STEM教育理念在中学生物教学中的运用

摘要：STEM教育强调科学、技术、工程和数学的跨学科融合，注重培养学生的创新思维和问题解决能力。本文探讨如何将STEM教育理念融入中学生物教学，提出基于STEM理念的教学策略，旨在提升学生的生物学科核心素养。

关键词： STEM教育；中学生物；教学策略；核心素养

引言：

随着科技的快速发展，社会对人才的需求从单一学科转向跨学科综合型。STEM教育作为一种跨学科教育模式，强调学科间的融合与实践，能够有效培养学生的创新能力和解决实际问题的能力。中学生物学作为一门与生活紧密相关的学科，具备天然的跨学科属性，是实施STEM教育的理想平台。

一、STEM教育理念与中学生物教学的融合

1. 挖掘生物学科中的STEM元素：

科学，生物学基础知识，如细胞结构、遗传规律、生态系统等。技术，生物实验技术，如显微镜使用、DNA提取、PCR技术等。工程，生物模型制作，如细胞模型、生态系统模型等。数学，生物数据分析，如种群数量变化、遗传概率计算等。

2. 设计基于STEM理念的生物教学活动：

开展项目式学习，以实际问题为导向，引导学生进行探究式学习。例如，设计一个“校园生态系统”项目，学生需要运用生物学、地理学、数学等知识，调查校园内的生物种类、数量分布，分析生态系统的结构和功能，并提出改善建议。

开展问题式学习，以问题为驱动，引导学生主动思考、分析和解决问题。例如，在学习“光合作用”时，可以提出问题“如何提高农作物的产量？”，引导学生思考光合作用的影响因素，并设计实验进行验证。

培育设计思维，以用户需求为中心，引导学生进行创新设计。例如，在学习“人体血液循环”时，可以引导学生设计一款能够模拟血液循环的教具，帮助低年级学生更好地理解血液循环的过程。

二、基于STEM理念的中学生物教学策略

1. 创设真实情境，激发学习兴趣

将生物知识与现实生活联系起来，例如，利用新闻热点、社会问题等创设情境，激发学生的学习兴趣和探究欲望。利用虚拟现实、增强现实等技术，创设沉浸式学习环境，增强学生的学习体验。根据学生的兴趣爱好，设计贴近他们生活的生物课程，提高他们的学习积极性。采用多元化的教学方法，如案例教学、项目式学习等，让学生在参与过程中主动探究、积极思考。鼓励学生提问、发表观点，教师要及时给予反馈和指导，营造良好的学习氛围。

2.强调动手实践，培养创新能力

增加实验教学的比重，鼓励学生动手操作，观察现象，分析数据，得出结论。通过小组合作进行实验，培养学生的团队协作能力和沟通技巧。设立开放实验室，让学生在课外时间自主进行实验，激发他们的探索精神和自主学习的动力。鼓励学生设计自己的实验方案，培养他们的创新思维和实验设计能力。实验之后要求学生撰写实验报告，锻炼他们的写作能力和对实验过程的总结能力。开展课外科技活动，例如，组织学生参加生物竞赛、科技创新大赛等，培养学生的创新精神和实践能力。

3. 注重合作学习，提升沟通能力

采用小组合作学习的方式，鼓励学生相互交流、讨论，共同解决问题。引导学生进行跨学科合作，根据学生的兴趣、能力和性别等因素，将学生分成若干小组，确保每个小组都有多元化的成员。为每个小组设定明确的学习任务和目标，让学生知道他们需要达到的具体成果。在小组内分配不同的角色，如组长、记录员、报告员等，确保每个成员都有责任感和参与感。教师应定期对小组合作学习进行观察和反馈，帮助学生改进学习方法，提高学习效果。例如，生物与信息技术结合，开发生物信息学软件；生物与化学结合，研究生物材料的合成等都可以采用小组合作学习。

4.利用信息技术，拓展学习资源

利用网络平台、移动终端等，为学生提供丰富的学习资源，例如，提供丰富的在线课程资源，包括视频讲座、互动问答、讨论区等，学生可以根据自己的学习进度和时间安排进行学习。平台可以涵盖从基础生物学到高级研究课题的各类课程，满足不同层次学生的学习需求。也可以通过虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术，创建虚拟的实验室环境，让学生在安全的环境中模拟实验操作。虚拟实验室可以提供比现实实验室更丰富的实验条件，甚至可以进行那些在现实中无法实现的实验。利用信息技术工具，例如，数据分析软件、模拟仿真软件等，帮助学生更好地理解和应用生物知识。

三、 结语

将STEM教育理念融入中学生物教学，有助于提升学生的生物学科核心素养，培养学生的创新精神和实践能力。教师应积极探索基于STEM理念的教学策略，设计多样化的教学活动，为学生创造良好的学习环境，促进学生的全面发展。在未来，STEM教育理念在中学生物教学中的应用将更加广泛，为我国培养更多具备创新精神和实践能力的人才。

参考文献：

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本文为定西市教育科学“十四五”规划2023年度课题“基于STEM教育理念的中学生物教学策略研究”研究成果，课题号DX[2023]JKS0096。