高中生物课程与STEM 教育理念融合的实践探索

一、高中生物课程与 STEM 教育理念融合的意义

STEM 教育理念强调科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）的跨学科融合，旨在培养学生的创新能力、批判性思维和解决实际问题的能力。将其与高中生物课程相融合，具有多方面的重要意义。

从知识层面来看，生物学科本身就与其他学科有着千丝万缕的联系。例如在研究生物的遗传规律时，需要运用数学的概率知识来分析基因的分离和自由组合。通过 STEM 教育理念的融入，能让学生更全面地理解生物知识，构建起完整的知识体系。以人教版高中生物教材必修二《遗传与进化》为例，在讲解孟德尔的豌豆杂交实验时，学生需要运用数学统计方法对实验结果进行分析，从而得出遗传规律。这种跨学科的学习方式，有助于学生打破学科壁垒，加深对知识的理解和掌握。

从能力培养角度而言，融合 STEM 教育理念能有效提升学生的实践能力和创新思维。生物课程中的许多实验和探究活动都需要借助一定的技术手段和工程方法来完成。比如在进行植物组织培养实验时，学生需要了解相关的生物技术，设计合理的实验流程，这不仅锻炼了他们的动手能力，还培养了他们的工程设计思维和创新能力。

二、高中生物课程与 STEM 教育理念融合的策略

（一）基于项目式学习的融合

项目式学习是将 STEM 教育理念融入生物课程的有效方式。教师可以设计具有挑战性的项目，让学生在解决实际问题的过程中综合运用多学科知识。例如，以人教版教材必修三《稳态与环境》中生态系统的内容为基础，教师可以布置“ 设计一个人工生态瓶” 的项目。学生需要运用生物学知识了解生态系统的组成和功能，运用数学知识计算生态瓶中各种生物的数量比例，运用技术手段选择合适的材料制作生态瓶，运用工程思维设计生态瓶的结构和布局。在这个过程中，学生通过自主探究和团队合作，深入理解了生态系统的相关知识，同时提升了综合能力。

（二）利用现代信息技术进行融合

现代信息技术为生物课程与 STEM 教育理念的融合提供了有力支持。教师可以利用虚拟实验室、生物模拟软件等工具，让学生进行更加复杂和深入的实验探究。比如在人教版教材必修一《分子与细胞》中，讲解细胞的有丝分裂过程时，学生可能难以直观地理解细胞内部的变化。教师可以借助虚拟实验室软件，让学生模拟观察细胞有丝分裂的各个时期，通过技术手段呈现细胞内部的微观结构和动态变化。学生还可以运用数学模型对细胞分裂过程中的染色体数量变化进行分析，从而加深对这一知识点的理解。

（三）开展跨学科实践活动

学校可以组织跨学科的实践活动，将生物课程与 STEM 教育理念紧密结合。例如，举办生物科技创新大赛，要求学生运用生物学、技术、工程和数学等多学科知识，设计和制作与生物相关的创新作品。学生可以根据人教版教材中生物技术实践的内容，如发酵技术、酶的应用等，结合工程设计和技术手段，制作出具有实际应用价值的生物产品。在这个过程中，学生不仅提高了自己的创新能力和实践能力，还学会了如何在跨学科的环境中进行团队协作和交流。

三、高中生物课程与 STEM 教育理念融合面临的挑战

（一）教师的跨学科素养不足

要实现生物课程与 STEM 教育理念的有效融合，教师需要具备较高的跨学科素养。然而，目前许多高中生物教师在科学、技术、工程和数学等其他学科方面的知识储备相对不足。他们可能对一些先进的技术和工程方法了解有限，难以在教学中灵活运用跨学科知识引导学生进行学习。例如，在利用现代信息技术进行教学时，部分教师可能对虚拟实验室软件和生物模拟软件的操作不够熟练，影响了教学效果。

（二）教学资源的限制

实施 STEM 教育需要丰富的教学资源支持，包括实验设备、软件工具、教材资料等。但在一些学校，由于经费和资源的限制，无法提供足够的教学资源。例如，一些先进的生物技术实验设备价格昂贵，学校难以配备齐全，导致学生无法进行一些复杂的实验探究活动。适合生物课程与 STEM教育理念融合的教材和教学案例也相对较少，给教师的教学带来了一定的困难。

（三）评价体系不完善

现有的高中生物课程评价体系主要侧重于对学生知识掌握程度的考查，难以全面评价学生在 STEM 教育理念下所培养的综合能力。例如，在项目式学习和跨学科实践活动中，学生的创新能力、团队协作能力和问题解决能力等方面的表现难以在传统的考试评价中得到体现。这可能导致教师和学生对 STEM 教育理念的重视程度不够，影响了融合实践的深入开展。

四、应对高中生物课程与 STEM 教育理念融合挑战的措施

（一）加强教师培训

学校和教育部门应加强对高中生物教师的培训，提高他们的跨学科素养。可以组织教师参加跨学科的培训课程和研讨会，邀请专家进行讲座和指导，让教师了解 STEM 教育理念和相关的跨学科知识。鼓励教师自主学习，不断更新自己的知识结构。例如，教师可以通过在线学习平台学习科学、技术、工程和数学等学科的基础知识和教学方法，提升自己的教学能力。

（二）整合和拓展教学资源

学校应加大对教学资源的投入，整合和拓展现有的教学资源。学校可以购置一些必要的实验设备和软件工具，为学生提供更好的实践条件。教师可以充分利用网络资源，收集和整理适合生物课程与 STEM 教育理念融合的教学案例和资料，丰富教学内容。学校还可以与企业和科研机构合作，建立校外实践基地，让学生有机会接触到更先进的技术和设备，拓宽他们的视野。

（三）完善评价体系

教育部门和学校应完善高中生物课程的评价体系，将学生在 STEM 教育理念下所培养的综合能力纳入评价范围。可以采用多元化的评价方式，如项目评价、过程评价、表现性评价等，全面评价学生的学习成果。例如，在项目式学习中，可以根据学生的项目设计方案、实验操作过程、团队协作表现和最终成果等方面进行综合评价。通过完善评价体系，引导教师和学生更加重视 STEM 教育理念的融入，促进学生的全面发展。

结语

高中生物课程与 STEM 教育理念的融合是时代发展的必然要求，对提升学生的综合素养和培养创新人才具有重要意义。虽然在融合实践过程中面临着教师跨学科素养不足、教学资源限制和评价体系不完善等挑战，但通过加强教师培训、整合和拓展教学资源以及完善评价体系等措施，这些问题可以得到有效解决。未来，我们应不断探索和实践，进一步深化高中生物课程与 STEM 教育理念的融合，为学生的成长和发展创造更好的条件。

参考文献：

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