论文部分内容阅读
【摘要】近年来，我尝试用STEAM理念分阶段、分层次对初中学生进行生物科技启蒙与培养，以“问题为引导，多学科融合、体验中学习”的方式激发学生對“生物科技”创想的热情，重在引导学生正确运用信息技术开展科技活动，培养拥有知识宽度和深度的科技小创客。下面以具体案例谈谈STEAM教育在初中生物科技活动中的应用。
【关键词】STEAM ;初中;生物科技活动
习近平总书记说过：“青年是祖国的前途、民族的希望、创新的未来。青年一代有理想、有本领、有担当，科技就有前途，创新就有希望。”我正朝着培养“科技小创客”的方向而努力，尝试以“问题为引导，多学科融合、体验中学习”的方式激发学生对“生物科技”创想的热情，培养拥有知识宽度和深度的科技小创客。经过3年的探索，我逐渐形成了一套STEAM生物科技活动的教学方法。我分阶段、分层次开展生物科技活动，构建“生物科技教育环”。“生物科技教育环”由“以优带新，激发兴趣;感官认知，拓展知识;专题研究，体验STEAM;委以重任，激发潜能。”4个环节构成，其中最后一个环节又成为第一环节“以优带新”的中坚力量，构成一个可不断提升的循环。经过培养的学生既能在各类科技比赛中获取优异成绩，又能在校内外的科技讲座担任传播科技知识的“小导师”，还能在世界环保交流大会或论坛等平台中有出色的表现。学生的表现验证了这套教学方法的有效性，下面以具体案例谈谈STEAM理念在初中生物科技活动中的应用。
一、理论依据
（一）STEAM与创客
STEAM代表科学（Science），技术（Technology），工程（Engineering），艺术（Art），数学（Mathematics）。STEAM理念就是集科学，技术，工程，艺术，数学于一体的综合教育。创客是指出于兴趣，努力将创意变为现实的人。他们既了解多门学科，拥有“知识宽度”，又能在某一科技领域进行深入研究，拥有“专业深度”。 “STEAM理念是创客文化与教育的结合，基于学生兴趣，以项目学习的方式，使用数字化工具，倡导造物，鼓励分享，培养跨学科解决问题能力、团队协作能力和创新能力的一种素质教育。”在科技活动中，跨学科的团队合作训练能让学生各方面的能力在短时间内得到更大的提升。
（二）生物科技活动
生命科学即生物学，是研究生命活动规律、生命的本质、生命的发育规律，以及各种生物之间和生物与环境之间相互关系的科学。生物科技活动是在生物领域中进行的科学技术系列活动。初中生物科技活动包括生物实验，观察、采集动植物和制作生物标本，栽培植物，饲养小动物，进行生物多样性和生态观察等等活动，可以更好地培养学生学习兴趣，拓宽知识，提高能力，发展特长和创新精神。
二、STEAM理念的生物科技活动中的应用
STEAM理念在生物科技活动的应用（表1）是按学生不同阶段的兴趣和智能发展而设计，需要分阶段（表2）、分层次（表3）培养学生。首先，教师让学生体验简单、有趣的科技活动，唤起探寻科学奥妙的热情。接着，学生先学习与生物科技相关的多门学科，再进行科学探究。探究过程是先发现身边的问题，经过重新调查后大胆设想解决方案，通过各种新技术进行实验、调查、分析、总结，形成研究成果。最后，学生的研究成果经过艺术加工以PPT、视频、网页等形式吸引大众的关注，通过各种信息平台才能扩大科普效果，对答如流的答辩才能让创意作品在高层次的科技比赛中得到认可。大型活动后，让“生物小精英”给初一新生进行经验分享。这样就能形成“生物科技教育环”，让生物科技教育水平逐步提升。
第一学习阶段：以优带新，激发兴趣
每个学期之初，我与“生物小精英”共同在校内开展有趣的生物科技活动。例如：《植物认种》。我们以“植物竞猜”游戏唤起学生热情，然后集中学习“科学方法”，再由优秀“生物小精英”们指导新生完成“任务卡”。
