STEAM视野下初中生物教学的创新实践和反思——以“调查周边环境中的生物”为例

曾庆国 （佛山市华英学校 广东佛山 528000）

1 STEAM理念

STEAM 是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）和艺术教育（Art）的简称，其理念强调对科学、技术、工程、数学和艺术五个领域的交叉融合及其运用能力，重视实践，打破学科界限，有别于传统的单学科、重书本知识的教育方式。STEAM具有跨学科、趣味性、体验性、情境性、协作性、设计性、艺术性和技术增强性九个核心特征。STEAM教育理念是当前国际上颇有影响力的教育思想之一，对指导初中生物教学实践有着积极的意义。

2 STEAM理念下的初中生物教学

《义务教育生物课程标准（2011版）》（以下简称新课标）指出：生物科学经历了从现象到本质、从定性到定量的发展过程，并与工程技术相结合，对社会、经济和人类生活产生越来越大的影响。随着与物理学、化学、数学以及其他各学科之间不断交叉、渗透和融合，生物科学已经日益呈现出主导学科的地位。这说明初中生物的课程理念与STEAM理念是一致的，生物学与多种学科交叉融合，在生活中有很多应用。STEAM理念下的初中生物教学应该围绕与技术、工程等与实践相关的内容展开，以能力培养为导向，鼓励学生的动手实践。教师通过STEAM理念，在教学活动中融合各学科领域，应用技术、工程、数学、艺术等促进学生的学习，可以帮助学生提高收集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力，以及交流与合作的能力。

3 传统教学的不足和对策

“调查周边环境中的生物”是人教版《生物学》七年级上册第一单元第一章第二节的内容，教材的设计目的是通过调查，认识周边环境中的生物，进一步认识生物与非生物的区别。新课标倡导探究学习，调查是科学探究的常用方法之一，所以本节教学的重心在“调查”这一活动上。由于教学活动的主体部分是在户外（一般在校园）进行，因此教师在设计教学时需要关注活动的组织。本节课通过对周边环境中生物的调查，使学生认识并掌握调查的一般方法，通过对调查到的生物进行分类，帮助学生理解生物的特征，激发学生学习的兴趣。

3.1 传统教学的难点

本节课的教学大多采用学生分组设计活动方案，学习小组设计调查路线和校园生物种类的调查记录表等，进行调查活动，再对调查结果进行分类，最后进行展示总结。由于内容较多，课时较紧，学生对动植物种类的认识还比较少，无法完全记录其名称，教师很难在户外的分组教学中指导全部的小组，进一步加大了学生学习的难度，降低了教学效果。部分教师往往会结合标本制作、动植物检索、校园挂牌等课外活动进行教学的拓展延伸。在这样虽不失为一种方法，但却没有解决问题的关键：学生缺少快速识别动植物的工具。

3.2 “形色”APP的应用

随着移动互联网和大数据行业的快速发展，拥有良好体验的教育APP应运而生，为教学活动提供了便利。经过多次的实践，笔者发现基于安卓（Android）或苹果iOS系统的“形色”等植物识别的App能帮助学生快速识别植物，这就为本节课的创新实践提供了条件。这些App安装后无需注册即可使用（注册后可保存识别植物的路径）。使用时点击屏幕下方中间的“拍照图标”，然后出现取景框，将取景框对准植物后拍照1秒内（视网速而定）即可分析出所拍植物的名称，点击“详情”后出现该植物的简介。如，“形色”App还提供对图片植物的识别，只需将该图片导入手机或平板（仅限安卓平板）的相册，点选后即可识别植物，也可直接对图片进行拍摄来识别，给教学带来极大的便利。在识别率方面，经笔者对校园、公园、野外的100棵植物进行识别，在光线充足，成像清晰的情况下，测试结果见表1。

表1 “形色”APP识别植物的数据

可见，“形色”App在校园和公园的植物识别率较高，校园可以作为合适的教学环境。

4 STEAM视野下的创新实践

STEAM课程的常见教学模式是“基于项目的学习（Project-based Learning）”，这种学习主要由基本问题、项目设计、工作计划、项目管理、最终产品和评价反馈六个因素构成。“基于项目的学习”让学生主动参与到了项目中来解决有价值的问题，自主完成学习，得到成果并进行展示交流，实现了课堂的重构，能够取得比传统课堂更好的成绩，并提升了创造性解决问题的能力。基于这种模式，结合课时、教材、教学设备等因素，笔者将“调查周边环境中的生物”一课设计如下。

