STEAM教育理念在高中生物教學(xué)中的實踐應(yīng)用

牛軍銳

摘要：STEAM教育是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的有效途徑。本文結(jié)合生物學(xué)科的特點，分析了在高中生物教學(xué)中開展STEAM教育的可行性，以及基于STEAM理念開展的海綿城市的案例教學(xué)研究，以期豐富高中生物中開展STEAM教學(xué)的實踐研究。

關(guān)鍵詞：STEAM教育;高中生物;海綿城市

STEM教育模式最先起源于美國，是包含科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的一種學(xué)習(xí)模式，后在德國、英國、日本、澳大利亞等國得以推廣，以滿足國家對創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需求。2010年美國維吉尼亞科技大學(xué)學(xué)者格雷特·亞克門在STEM教育理念中融入了人文藝術(shù)等元素，拓展成STEAM和STEAM+。通過文獻(xiàn)統(tǒng)計知網(wǎng)、萬方、維普等網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)學(xué)者對STEAM教育內(nèi)涵、原因等進(jìn)行的研究較多，對如何在具體的教學(xué)實踐中落實STEAM教育模式的研究較少。基于此，結(jié)合生物學(xué)科特征和生物課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，筆者結(jié)合新型生態(tài)工程---海綿城市嘗試實施STEAM教學(xué)實踐，以求豐富我國STEAM教育實踐的內(nèi)容。

一、高中生物學(xué)科的特點適合開展STEAM教育

高中生物學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，與生活、生產(chǎn)和科技聯(lián)系緊密，涵蓋了物理、數(shù)學(xué)、化學(xué)、地理等多學(xué)科的知識，涉及分析推理、判斷歸納、數(shù)學(xué)計算等科學(xué)思維活動，充分體現(xiàn)出了生物學(xué)科的跨學(xué)科性、實踐性、社會性和綜合性等特征。生物知識的學(xué)習(xí)不但有利于人體自身生理、代謝的學(xué)習(xí)，更為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)工程、發(fā)酵工程的開展提供技術(shù)指導(dǎo)和幫助，熟練掌握并運用生物知識，不僅有助于保護(hù)自然環(huán)境，更助力于社會、經(jīng)濟(jì)的建設(shè)。因此，生物學(xué)所具有的學(xué)科特點與STEAM教育模式倡導(dǎo)的多學(xué)科知識的融合具有較高的契合性，更是吻合21世紀(jì)對生物科學(xué)的大力倡導(dǎo)。

二、在生物教學(xué)中開展基于STEAM教育理念的案例探究

（一）結(jié)合STEAM理念，確定研究主題

高中生物課程因融入了科學(xué)、社會、技術(shù)發(fā)展以及生態(tài)工程建設(shè)等元素，適合開展STEM教育的案例還是比較多的，結(jié)合學(xué)生生活實際，甄選新穎的主題開展STEAM教學(xué)，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更好的落實學(xué)生的生物學(xué)科核心素養(yǎng)，提升教學(xué)效果。

確定主題：海綿城市建設(shè)（是生態(tài)工程的學(xué)習(xí)拓展，涉及科學(xué)、技術(shù)、工程應(yīng)用）。

（二）結(jié)合主題提出問題，查閱并收集資料

問題是STEAM教學(xué)開展的導(dǎo)線，開展基于STEAM理念的項目學(xué)習(xí)應(yīng)緊扣生物課程標(biāo)準(zhǔn)，提出與研究主題有關(guān)的，能達(dá)到主題教學(xué)任務(wù)的問題。根據(jù)本主題學(xué)習(xí)所要解決的問題提出合適的問題，課前組織學(xué)生分組進(jìn)行資料收集。

提出問題：本項目學(xué)習(xí)以“生態(tài)工程”的原理和應(yīng)用為中心提出問題，①何為海綿城市？你知道的海綿城市典例有哪些？②蘇州海綿城市的建設(shè)規(guī)劃和建設(shè)情況？③“海綿城市”的建設(shè)所涉及的科學(xué)、技術(shù)有哪些？④海綿城市所帶來的社會效益和生態(tài)效益有哪些？

