STEAM理论与高中生物实验教学 论文

STEAM理论与高中生物实验教学

摘要：生物实验是引领学生观察生命现象、了解生命规律、探究生命内涵的关键途径，更是发展学生思维、理解、认知能力的重要铺垫。而很多生物实验的开展，

必然离不开辅助性实验方案、设备、素材、条件等因素的助力，更离不开学生的动手、动脑、用心探究与体验。只有将学生的各方面能力、素质、意识等充分融

入实验领域，生物实验的预设目标便会逐步达成，学生的认知需要也会获得充分满足。STEAM理论是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、

艺术或人文（Art）、数学（Mathematics）的总称，其旨在通过对跨学科学习方法的应用，使学生在学科整合与认知创新中开展知识学习，获得能力强化。而实

现STEAM理论与高中生物实验教学的深度融合，紧密衔接，不仅有助于教学效能的提升，而且可培养学生的实验操作、观察分析、表达交流、分享合作、创新思

维等能力，更利于高中生物实验预设目标的达成。基于此，教师在开展高中生物实验时，应以STEAM理论为引领，来构建实验方案，落实实验指导，改进实验策

略，为学生提供更多实践应用、创新创造、跨学科学习的机会。以促使其在STEAM理论的助力下，更好学习生物知识，全面塑造核心素养。

关键词：STEAM理论；高中生物；实验教学高中生物涉及的很多知识、内容、问题等，都与学生生活实际关联比较密切，

且对学生动手操作、实践探究提供了铺垫。而生物实验的开展，不仅有助于加深学生对教学内容的理解与掌握，而且更利于课堂教学质量的提高。但是，就目前

很多高中生物实验的开展现状来看，由于教师对实验的地位与作用认识不足，以致很多生物实验的推进，与诸如数学等学科的关联不够密切，严重影响了学生思

维的深度与广度，且不利于学生核心素养的塑造。此外，很多生物实验教学的实施，并未彻底摆脱教材内容的束缚，仅仅按照预设方案、预定目标推进，对学生

人文涵养、操作技能、科学态度的培养，也带来了不利影响。而实现STEAM理论与高中生物实验的有机结合，则可以有效克服传统实验教学的诸多不足与缺憾，

且更利于学生认知发展需要的满足。因此，教师在高中生物实验中渗透STEAM理论时，应以学生认知实际为基础，并结合具体教学内容与预设实验目标，将与科

学、技术、工程、艺术或人文、数学等有关的实验思想、理念、策略等迁移至生物实验领域。促使学生在自主探究、深度实践、操作应用、创新创造中领悟生物

实验内涵，获得认知能力发展，为提升高中生物实验教学效能，促使学生生物学科核心素养塑造而奠基铺路。

一、创新实验设计策略，培育学生科学素养现行初中生物教材中引入的很多实验，都具有很强的典型性、代表性。而通

过对这些实验的深入研究与充分把握，找到新的实验思路，并在创新与创造中助力于学生科学素养的培育，并成为新时代高中生物实验教学中践行STEAM理论的

必然导向。因此，教师可借助“项目创新导学”的方式，以项目为主线，教学目标为引领，来强化对学生实验操作、探究、分析等能力的培养。使学生在开展实

验中获得科学精神、科学意识、科学素养的发展。而且，面对不同的实验项目驱使，学生的思维也会得到进一步激活，更利于对高中生物实验的创新与优化。例

如，在开展“酵母细胞固定化”实验中，教师即时引入“项目创新导学”策略，和学生一起确立实验项目课题：酵母细胞固定化的制备；开展项目任务设计：海

藻酸钠的配置、活化酵母细胞、如何固定化、如何混合、发酵的条件、对实验结果进行观察；项目实验的推进：课前做好实验准备，编制实验方案，组建实验团

队；项目评价的实施：团队之间的互评，团队内成员之间的个人自评，生成结果的综合评估。使学生在系统、完备的实验项目驱使下，获得科学素养的发展。

二、借助信息技术引领，提升学生技术素养现代信息技术的快速发展，为高中生物演示、模拟、仿真实验的开展提供了

铺垫，而且可以使学生在直观感知、模拟操作中进一步提升其技术素养。因此，为了切实增强实验操作的精准度、精细化、实效性，教师可借助对信息技术的运

用，就实验中需要注意的操作要领、细节、重点等予以指引与干预，以避免实验谬误的发生，来减少实验误差，以实现对学生技术素养的培育。例如，在开展“比

较

H

O

在不同条件下的分解”实验中，针对学生在操作上可能遇到的困惑、出现22的问题等，教师可在实验前期就一些需要着重注意的事项、要点等录制成实验微

课，在实验操作前组织学生集中观摩，并通过暂停、快进、回放等途径，来引起学生的注意，为确保实验的安全性、针对性而提供铺垫。此外，教师还可通过对

一些由于操作不恰当、不规范而诱发的危险实验案例的展示，以进一步强化学生的技术素养塑造。使传统的实验教学模式的得以突破，让学生在更为鲜活、形象、

直观的实验操作引领下，获得认知迁移，增强技术素养。三、依托模型展示手段，强化学生艺术素养

为了切实发展学生对自然界的感悟力，使其对人与自然和谐共生获得深入领悟，以不断提升其人文涵养、艺术修养，教师可通过对诸多精致、精美、精巧的

实验模型的引入，组织学生开展思考、进行操作、积极尝试，以提升实验教学实效，落实对学生艺术素养的培育。而且，面对不同的实验模型驱使，学生的实验

兴趣、认知也会得到进一步发展，更利于其认知需要的满足。例如，在完成“DNA的结构与特性”教学后，教师可在课堂即时引入关于设计“DNA双螺旋结构”的

模型制作实验。教师可引导学生在已有模型的辅助下，利用7种不同色彩的硬纸板来开展操作。用2中颜色的硬纸板代表五碳糖（制作成五边形），4中色彩的

硬纸板代表含氮碱基（按照碱基互补配对原则制作成相应的带缺口的长方形），领域一种颜色则代表磷酸（制成圆形），应铁丝来代表化学键。以帮助其在模型

制作中理解DNA分子的两条链反向平行等特性。并借助问题：DNA为什么能作为遗传物质？其稳定性时怎样体现的？对于其多样性、特异性如何理解？使学生在

操作与思考中获得认知升华，来实现对其工程素养、艺术素养等基本意识的强化。四、结论

总之，STEAM理论在高中生物实验教学中的深度应用，不仅提升了教学效能，而且促进了学生全面发展，且对于实验作用的发挥，有着极为重要的现实意义。

同时，受到STEAM理论的驱使，源自实验教学领域的诸多问题、缺憾、谬误等也会得到全面消除，更利于学生对生物实验现象、原理、结论等的内化。因此，教

师在高中生物实验教学中渗透STEAM理论时，应切实强化对具体实验方案、项目、任务、定位等解析与研究，并因此为载体，来改进实验方案、调控实验手段、优

化实验途径，以全面提高生物实验的针对性、实效性、科学性，让学生在积极参与、深度探索、踊跃实践、自主创新中获得认知蜕变，来促进学生认知能力的充

分发展，以切实凸显高中生物实验的教育作用与育人功能。参考文献：

[1]王增光.基于STEM

理念的高中生物实验教学改进策略——以“探究环境

因素对光合作用强度的影响”为例[J].教师,2021(15):4