陶曉霞　阮秋玲　李秋石　李蓉

摘? ?要：隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展和時(shí)代的迅速變革，教師如何在教學(xué)實(shí)踐中融合學(xué)科知識以開展STEM教學(xué)正受到廣泛關(guān)注。為此，廣大初中生物學(xué)教師聚焦生物學(xué)概念，構(gòu)建了以“挖掘生物學(xué)概念——外顯生物學(xué)概念——活化生物學(xué)概念——內(nèi)化生物學(xué)概念——發(fā)展生物學(xué)概念”為路徑的初中生物學(xué)STEM活動設(shè)計(jì)模型，以期為在初中生物課堂教學(xué)中開展STEM教學(xué)提供參考。

關(guān)鍵詞：初中生物；STEM；生物學(xué)概念

中圖分類號：G633.91? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ?文章編號：1009-010X（2023）03-0061-04

STEM教育作為當(dāng)今全球教育領(lǐng)域的一個熱點(diǎn)話題，已成為落實(shí)學(xué)生核心素養(yǎng)的重要方式之一。隨著信息工業(yè)革命4.0時(shí)代的來臨，互聯(lián)網(wǎng)+、5G、人工智能等新信息技術(shù)被應(yīng)用到了教育領(lǐng)域，同時(shí)世界各國政府也都十分重視對中學(xué)生核心素養(yǎng)和全球競爭力的培育。起源于美國的STEM是一種以跨學(xué)科整合為前提的理念運(yùn)動。德國早在2008年就發(fā)布了《德累斯頓決議》，將STEM教育列為發(fā)展的重點(diǎn)，并在2019年出臺了新的STEM行動計(jì)劃。芬蘭于2016年制定的國家課程綱要中也明確指出要利用跨學(xué)科綜合課程來突破傳統(tǒng)專業(yè)的壁壘，以訓(xùn)練學(xué)生的跨專業(yè)創(chuàng)新能力。在“雙減”政策和“五育并舉”教育政策的指導(dǎo)下，我國國務(wù)院明確提出提高教育教學(xué)質(zhì)量的重要途徑是在深化課堂教學(xué)改革的同時(shí)推進(jìn)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，STEM教育與項(xiàng)目化學(xué)習(xí)融合可使學(xué)生圍繞具體問題開展跨學(xué)科實(shí)踐活動，進(jìn)而達(dá)成知識遷移?！读x務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》在教學(xué)建議部分強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科實(shí)踐和綜合學(xué)習(xí)，提倡主題式、項(xiàng)目式、單元式等教學(xué)，并將跨學(xué)科實(shí)踐活動和其他學(xué)習(xí)主題內(nèi)容有機(jī)結(jié)合起來。以上無不說明STEM教育已越來越成為不少國家、地方和院校提升教學(xué)質(zhì)量、調(diào)動教學(xué)積極性的熱點(diǎn)與出發(fā)點(diǎn)。

一、生物學(xué)概念與STEM教學(xué)的關(guān)系及特點(diǎn)分析

（一）生物學(xué)概念是STEM教學(xué)設(shè)計(jì)的工具

目前，概念在科學(xué)教育領(lǐng)域中被高度關(guān)注和重視。究其原因，主要涉及以下兩個方面：第一，它可以應(yīng)對由知識驟然增長而給課堂教學(xué)帶來的巨大挑戰(zhàn)，即通過生物學(xué)概念優(yōu)化學(xué)科知識體系及結(jié)構(gòu)，由此可實(shí)現(xiàn)學(xué)科課程“少而精”的目標(biāo)。第二，它既可應(yīng)對知識支離破碎的現(xiàn)象，又可解除學(xué)科知識內(nèi)部的郁結(jié)，同時(shí)通過運(yùn)用生物學(xué)概念還可實(shí)現(xiàn)學(xué)科單元內(nèi)部要素之間、學(xué)科各個模塊之間以及學(xué)科與生活之間的緊密關(guān)聯(lián)。

聚焦生物學(xué)概念的初中生物學(xué)STEM活動既是以生物學(xué)概念為核心的一種STEM教學(xué)設(shè)計(jì)活動，又是以逆向教學(xué)設(shè)計(jì)理論和建構(gòu)主義理論等為背景的一種教學(xué)設(shè)計(jì)活動。既是對傳統(tǒng)教學(xué)教師主體理念進(jìn)行的一次跨越和反擊，又是對學(xué)生學(xué)習(xí)主體地位的一次有力保證。生物學(xué)概念內(nèi)涵豐富，主導(dǎo)性強(qiáng)，所以是初中生物學(xué)STEM教學(xué)設(shè)計(jì)的核心、主線和基礎(chǔ)。