在互联时代，我推荐2款简单、易用、准确性高的认识植物的APP“形色”和“中国植物图像库”，帮助学生快速了解植物的知识。APP 1：形色使用方法：手机打开APP——拍照或选图——生成美图——保存——分享。APP 2：“中国植物图像库”使用方法：微信打开APP——点击“图片”——上传图片，获得植物资料，进一步校对资料。
“任务卡”是要求学生通过APP查到植物名称后，经过权威网页或书籍（如《植物志》）进一步校对信息的准确性，再制作一张“植物标牌”PPT。“植物标牌”（图1与图2）一般会介绍有植物学名（中文学名、拉丁学名、别名）、科和形态特征，如果想深入了解该植物，还可查找它的生长环境、地理分布、药用功效、花语（图3）等内容。学生还可通过细心观察与长期跟踪植物生长情况，发现植物适应环境经过千百万年来形成的有趣“植物智慧”（图4）。此过程能让学生深入了解该植物的形态特性和生活习性。我们会在学期中期举办“植物认种”大赛，以激发学生积极认识校内的各种植物，成长为“植物小达人”！
第二学习阶段：感官认知，拓展知识
感官认知阶段的培训是让学生了解多门学科，拥有“知识宽度”！我参考约瑟夫·柯内尔的“流水式学习法”：唤起热情、集中学习、亲身体验、分享灵感，重在让同学们在快乐的体验活动中掌握STEAM的基础知识。我设计了《探索标本争妍灵动的技巧》的生物科技活动，内容包括了彩虹花卉DIY、保色标本DIY、标本艺术DIY、叶脉艺术DIY、彩虹植物水晶、功能作品DIY等内容，里面的每个活动都有其独特的魅力！学生通过系列活动，循序渐进地掌握多种生物标本制作技术;还能发现工艺流程中的不足加以改进;培养艺术素养与创新能力;实现了创意物化。
第三学习阶段：专题研究，体验STEAM
专题研究阶段是选取某一专题开展研究性学习，让学生运用所学知识和技巧来重新综合，掌握STEAM在中的专题研究运用，培养“专业深度”。 生物专题科技活动类型大致分为调研实践、科学探究、科技创新3大类（表4）。学习流程是：学习小组选题——查新调查——科学探究过程——撰写成果报告——成果展示与评价。活动成果主要以研究报告、实验改进、技术优化、概念模型、实物类的小创作和小发明等方式呈现。
学生的每个生物科技创意作品都融合了STEAM的各个要素，是跨学科的知识融合、多种技术的综合应用、研究数据分析与检测、最后美化研究成果，并以PPT、海报、微视频等形式展示与宣传。
第四学习阶段：委以重任，激发潜能
我相信“失败乃成功之母！”生物科技团的学生经过一系列的STEAM科技活动培训后，他们在科学素养和综合能力有了很大的进步，在省级各类科技比赛中成绩优异，还能在自己喜欢的社团部门充分发挥自己的能力。我会从中挑选优秀成员担任社团各个部门部长。先给各个部门在指明任务和方向，再由部长和成员们共同设计的活动主题和方案，并协助教师开展校内的生物科技讲座与科技培训、校外的公益活动等。
三、结语
通过教育教学的实践，我认为生物科技活动与STEAM理念的各个要素密不可分。学生的每一份优秀生物科技作品都将生物学与其他科学、技术、工程、艺术、数学的融合。“生物科技团”的学生经过STEAM理念的生物科技活动四个阶段的锻炼，养成善于发现新问题和乐于尝试新方法的习惯，慢慢成长为学习成绩优异、知识面广、不耻下问、乐于创新、勇于挑战、敢于展示、综合素质高、社交技能强的“科技小创客”。在这研究的3年中，我所指导的学生在科技比赛中获奖层次和人数比过去有了明显的飞跃，共计获联合国奖项1个，省级奖项29个，成为我校科技教育的亮点，可见STEAM理念在初中生物科技活动的应用是有效可行的，值得进一步细化和推广。
参考文献：
[1]Steam Kids： 50 Science / Technology / Engineering / Art / Math Hands-On Projects for Kids，Anne Carey;Steam Kids Author Team，Left Brain Craft Brain，2016-09-13。
[2]刘志伟.青少年科技创新实践[M].清华大学出版社，2015（10）.
