詹琪芳

摘? ? 要：STEM視域下的高中科學(xué)體驗(yàn)課程涵蓋通用型（發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)中的問(wèn)題）、拓展型（探究問(wèn)題如何解決）和資優(yōu)型（體驗(yàn)像科學(xué)家一樣做研究）3類(lèi)課程。這樣的課程有助于學(xué)生轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式，深入理解科學(xué)探究，從而提升科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：STEM;科學(xué)體驗(yàn)課程;課程開(kāi)發(fā)

高中生物選修課程采取何種形式、如何開(kāi)展、怎么評(píng)價(jià)才能“促進(jìn)學(xué)生全面而有個(gè)性的發(fā)展，為學(xué)生的終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)”是目前課程建設(shè)中迫切需要解決的問(wèn)題。STEM重視在科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)之間建立合理邏輯，在重新詮釋理科本質(zhì)的基礎(chǔ)上，使其與相關(guān)的技術(shù)和工程教育有機(jī)結(jié)合，啟發(fā)學(xué)生不斷挖掘科學(xué)和數(shù)學(xué)在實(shí)際社會(huì)生產(chǎn)中的應(yīng)用價(jià)值[1]。生物學(xué)重視實(shí)驗(yàn)，但操作的簡(jiǎn)單重復(fù)無(wú)益于學(xué)生自主能力、創(chuàng)新能力及核心素養(yǎng)的提升，融合STEM理念的高中科學(xué)體驗(yàn)課程為實(shí)現(xiàn)學(xué)生各種能力的提升提供了可能。

一、課程的設(shè)計(jì)框架

融合STEM理念的高中科學(xué)體驗(yàn)課程關(guān)注學(xué)生的共同基礎(chǔ)和多元發(fā)展需求，融合STEM理念設(shè)置通用型、拓展型和資優(yōu)型3類(lèi)課程，并逐級(jí)進(jìn)階，以項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的方式貫穿始終，使每一位學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主導(dǎo)者。通用型課程是基礎(chǔ)課程，旨在落實(shí)全體高中學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)，其關(guān)鍵詞是“發(fā)現(xiàn)——發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)中的問(wèn)題”;拓展型課程有助于拓展生物科學(xué)與技術(shù)視野，提高實(shí)踐和探究的能力，其關(guān)鍵詞是“探究——探究問(wèn)題如何解決”;資優(yōu)型課程是為學(xué)有余力的學(xué)生設(shè)計(jì)的課程，旨在滿足學(xué)生多樣化的興趣和發(fā)展，為培養(yǎng)“專(zhuān)家型學(xué)習(xí)者”奠定基礎(chǔ)，其關(guān)鍵詞是“體驗(yàn)——體驗(yàn)像科學(xué)家一樣做研究”。我校是上海市科技教育特色示范學(xué)校，學(xué)生的有關(guān)苔蘚的研究項(xiàng)目和課題先后得到中科院上海植物研究所專(zhuān)家的悉心指導(dǎo)和幫助，相關(guān)研究成果曾獲得全國(guó)青少年科技創(chuàng)新大賽優(yōu)秀項(xiàng)目一等獎(jiǎng)。在此基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)多年的籌劃和實(shí)踐，以探究苔蘚世界為內(nèi)容的STEM系列科學(xué)體驗(yàn)課程應(yīng)運(yùn)而生。

二、課程的培養(yǎng)目標(biāo)與組織方式

（一）培育“專(zhuān)家型學(xué)習(xí)者”

學(xué)習(xí)者的興趣、愛(ài)好和認(rèn)知的差異導(dǎo)致了訴求的多樣化和獨(dú)特化，個(gè)體的“有所長(zhǎng)”和“有所不長(zhǎng)”很難適應(yīng)傳統(tǒng)教育中“一刀切”“齊步走”的教育模式。STEM視域下的探究活動(dòng)尊重學(xué)習(xí)者的獨(dú)特性，為其提供多樣、彈性的選擇，培養(yǎng)其“專(zhuān)長(zhǎng)”，使其如專(zhuān)家般從事科學(xué)探究活動(dòng)，積極地投入學(xué)習(xí)、調(diào)用知能、應(yīng)用策略、反思過(guò)程等，成為學(xué)習(xí)的“自治”者[2]。

（二）組建“學(xué)習(xí)共同體”

以學(xué)習(xí)小組為單位開(kāi)展活動(dòng)可以發(fā)揮團(tuán)隊(duì)的智慧，小組成員分工明確。課程的實(shí)施采用的是組建靈活的“學(xué)習(xí)共同體”的方式，即沒(méi)有固定的小組和組長(zhǎng)，所有組合隨機(jī)組成，每個(gè)學(xué)生在每次活動(dòng)中扮演的角色和承擔(dān)的任務(wù)“不盡相同”。這讓每一個(gè)成員都積極參與，增強(qiáng)主觀能動(dòng)性，學(xué)會(huì)高效多維度思考，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和領(lǐng)導(dǎo)力、執(zhí)行力。