（二）生物學(xué)概念與STEM教學(xué)具有內(nèi)在關(guān)聯(lián)性

生物學(xué)概念的學(xué)習(xí)高度融合了生物學(xué)核心知識、關(guān)鍵能力和學(xué)習(xí)態(tài)度，因此是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的重要承載方式之一。在教學(xué)生物學(xué)概念的過程中，教師要注意將學(xué)習(xí)實(shí)踐與做人做事聯(lián)系起來，即不僅要關(guān)注學(xué)生生物學(xué)事實(shí)知識的獲得，還要注重學(xué)生科學(xué)探究能力和積極正面學(xué)習(xí)態(tài)度的培養(yǎng)。

生物學(xué)概念的系統(tǒng)化和逐步生成性使得STEM活動的學(xué)習(xí)實(shí)踐過程與生物學(xué)學(xué)習(xí)的整合成為可能。對此我們可以從廣義、系統(tǒng)兩個視角來看待生物學(xué)課程的教學(xué)，即把生物學(xué)概念的生成路徑視作課堂教學(xué)的主線，由此既可實(shí)現(xiàn)學(xué)生對科學(xué)知識、科學(xué)方法的獲得，又可將知識的獲得與科學(xué)思維的形成以及對生物學(xué)科意義的理解和價(jià)值觀的發(fā)展有機(jī)統(tǒng)一起來，這不僅可使學(xué)生在STEM活動實(shí)踐過程中獲得生物學(xué)知識、提升實(shí)踐技能，又可使學(xué)生形成正確的價(jià)值觀。

二、聚焦生物學(xué)概念的初中生物學(xué)STEM活動設(shè)計(jì)模型

結(jié)合夏雪梅博士的學(xué)科項(xiàng)目化學(xué)習(xí)相關(guān)研究進(jìn)展，以及陳倩提出的大概念統(tǒng)整的學(xué)科項(xiàng)目化學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)模式、STEM活動融合項(xiàng)目化學(xué)習(xí)理念聚焦解決實(shí)際問題以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的特點(diǎn)，筆者開發(fā)出聚焦生物學(xué)概念的初中生物學(xué)STEM教學(xué)設(shè)計(jì)模型。

（一）依托課標(biāo)與教材，挖掘生物學(xué)概念，確定核心知識

在明確項(xiàng)目主題的過程中要綜合分析生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)與教材中涉及的主題內(nèi)容，同樣在明確項(xiàng)目主題后也要依托生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)與教材。雖然在教材中沒有直接出示生物學(xué)概念，但其列舉的生物學(xué)事實(shí)和相關(guān)次位概念對生物學(xué)概念體系的形成有引導(dǎo)作用。而生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)則直接整理出了生物學(xué)的三級概念體系。在STEM活動主題確定后，教師要找到其所對應(yīng)的生物學(xué)概念，并確定在問題解決過程中應(yīng)用到的核心知識。

（二）指向核心素養(yǎng)，外顯生物學(xué)概念，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)

STEM教學(xué)活動的開展旨在使學(xué)生形成學(xué)科核心素養(yǎng)和21世紀(jì)人才所必需的技能。在STEM教學(xué)活動中，學(xué)習(xí)者既能勇于面對并辯證討論與交流社會現(xiàn)實(shí)問題，同時(shí)時(shí)刻注意生物科學(xué)與技術(shù)在社會中的運(yùn)用，又能辯證地看待科學(xué)與技術(shù)之間的關(guān)系，然后運(yùn)用自己習(xí)得的生物學(xué)知識和領(lǐng)悟的科學(xué)思維方法分析、解決現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際問題，如此可切實(shí)做到學(xué)以致用。學(xué)習(xí)目標(biāo)的呈現(xiàn)會指引學(xué)習(xí)者有序開展STEM活動，并將生物學(xué)概念外顯化，如此有助于發(fā)揮其獨(dú)特的育人價(jià)值。

（三）聯(lián)系生活實(shí)際，活化生物學(xué)概念，設(shè)計(jì)框架問題

在教學(xué)過程中，教師既要結(jié)合課標(biāo)、教材，以確定核心問題和內(nèi)容問題，又要善于聯(lián)系社會、生產(chǎn)、生活、當(dāng)?shù)丨h(huán)境及科技新進(jìn)展等以創(chuàng)設(shè)真實(shí)、適宜的新情境。除了真實(shí)的情境，還可以創(chuàng)設(shè)一些有助于培養(yǎng)學(xué)生高階思維的想象情境，然后圍繞生物學(xué)概念的學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)出與生物學(xué)概念相關(guān)的驅(qū)動問題，由此既可調(diào)動學(xué)生的主觀能動性和探究欲望，鼓勵學(xué)生動腦、動手、動眼、動口，又可引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的生物學(xué)知識來分析、解決與生物學(xué)相關(guān)的現(xiàn)實(shí)問題。