收集資料：班級同學(xué)分為不同的小組，以小組長引領(lǐng)，結(jié)合上述四個問題分工合作，完成相關(guān)資料收集的收集及整理工作，制成PPT等。

（三）課堂交流匯報

1.情景設(shè)定：結(jié)合附近資源，展示元蕩湖美景，引出海綿城市的探討。

2.小組交流：

第一組陳述海綿城市建設(shè)是在遵循生態(tài)優(yōu)先等原則前提下，將自然途徑與人工措施相結(jié)合，實現(xiàn)下雨時有效地吸水、蓄水、滲水、凈水，其他時期將蓄存的水“釋放”并加以利用，促進(jìn)雨水資源的利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)，實現(xiàn)自然積存、自然滲透和自然凈化的城市發(fā)展方式。然后展示了鎮(zhèn)江和嘉興的部分海綿城市建設(shè)工程的圖片。

第二組介紹了蘇州市為貫徹落實習(xí)書記講話及中央會議精神，結(jié)合《蘇州市海綿城市專項規(guī)劃（2015-2020）》，《蘇州市海綿城市專項規(guī)劃（2017-2035）》方案，大力推進(jìn)“海綿城市”建設(shè)。2020年，城市建成區(qū)20%以上的面積達(dá)到目標(biāo)要求，到2030年我市建成區(qū)80%以上面積要能消納和利用70%的降雨，實現(xiàn)保護(hù)和改善城市生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的城市發(fā)展規(guī)劃。

第三組強(qiáng)調(diào)海綿城市的建設(shè)，關(guān)鍵是提高“海綿體”的規(guī)模和質(zhì)量，需要“滲、滯、蓄、凈、用、排”六大技術(shù)的支持，比較了傳統(tǒng)排水系統(tǒng)和生態(tài)型排水系統(tǒng)（圖例介紹）以及綠色街道可滲透路面、綠色屋頂、雨水花園、滯留草溝、雨水再生系統(tǒng)等所采取的措施。

（四）總結(jié)升華，培養(yǎng)社會責(zé)任。

結(jié)合前三組的匯報，學(xué)生在了解海綿城市的建設(shè)情況及工程技術(shù)的同時，思考討論建設(shè)海綿城市的意義。從美化了城市景觀，提高了居民的宜居感;改善水質(zhì)，減少內(nèi)澇，從降雨源頭上保留水資源;節(jié)水，減少傳統(tǒng)管道建設(shè)費用、降低內(nèi)澇造成的社會損失等幾個方面體會“海綿城市”的建設(shè)的社會效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任意識。

三、實踐反思

STEAM教育的綜合性、合作性、探究性特點符合我國當(dāng)前培養(yǎng)創(chuàng)新人才的教育模式，和《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版）》提出的學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求和生物教學(xué)中注意融合社會、工程、技術(shù)的要求具有高度的契合性。本文結(jié)合新型生態(tài)工程---海綿城市所涉及到的工程、技術(shù)、生態(tài)和社會等多方面的知識，初步探討了STEAM教育理念在高中生物課堂中的運用，通過在生物課堂中倡導(dǎo)學(xué)生結(jié)合研究主題提出問題、資料查閱、表達(dá)交流、分析歸納、得出結(jié)論等，有助于學(xué)生掌握對生活有用的生物知識，形成熱愛生活的情感價值觀，傳播生物進(jìn)化思想和科學(xué)自然觀，樹立服務(wù)社會的責(zé)任意識，這與STEAM教育理念的人才培養(yǎng)目標(biāo)也是高度一致的。作為STEAM教育模式的探索者，我將繼續(xù)開展相應(yīng)的實踐研究，不斷豐富我國STEAM教育的在高中生物教學(xué)中的研究內(nèi)容。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫景琦 “海綿城市”建設(shè)的效益及風(fēng)險分析 《建筑細(xì)部》2018（28）

[2]蘇秀英 高中生物生態(tài)工程專題案例優(yōu)化設(shè)計及實踐 《試題與研究》2020（33）