（三）關(guān)聯(lián)“正式學(xué)習(xí)”與“非正式學(xué)習(xí)”

校外的公共教育資源作為校內(nèi)教育的補(bǔ)充可以拓寬學(xué)習(xí)者的認(rèn)知渠道。課程在實(shí)施過(guò)程中以館校聯(lián)合等“非正式環(huán)境中的科學(xué)學(xué)習(xí)”來(lái)彌補(bǔ)“正式環(huán)境”課堂內(nèi)的教學(xué)缺憾，形成社會(huì)大課堂，使教學(xué)活動(dòng)從“同質(zhì)化”向“個(gè)性化”方向轉(zhuǎn)變，也為學(xué)生的進(jìn)一步深造學(xué)習(xí)、面向社會(huì)、獲得職業(yè)技能等奠定基礎(chǔ)[3]。

三、課程實(shí)施案例

“奇妙的苔蘚世界”覆蓋3類(lèi)課程，細(xì)化為10個(gè)主題，每個(gè)主題既相互聯(lián)系，又各自獨(dú)立?；顒?dòng)流程如圖1所示。

（一）通用型課程

學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)：《探究植物細(xì)胞外界溶液濃度與質(zhì)壁分離的關(guān)系》實(shí)驗(yàn)中的洋蔥鱗葉表皮細(xì)胞過(guò)大，不易撕取;《探究酶的高效性》實(shí)驗(yàn)中選用新鮮的豬肝勻漿作為過(guò)氧化氫酶的提取液，取材麻煩，不易保存;《葉綠體中色素的提取和分離》實(shí)驗(yàn)所需的新鮮菠菜采購(gòu)于市場(chǎng)，受限于季節(jié)……“有沒(méi)有更好的實(shí)驗(yàn)材料解決上述問(wèn)題”成為大家思考的焦點(diǎn)，苔蘚具有明顯的優(yōu)勢(shì)——“奇妙的苔蘚世界”由此展開(kāi)。學(xué)生認(rèn)識(shí)到需要具備一定的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，他們主動(dòng)聯(lián)系上海植物園參觀每年定期舉辦的苔蘚創(chuàng)意展，通過(guò)觀看、欣賞苔蘚制成的各種作品，獲得直觀認(rèn)識(shí)，激發(fā)探究欲望，再以“聆聽(tīng)科學(xué)、親近大師”為主題邀請(qǐng)?zhí)μ\學(xué)家進(jìn)行科普講座，透過(guò)科學(xué)家的視角學(xué)習(xí)苔蘚的基礎(chǔ)知識(shí)。

（二）拓展型課程

問(wèn)題如何解決乃至更好地解決，是學(xué)生在這一課程的學(xué)習(xí)中探討的主題。教師提出問(wèn)題：實(shí)驗(yàn)還可以怎樣改進(jìn)和拓展？有些學(xué)生提出可以借助相關(guān)儀器測(cè)定實(shí)驗(yàn)改進(jìn)前后的差異，用科學(xué)數(shù)據(jù)論證改進(jìn)的效果。教師鼓勵(lì)學(xué)生全方位獲取信息，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)信息的檢索、綜合及判斷能力。有學(xué)生提出利用傳感器連接TI數(shù)學(xué)圖形器，繪制出過(guò)氧化氫酶催化釋放氧氣隨時(shí)間變化的曲線;有學(xué)生提出利用分光光度計(jì)測(cè)定苔蘚在不同季節(jié)的色素含量，繪制其隨溫度變化的曲線;還有學(xué)生提出用儀器測(cè)量原生質(zhì)層面積的改變（不僅僅是長(zhǎng)度的改變）來(lái)衡量質(zhì)壁分離的大小……學(xué)生提出方案、展開(kāi)實(shí)驗(yàn)、分析結(jié)果、討論反思，再對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行調(diào)整，形成迭代思維。隨著研究的深入，新的問(wèn)題出現(xiàn)：苔蘚在生態(tài)系統(tǒng)中扮演什么角色？模擬它的生存環(huán)境在室內(nèi)養(yǎng)殖需要哪些條件？……這一課程的實(shí)施過(guò)程體現(xiàn)了以學(xué)生為主體的探究過(guò)程，注重學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。