（四）立足目標(biāo)與過程，內(nèi)化生物學(xué)概念，設(shè)計(jì)項(xiàng)目評價(jià)

活動評價(jià)要立足于學(xué)習(xí)目標(biāo)和活動過程，即過程與結(jié)果并重，并施行以表現(xiàn)性評價(jià)為主導(dǎo)的多元評價(jià)方式。評價(jià)體系既要評價(jià)學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成度，又要評價(jià)學(xué)習(xí)者在活動過程中的實(shí)時(shí)表現(xiàn)，同時(shí)注重學(xué)習(xí)者在活動過程中的評價(jià)和反思，如此既可使學(xué)習(xí)者于自我評價(jià)、小組互評中內(nèi)化生物學(xué)概念，幫助學(xué)習(xí)者建構(gòu)知識、發(fā)展關(guān)鍵能力，又可助力學(xué)習(xí)者成為積極的評價(jià)者，即使他們認(rèn)識到評價(jià)不是一種監(jiān)測，而是一種自然的學(xué)習(xí)過程。

（五）聚焦問題解決，發(fā)展生物學(xué)概念，設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)實(shí)踐

STEM學(xué)習(xí)活動的核心要點(diǎn)及優(yōu)勢在于對“生活科學(xué)實(shí)踐”和“重大社會熱點(diǎn)”中真實(shí)問題的關(guān)注，并強(qiáng)調(diào)教師要圍繞真實(shí)問題設(shè)計(jì)一系列探究活動以幫助學(xué)生養(yǎng)成學(xué)科核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力。真實(shí)的問題解決能夠驅(qū)動預(yù)先設(shè)計(jì)好的活動有序開展，并使其指向?qū)W習(xí)目標(biāo)。通過解決日常生活、生產(chǎn)實(shí)踐、科學(xué)研究中的問題，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)行深入思考，尋求問題的解決辦法，可使學(xué)生在學(xué)習(xí)實(shí)踐中動態(tài)發(fā)展生物學(xué)概念。學(xué)習(xí)實(shí)踐主要包括四個步驟：1.明確任務(wù)，界定問題；2.探究問題，協(xié)作交流；3.實(shí)踐操作，產(chǎn)生成果；4.成果展示，反思評價(jià)。在不同的生物學(xué)課型中，學(xué)習(xí)實(shí)踐的4個步驟可按照不同課型的特點(diǎn)靈活調(diào)整。

三、STEM活動的教學(xué)設(shè)計(jì)流程

STEM活動的教學(xué)設(shè)計(jì)流程包括：項(xiàng)目主題的選擇、教學(xué)前期分析、設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)目標(biāo)、設(shè)計(jì)框架問題、設(shè)計(jì)評價(jià)體系、設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)實(shí)踐。

（一）項(xiàng)目主題的選擇

活動主題可以從教材、課程標(biāo)準(zhǔn)、高考試題、生產(chǎn)生活、科研成果中選擇和確定。其中教材非常注重情境的創(chuàng)設(shè)，在聯(lián)系與運(yùn)用板塊中的拓展應(yīng)用部分，就是對學(xué)生所學(xué)知識的進(jìn)一步延伸，其力求使學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)知識來解決生產(chǎn)生活中的實(shí)際問題。課程標(biāo)準(zhǔn)以主題為引領(lǐng)，精選課程內(nèi)容，并以次位概念、生物學(xué)概念、大概念的組成形式凝練學(xué)科核心知識，如此可為落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)提供切實(shí)可行的指導(dǎo)意見。近幾年中高考試題的設(shè)計(jì)也十分注重對情境的設(shè)置，因此教師可以挖掘中高考試題情境中蘊(yùn)含的學(xué)科知識，以確定活動主題。人們衣食住行的方方面面與我們所學(xué)知識息息相關(guān)，另外科學(xué)界的科技成果如諾貝爾獎獲得者的相關(guān)研究，也可以加以利用，使其成為能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的活動主題。