[3]（美）丹尼尔·平克.全新思维[M].高芳，译.浙江人民出版社，2013（5）.
【关键词】STEAM ;初中;生物科技活动
习近平总书记说过：“青年是祖国的前途、民族的希望、创新的未来。青年一代有理想、有本领、有担当，科技就有前途，创新就有希望。”我正朝着培养“科技小创客”的方向而努力，尝试以“问题为引导，多学科融合、体验中学习”的方式激发学生对“生物科技”创想的热情，培养拥有知识宽度和深度的科技小创客。经过3年的探索，我逐渐形成了一套STEAM生物科技活动的教学方法。我分阶段、分层次开展生物科技活动，构建“生物科技教育环”。“生物科技教育环”由“以优带新，激发兴趣;感官认知，拓展知识;专题研究，体验STEAM;委以重任，激发潜能。”4个环节构成，其中最后一个环节又成为第一环节“以优带新”的中坚力量，构成一个可不断提升的循环。经过培养的学生既能在各类科技比赛中获取优异成绩，又能在校内外的科技讲座担任传播科技知识的“小导师”，还能在世界环保交流大会或论坛等平台中有出色的表现。学生的表现验证了这套教学方法的有效性，下面以具体案例谈谈STEAM理念在初中生物科技活动中的应用。
一、理论依据
（一）STEAM与创客
STEAM代表科学（Science），技术（Technology），工程（Engineering），艺术（Art），数学（Mathematics）。STEAM理念就是集科学，技术，工程，艺术，数学于一体的综合教育。创客是指出于兴趣，努力将创意变为现实的人。他们既了解多门学科，拥有“知识宽度”，又能在某一科技领域进行深入研究，拥有“专业深度”。 “STEAM理念是创客文化与教育的结合，基于学生兴趣，以项目学习的方式，使用数字化工具，倡导造物，鼓励分享，培养跨学科解决问题能力、团队协作能力和创新能力的一种素质教育。”在科技活动中，跨学科的团队合作训练能让学生各方面的能力在短时间内得到更大的提升。
（二）生物科技活动
生命科学即生物学，是研究生命活动规律、生命的本质、生命的发育规律，以及各种生物之间和生物与环境之间相互关系的科学。生物科技活动是在生物领域中进行的科学技术系列活动。初中生物科技活动包括生物实验，观察、采集动植物和制作生物标本，栽培植物，饲养小动物，进行生物多样性和生态观察等等活动，可以更好地培养学生学习兴趣，拓宽知识，提高能力，发展特长和创新精神。
二、STEAM理念的生物科技活动中的应用
STEAM理念在生物科技活动的应用（表1）是按学生不同阶段的兴趣和智能发展而设计，需要分阶段（表2）、分层次（表3）培养学生。首先，教师让学生体验简单、有趣的科技活动，唤起探寻科学奥妙的热情。接着，学生先学习与生物科技相关的多门学科，再进行科学探究。探究过程是先发现身边的问题，经过重新调查后大胆设想解决方案，通过各种新技术进行实验、调查、分析、总结，形成研究成果。最后，学生的研究成果经过艺术加工以PPT、视频、网页等形式吸引大众的关注，通过各种信息平台才能扩大科普效果，对答如流的答辩才能让创意作品在高层次的科技比赛中得到认可。大型活动后，让“生物小精英”给初一新生进行经验分享。这样就能形成“生物科技教育环”，让生物科技教育水平逐步提升。
第一学习阶段：以优带新，激发兴趣
每个学期之初，我与“生物小精英”共同在校内开展有趣的生物科技活动。例如：《植物认种》。我们以“植物竞猜”游戏唤起学生热情，然后集中学习“科学方法”，再由优秀“生物小精英”们指导新生完成“任务卡”。
在互联时代，我推荐2款简单、易用、准确性高的认识植物的APP“形色”和“中国植物图像库”，帮助学生快速了解植物的知识。APP 1：形色使用方法：手机打开APP——拍照或选图——生成美图——保存——分享。APP 2：“中国植物图像库”使用方法：微信打开APP——点击“图片”——上传图片，获得植物资料，进一步校对资料。
