。

STEM教育理念走進(jìn)課堂，對(duì)于培養(yǎng)創(chuàng)新型人才有重要意義。在教學(xué)過(guò)程中我們要有意識(shí)地融入STEM教育的思想，激發(fā)學(xué)生潛能，創(chuàng)新課堂教學(xué)模式，拓寬學(xué)生的知識(shí)與思維，提高學(xué)生的綜合能力。