（二）教學(xué)前期分析

在確定好活動主題后，就要對活動的核心內(nèi)容和學(xué)習(xí)對象進(jìn)行充分分析，只有這樣才能設(shè)計(jì)出更加合理且科學(xué)的STEM教學(xué)活動。教學(xué)前期分析包括學(xué)習(xí)內(nèi)容分析和學(xué)情分析。學(xué)習(xí)內(nèi)容分析可以從教材、課程標(biāo)準(zhǔn)等方面進(jìn)行，即找準(zhǔn)項(xiàng)目核心內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)，并確定該部分學(xué)習(xí)內(nèi)容所處的位置。學(xué)情分析既要對學(xué)生掌握知識和技能的情況進(jìn)行分析，又要多方搜集數(shù)據(jù)并運(yùn)用數(shù)據(jù)對學(xué)生的學(xué)習(xí)整體趨勢進(jìn)行分析，其旨在找出學(xué)生存在的個性和共性問題，如此可為以后建立STEM學(xué)習(xí)合作小組和設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)實(shí)踐活動提供參考。同時(shí)教師通過對學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)情進(jìn)行分析，還可以有針對性地選擇教學(xué)策略以進(jìn)行有效的STEM活動。

（三）設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)目標(biāo)

在基于STEM理念的教學(xué)活動中，學(xué)習(xí)目標(biāo)處于中心位置。教師通過對學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)情進(jìn)行分析，制定出STEM活動的學(xué)習(xí)目標(biāo)。在生物學(xué)教學(xué)中，學(xué)習(xí)目標(biāo)指向生物學(xué)科核心素養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成，因此教師需要從生命觀念維度、科學(xué)思維維度、科學(xué)探究維度、社會責(zé)任維度進(jìn)行STEM活動學(xué)習(xí)目標(biāo)的設(shè)計(jì)。

（四）設(shè)計(jì)框架問題

框架問題包括核心問題、驅(qū)動問題、內(nèi)容問題三個部分。核心問題指向生物學(xué)概念，整個STEM活動過程都圍繞著核心問題的解決而展開。驅(qū)動問題是圍繞活動主題設(shè)計(jì)的，其能夠?qū)W(xué)習(xí)者置于情境之中，并營造出一種自主學(xué)習(xí)氛圍，如此既可激發(fā)學(xué)習(xí)者主動探究并著力尋找有價(jià)值、情境化的問題解決方案，又可幫助學(xué)習(xí)者建立起生物科學(xué)知識與生產(chǎn)生活實(shí)際間的聯(lián)系。內(nèi)容問題則指向項(xiàng)目的核心知識內(nèi)容，可引導(dǎo)學(xué)生逐步總結(jié)歸納出核心知識。

（五）設(shè)計(jì)評價(jià)體系

活動評價(jià)既要注重過程性評價(jià)，又要注重結(jié)果性評價(jià)。評價(jià)主體要多元化，要有效結(jié)合學(xué)生自評、小組互評、教師評價(jià)。評價(jià)方式也要多元化，除傳統(tǒng)的紙筆測驗(yàn)以外，還要結(jié)合觀察、問卷調(diào)查、訪談?wù){(diào)查、作品征集、軼事記錄等評價(jià)方式來評價(jià)學(xué)習(xí)者對核心知識的掌握和運(yùn)用情況，以及關(guān)鍵能力的提升和素養(yǎng)的形成情況。

（六）設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)實(shí)踐

將一個個學(xué)習(xí)目標(biāo)融合進(jìn)具體的項(xiàng)目中，然后學(xué)習(xí)者通過完成一個個項(xiàng)目來實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)，如此能極大地激發(fā)學(xué)習(xí)者的主動性和積極性。不僅完成活動的過程可以給學(xué)習(xí)者帶來愉悅感，活動成果還可以給學(xué)習(xí)者帶來極大的成就感，進(jìn)而可使學(xué)習(xí)者有更大的積極性去迎接未來的其他挑戰(zhàn)。

參考文獻(xiàn)：

［1］袁? ?磊，金? ?群.在STEM教育中走向未來——德國STEM教育政策及啟示［J］.電化教育研究，2020，41（12）：122～128.

［2］葉碧欣，桑國元，王新宇.項(xiàng)目化學(xué)習(xí)中的教師素養(yǎng)：基于混合調(diào)查的框架構(gòu)建［J］.上海教育科研，2021，（10）：23～29.

［3］中華人民共和國教育部制定.義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）［S］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2022，（4）：28～33.

［4］夏雪梅.項(xiàng)目化學(xué)習(xí)設(shè)計(jì) 學(xué)習(xí)素養(yǎng)視角下的國際與本土實(shí)踐［M］.北京：教育科學(xué)出版社，2018：128～137.

［5］陳? ?倩.大概念統(tǒng)整的學(xué)科項(xiàng)目化學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)研究［D］.成都：四川師范大學(xué)，2020：48～64.

［6］李克東，李? ?穎.STEM教育跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動5EX設(shè)計(jì)模型［J］.電化教育研究，2019，40（04）：5～13.

［7］顧建軍，管光海.系統(tǒng)建設(shè)勞動課程 落實(shí)勞動教育——義務(wù)教育勞動課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）解讀［J］.基礎(chǔ)教育課程，2022，（09）：65～71.