基于STEM理念的高中生物实验教学改进策略

张华容

摘要：高中生物学科具备较强的实践性，通过科学的实验设计能够辅助教学效果的进一步提升。STEAM理念在教学过程中的应用能够实现对于学生更加全面综合的培养，从多学科的角度提升教学效果。基于STEAM理念对于高中生物实验教学进行改进，能够通过实验过程对于学生的多方面的能力进行培养。本文针对基于STEAM理念的高中生物实验教学改进策略进行探究，希望能够不断优化高中生物实验教学效果。

关键词：STEAM理念;高中生物;实验教学

STEAM理念作为一种科学的教育理念，通过挖掘不同学科知识中存在的联系从而对于多学科内容体系进行有效的整合，实现对于学生综合能力的培养。在高中生物实验教学的过程中应用STEAM教育理念能够为学生提供实验学习的多样性视角，使得学生能够从更加综合的角度探究环境因素对于光合作用强度产生的影响，提升学生的生物学习效果。

一、明确实验原理

"探究环境因素对光合作用强度的影响"这一内容是人教版高中生物必修一中的重要内容，这一单元内容的学习需要借助于实验的方式进行，从而提升学生对于光合作用内容的整体认知。实验过程开始前教师首先需要对于光合作用的理论知识体系进行讲解，可以借助于生活场景中进行内容导入。光合作用对于植物生长有着重要的影响，充足的光合作用是植物生长的必要条件。如果粮食生长过程中的光合作用太弱，那么必定不会有很好的收成。环境中二氧化碳浓度、土壤水分、光照以及温度等都会对于光合作用的强度产生影响，如何确定环境因素对于光合作用造成的影响，然后通过针对性的调整提升光合作用的效果呢？那么就需要对于环境当中存在的影响光合作用效果的因素进行发掘，然后通过进行相应的调整，有效的提升植物的光合作用，从而促进植物生长或者粮食增产。

本次实验的原理是光合作用的强度可以通过测量一定时间内原料消耗后产物生成的数量实现定量表示，通过控制变量的方式对于不同条件下叶片上浮数量从而确定氧气的生成量，实现对于植物光合作用测定。通过理解实验过程中应用的科学原理，并且通过实验过程验证这一科学原理，能够使得学生通过实践的方式加深对于这一原理的认知，达到预期的实验效果。

二、规范实验技术

科学研究的基础建立在规范的实验流程之上[1]。本次实验针对环境中二氧化碳浓度对于光合作用强度的影响进行探究。实验过程中首先将叶片细胞中存在的气体进行排出，使得叶片能够深入水底。只有将叶片细胞中的空气彻底排出，叶片才会沉入水底。排出叶片空气的方法可以采用真空渗水法，使用注射器不断抽取叶片中的空气，使得叶片能够沉入水下。在光合作用的过程中，植物会对于环境中的二氧化碳进行吸收，然后向外排除氧气，氧气在水中具有较低的溶解度，因此随着光合作用而产生的氧气会逐渐积聚在叶片间隙，随着氧气的增加，叶片会逐渐上浮，通过对于叶片上浮的时间以及数量进行测算，从而确定植物光合作用的强弱。通过对于实验技术的探究，能够帮助學生规范实验操作，并且进行对于实验技术进行探究。

三、设计实验流程

实验流程需要选取合适的植物。试验过程使用到的材料以及实验用具主要包括打孔器、烧杯、NaHCO3溶液、台灯等。在校园中就地取材，选取具有完整叶片的绿叶，然后使用打孔器取下相同规格的圆形叶片，打孔的过程中要选取距离叶片主脉较远的部位，以免影响实验效果。在完成打孔操作以后，使用真空渗水法对于叶片中的空气进行抽取，使得叶片能够沉入水中，将完成打孔操作以后的圆片置于黑暗环境中。选择三个规格相同的烧杯分别张贴一、二、三的标记，并且在三个烧杯中添加40ml的清水。在其中一号、二号烧杯中添加30mlNaHCO3溶液。烧杯处理结果如表1所示。

针对实验流程进行设计，能够对于学生的逻辑思维能力以及实验体系认知进行培育，通过实验流程提升学生对于变量控制等生物试验方法的理解与掌握。

四、回收试验数据

通过对于实验数据进行收集，一号烧杯在添加NaHCO3溶液，并且光照强度更高的情况下，五分钟内有2枚叶片上浮，十分钟内有5枚叶片上浮，十五分钟内有9枚叶片上浮。二号烧杯在添加NaHCO3溶液，光照条件稍差的情况下，五分钟内有1枚叶片上浮，十分钟内有3枚叶片上浮，十五分钟内有6枚叶片上浮。三号烧杯未添加NaHCO3溶液，光照条件更好，五分钟与十分钟均未有叶片上浮，在十五分钟内有1枚叶片上浮。

实验数据包含多种方式，需要学生通过多样化的表现手法将实验数据进行艺术性的表达。回收试验数据的过程可以对于学生的综合能力进行培育，按照实验数据撰写对应的实验报告，既能够加深学生对于实验原理以及实验结果的认知，也能够锻炼学生的表达能力[2]。

五、总结实验数据

针对实验结果进行分析，一号烧杯与二号烧杯添加NaHCO3溶液情况相同的，变量条件为光照强度。在光照强度的差异下，这两个烧杯的叶片上浮情况具备明显的差别。一号烧杯的光照强度更高，整体的叶片上浮数量更多，二号烧杯的光照强度相对于一号烧杯更低，叶片上浮的情况和一号烧杯具备明显的差异，针对一号烧杯和二号烧杯叶片上浮数据进行分析，可以得出光照强度对于植物光合作用强度有着重要的影响。

三号烧杯与一号烧杯的光照强度相同，但是三号烧杯并未添加NaHCO3溶液。相较于一号烧杯而言，三号烧杯叶片上浮情况最差。这一数据表明NaHCO3溶液对于植物光合作用的强度会产生影响。

结束语

"探究环境因素对光合作用强度的影响"作为高中生物重要的实验内容环节，对于这部分内容的学习能够有效提升学生对于生物知识的理解以及开展生物实验的能力。将STEAM理念应用于"探究环境因素对光合作用强度的影响"试验过程中，能够使得实验过程从科学、技术、工程、艺术以及数学这五个方面对学生进行综合培养，提升生物教学的效果。

参考文献：

[1]张恒泽.STEAM理念在高中生物学实验教学中的应用例析[J].生物学教学，2019，44（4）：43-45. DOI：10.3969/j.issn.1004-7549.2019.04.019.

[2]王菁.“探究环境因素对光合作用强度的影响”实验教学设计[J].生物学教学，2018，43（8）：63-64. DOI：10.3969/j.issn.1004-7549.2018.08.030.