“任务卡”是要求学生通过APP查到植物名称后，经过权威网页或书籍（如《植物志》）进一步校对信息的准确性，再制作一张“植物标牌”PPT。“植物标牌”（图1与图2）一般会介绍有植物学名（中文学名、拉丁学名、别名）、科和形态特征，如果想深入了解该植物，还可查找它的生长环境、地理分布、药用功效、花语（图3）等内容。学生还可通过细心观察与长期跟踪植物生长情况，发现植物适应环境经过千百万年来形成的有趣“植物智慧”（图4）。此过程能让学生深入了解该植物的形态特性和生活习性。我们会在学期中期举办“植物认种”大赛，以激发学生积极认识校内的各种植物，成长为“植物小达人”！
第二学习阶段：感官认知，拓展知识
感官认知阶段的培训是让学生了解多门学科，拥有“知识宽度”！我参考约瑟夫·柯内尔的“流水式学习法”：唤起热情、集中学习、亲身体验、分享灵感，重在让同学们在快乐的体验活动中掌握STEAM的基础知识。我设计了《探索标本争妍灵动的技巧》的生物科技活动，内容包括了彩虹花卉DIY、保色标本DIY、标本艺术DIY、叶脉艺术DIY、彩虹植物水晶、功能作品DIY等内容，里面的每个活动都有其独特的魅力！学生通过系列活动，循序渐进地掌握多种生物标本制作技术;还能发现工艺流程中的不足加以改进;培养艺术素养与创新能力;实现了创意物化。
第三学习阶段：专题研究，体验STEAM
专题研究阶段是选取某一专题开展研究性学习，让学生运用所学知识和技巧来重新综合，掌握STEAM在中的专题研究运用，培养“专业深度”。 生物专题科技活动类型大致分为调研实践、科学探究、科技创新3大类（表4）。学习流程是：学习小组选题——查新调查——科学探究过程——撰写成果报告——成果展示与评价。活动成果主要以研究报告、实验改进、技术优化、概念模型、实物类的小创作和小发明等方式呈现。
学生的每个生物科技创意作品都融合了STEAM的各个要素，是跨学科的知识融合、多种技术的综合应用、研究数据分析与检测、最后美化研究成果，并以PPT、海报、微视频等形式展示与宣传。
第四学习阶段：委以重任，激发潜能
我相信“失败乃成功之母！”生物科技团的学生经过一系列的STEAM科技活动培训后，他们在科学素养和综合能力有了很大的进步，在省级各类科技比赛中成绩优异，还能在自己喜欢的社团部门充分发挥自己的能力。我会从中挑选优秀成员担任社团各个部门部长。先给各个部门在指明任务和方向，再由部长和成员们共同设计的活动主题和方案，并协助教师开展校内的生物科技讲座与科技培训、校外的公益活动等。
三、结语
通过教育教学的实践，我认为生物科技活动与STEAM理念的各个要素密不可分。学生的每一份优秀生物科技作品都将生物学与其他科学、技术、工程、艺术、数学的融合。“生物科技团”的学生经过STEAM理念的生物科技活动四个阶段的锻炼，养成善于发现新问题和乐于尝试新方法的习惯，慢慢成长为学习成绩优异、知识面广、不耻下问、乐于创新、勇于挑战、敢于展示、综合素质高、社交技能强的“科技小创客”。在这研究的3年中，我所指导的学生在科技比赛中获奖层次和人数比过去有了明显的飞跃，共计获联合国奖项1个，省级奖项29个，成为我校科技教育的亮点，可见STEAM理念在初中生物科技活动的应用是有效可行的，值得进一步细化和推广。
参考文献：
[1]Steam Kids： 50 Science / Technology / Engineering / Art / Math Hands-On Projects for Kids，Anne Carey;Steam Kids Author Team，Left Brain Craft Brain，2016-09-13。
[2]刘志伟.青少年科技创新实践[M].清华大学出版社，2015（10）.
[3]（美）丹尼尔·平克.全新思维[M].高芳，译.浙江人民出版社，2013（5）.