（三）資優(yōu)型課程

資優(yōu)型課程的內(nèi)容就是創(chuàng)設(shè)平臺(tái)，體驗(yàn)科學(xué)家的工作日常，學(xué)會(huì)像科學(xué)家一樣開(kāi)展研究活動(dòng)，并在遇到困難時(shí)努力攻克繼續(xù)前行。首先，學(xué)生參觀華東師范大學(xué)苔蘚標(biāo)本館，跟隨苔蘚專(zhuān)家觀察、辨認(rèn)苔蘚，了解專(zhuān)業(yè)的苔蘚知識(shí)，體會(huì)科研工作的持之以恒。然后，在真實(shí)、復(fù)雜的情境（校園、公園）中，運(yùn)用所學(xué)開(kāi)展實(shí)境考察，深化對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解，了解苔蘚學(xué)家科研工作的一般過(guò)程。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生開(kāi)動(dòng)腦筋，動(dòng)手設(shè)計(jì)充滿創(chuàng)意的苔蘚植物圖鑒，拍攝小視頻，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)宣傳苔蘚微知識(shí)。對(duì)知識(shí)了解得越多，學(xué)生的問(wèn)題也越多，如：有些苔蘚為什么生活在石頭上？化工廠周邊的苔蘚種類(lèi)為何偏少？苔蘚為何喜歡陰濕環(huán)境，它與水土保持有何關(guān)系？苔蘚失水后不易腐爛，它有沒(méi)有防腐功能？……問(wèn)題如何轉(zhuǎn)變成課題，需要教師運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，啟發(fā)他們發(fā)散思維，像科學(xué)家一樣開(kāi)展研究。這是此次活動(dòng)的關(guān)鍵。最后，學(xué)生在校內(nèi)、社區(qū)、街道、超市等公共場(chǎng)所，設(shè)立“流動(dòng)宣傳站”陳列精美的苔蘚景觀生態(tài)瓶并義賣(mài)，所得錢(qián)款捐獻(xiàn)給貧困山區(qū)的失學(xué)兒童，或向公眾分發(fā)自制的上海公園的苔蘚圖鑒，宣傳苔蘚在保護(hù)城市生態(tài)方面的意義，提升公眾對(duì)苔蘚的認(rèn)知程度，維護(hù)人與自然的和諧與統(tǒng)一，并在這一過(guò)程中增強(qiáng)自己的社會(huì)交際能力。

四、課程評(píng)價(jià)的原則及量表

評(píng)價(jià)是教師了解教學(xué)過(guò)程、調(diào)控教學(xué)行為、提高教學(xué)效果的重要手段。STEM視域下高中科學(xué)體驗(yàn)課程采用多元評(píng)價(jià)的方式，以學(xué)生發(fā)展為本，注重發(fā)現(xiàn)和發(fā)展學(xué)生的潛能，促進(jìn)教學(xué)相長(zhǎng)。

（一）過(guò)程評(píng)價(jià)

教師建立評(píng)價(jià)活動(dòng)手冊(cè)，學(xué)生把每一次參加活動(dòng)的情況記錄在手冊(cè)上。評(píng)價(jià)采用自評(píng)、組評(píng)、師評(píng)相結(jié)合的方式，其中，小組評(píng)價(jià)由組內(nèi)成員討論確定。評(píng)價(jià)表如表1。

（二）成果評(píng)價(jià)

活動(dòng)成果存在多種形式，師生從創(chuàng)新性、科學(xué)性和藝術(shù)性3個(gè)方面對(duì)作品進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)選出最佳苔蘚圖鑒獎(jiǎng)、最佳生態(tài)瓶制作獎(jiǎng)、最佳課題創(chuàng)意獎(jiǎng)、最佳視頻表現(xiàn)獎(jiǎng)等。評(píng)價(jià)表見(jiàn)表2。

（三）總體評(píng)價(jià)

在以團(tuán)隊(duì)為單位進(jìn)行的活動(dòng)中，學(xué)生集思廣益，保證了活動(dòng)的順利開(kāi)展?？傮w評(píng)價(jià)以“團(tuán)結(jié)互助”“成果數(shù)量”“作品質(zhì)量”為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，由師生共同組成評(píng)價(jià)小組進(jìn)行打分，評(píng)選出優(yōu)秀組織獎(jiǎng)，以激發(fā)學(xué)生熱愛(ài)自然、科學(xué)和集體的情感。評(píng)價(jià)表如表3。

STEM視域下的高中科學(xué)體驗(yàn)課程，有助于學(xué)生轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式，深入理解科學(xué)探究，從而提升科學(xué)素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳舒，裴新寧.在數(shù)字時(shí)代培育專(zhuān)家學(xué)習(xí)者——學(xué)習(xí)的通用設(shè)計(jì)[J].電化教育研究，2016（5）：58-65.

[2]鄭雪萍.設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)視閾下的STEM教學(xué)模式構(gòu)建[J].江蘇教育研究，2020（20）：9-12.

[3]陳舒，裴新寧.正式與非正式科學(xué)教育組織的協(xié)作——美國(guó)K-12科學(xué)教育的經(jīng)驗(yàn)與啟示[J].全球教育展望，2016（1）：84-93.