4.1 教学目标

（1）说出调查的一般方法，初步学会做调查记录，并将所调查的植物进行统计、归类。

（2）学会使用“形色”等App识别校园植物，尝试描述校园的植物和它们的生活环境，培养调查实践以及分工合作的能力。

（3）通过调查、交流、合作、评价等途径，关注生物的生存状况，体验植物与人类的关系，从而增强保护植物资源的意识。

4.2 教学策略与手段

本课采用“项目教学”的模式，把“校园植物AR设计”作为一个项目进行教学。其中项目教学的“调查校园植物”阶段2学时，按正常的教学进度实施，另外三个阶段“植物名片AR制作（用Aurasma这一App实现）、校园植物分布平面图、校园植物AR图”通过综合实践活动完成。

4.3 教学过程

4.3.1 准备阶段

教学用具：调查表、笔、移动终端（主流智能手机或安卓平板）。

教学软件：用移动终端提前下载“形色”APP和手机QQ。

4.3.2 活动环节（表2）

表2 STEAM理念下教学内容的重构

4.3.3 实施阶段（第一课时）

4.3.3.1 实物激趣，导入新课

教师展示美丽针葵、散尾葵、仙人球、银边草、风车草五种植物的实物盆景，开展辨认植物的学生小组竞赛。大部分学生小组识别不全。然后，教师介绍“形色”App的用法，让学生尝试使用安卓平板的“形色”App识别这五种植物，并提醒学生关注植物的名称、形态特征、生活环境、数量、生长情况等资料，鼓励学生用“形色”App这个工具到学校植物园调查这五种植物，并提出问题：什么是调查？怎样调查？调查什么？

设计意图：通过使用“形色”App激发学生学习的兴趣，以问题引入本节课的主题。

4.3.3.2 调查的基本步骤和方法

教师以调查全校戴眼镜的学生数为切入点，引导学生根据经验说出在调查时需要做的具体工作，然后指导学生阅读课本，学习调查的具体方法，并通过制定调查方案、设计调查记录表归纳出调查的一般方法及注意事项。教师重点提出美丽针葵和散尾葵两种比较相似的植物，让学生学会实地观察它们相同的特征和不同的特征，以区分不同的植物并对植物进行分类。

设计意图：制定调查方案，为进一步做好校园植物的调查做准备。

4.3.3.3 调查方案的实施

采用任务驱动的教学策略，教师布置调查记录的要求和调查区域，学生根据所设计的调查路线，利用“形色”App记录校园各种植物的名称、形态特征、生活环境、数量、生长情况等资料，分组填写调查记录表。教师可以在第一学时后组织学生打印植物名片，并对植物挂牌。调查前和调查过程中，教师应该提醒学生注意安全第一，并注意引导学生爱护生物资源。

设计意图：培养学生实践的能力，使学生在调查过程中真正体会科学调查的一般步骤，深刻理解生物与环境的关系，增强学生爱护环境、爱护生物的意识。

4.3.4 总结阶段（第二课时）

各小组展示调查结果（PPT），并进行汇报，教师以观察者身份参与项目活动成果展示与汇报，然后将8个小组的校园植物分布平面图（区域）合并成一幅校园植物分布总平面图。小组的总结汇报提高了学生的思维能力、表达能力和创造力，同时更好地认识植物，增强了保护植物的意识。

4.3.5 评价建议

教师应鼓励学生的自评与组内互评，把重点放在小组学习的评价，采用形成性评价与终结性评价相结合的方法，鼓励学生的自主学习和合作学习。本次教学，教师采用表3的评价量表，并通过移动终端实现快速有效的评价（图1），及时反馈给学生，增强学生学习的自信心，进一步激发学生学习生物学的兴趣与动力。

表3 调查活动评价量表

图1 移动终端的评价量表

5 实践反思

这节课结合STEAM把“调查校园植物”作为一个“项目”进行教学，突破了传统的教学模式，利用了移动学习的方便灵活性，建立了STEAM学科的联系。学生根据教师的引导设计调查活动方案，在活动中利用现代科技高效体验和学习，从而发现和解决问题，并在汇报活动中表达自我、展示自我。实践证明，STEAM视野下的项目教学不仅能很好地落实教学目标，而且有助于教师转变教育观念和教学行为，从单纯的知识传递变为学生的主动学习，激发了学生的学习兴趣，促进了学生的自主学习和合作学习，拓展了学生的学科知识，改善了学生的知识结构，提高了学生的学科素养。