STEM教育理念

與生物學(xué)教學(xué)融合STEM教育理念

與生物學(xué)教學(xué)融合1研究背景1STEM教育與5E教學(xué)模式、證據(jù)導(dǎo)向教育關(guān)系3STEM教育必要性2STEM教育生物教學(xué)案例4目錄CONTENTS研究背景1STEM教育與5E教學(xué)模式、證據(jù)導(dǎo)向教育關(guān)系3ST201STEM研究背景介紹01STEM研究背景34研究背景1培養(yǎng)高質(zhì)量人才培養(yǎng)復(fù)合型人才實踐能力與問題解決能力STEM教育理念是一種相對新穎的教育理念，旨在培養(yǎng)具備綜合素質(zhì)的高質(zhì)量人才大數(shù)據(jù)時代背景下，科技創(chuàng)新越來越受到重視，社會更需要擁有科技、工程等綜合知識背景的復(fù)合型人才。隨著生物學(xué)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，學(xué)校教學(xué)中生物學(xué)教學(xué)的成果也日益受到重視。STEM教育則關(guān)注在“雜亂無章”的學(xué)習(xí)情境中強(qiáng)調(diào)學(xué)生的實踐能力與問題解決能力?？鐚W(xué)科學(xué)習(xí)是培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力最重要的途徑，絕對不能忽視。41培養(yǎng)高質(zhì)量人才培養(yǎng)復(fù)合型人才實踐能力與問題解決能力STE4一頂層設(shè)計《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》責(zé)任擔(dān)當(dāng)實踐創(chuàng)新人文底蘊(yùn)科學(xué)精神學(xué)會學(xué)習(xí)健康生活全面發(fā)展的人文化基礎(chǔ)社會參與自主發(fā)展總體框架一頂層設(shè)計《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》責(zé)任擔(dān)當(dāng)人文底蘊(yùn)學(xué)會學(xué)習(xí)全56課程標(biāo)準(zhǔn)1《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版〉》 （簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）中明確指出：“要求生物學(xué)課程的教學(xué)過程中以從生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任等方面發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)為宗旨，充分體現(xiàn)生物學(xué)的學(xué)科特點和價值，高度關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)中的參與程度，幫助學(xué)生通過探究性學(xué)習(xí)活動或完成工程學(xué)任務(wù)，加深對生物學(xué)知識的理解，進(jìn)而用所學(xué)知識解決現(xiàn)實生活中遇到的問題。”。6課程標(biāo)準(zhǔn)1《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版〉》67課程標(biāo)準(zhǔn)1LOREMIPSUMDOLORSITAMETCONSECTETUER教學(xué)過程重實踐，要求學(xué)生通過探究性學(xué)習(xí)活動或完成工程學(xué)任務(wù)，加深對生物學(xué)概念的理解，提升知識的能力。有助學(xué)生從學(xué)習(xí)生物學(xué)的過程中審視學(xué)科的本質(zhì)學(xué)科分叉和知識融合是教育改革的關(guān)鍵，高中不再文理分科，開放學(xué)生學(xué)科的自主選擇，學(xué)科之間必然走向融合，培養(yǎng)全面發(fā)展的人才成為可能。7課程標(biāo)準(zhǔn)1LOREMIPSUMDOLORSITAM7課程理念基本理念學(xué)科素養(yǎng)為核心課程內(nèi)容少而精教學(xué)過程重實踐學(xué)業(yè)評價促發(fā)展“重實踐”的環(huán)節(jié)中必然會涉及超越學(xué)科本身的知識和能力的要求，老師要適當(dāng)將跨學(xué)科知識和技能融入實踐活動，特別是將“科學(xué)、技術(shù)、工程學(xué)和數(shù)學(xué)”STEM整合到實踐活動中課程理念基本理念學(xué)科素養(yǎng)為核心課程內(nèi)容少而精教學(xué)過程重實踐學(xué)802STEM教育通識學(xué)習(xí)02STEM教育通識學(xué)習(xí)9STEM教育三個核心要素情境學(xué)習(xí)工程設(shè)計科學(xué)探究真實情境設(shè)置、問題凸顯引發(fā)學(xué)生深度思考自主設(shè)計實驗方案，科學(xué)建模實驗實施、科學(xué)論證、、反思過程、分析數(shù)據(jù)、對證據(jù)預(yù)測、解釋、分享實驗成果STEM教育三個核心要素情境學(xué)習(xí)真實情境設(shè)置、問題凸顯引發(fā)學(xué)10“S”即科學(xué)，是一個建立在可檢驗的解釋和對客觀事物的形式、組織等進(jìn)行預(yù)測的有序的知識的系統(tǒng)，我們現(xiàn)在所學(xué)習(xí)的知識便是科學(xué)，科學(xué)是我們學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。回答是什么和為什么?！癕”即數(shù)學(xué)，是研究數(shù)量、結(jié)構(gòu)、變化、空間以及信息等概念的一門學(xué)科，從某種角度看屬于形式科學(xué)的一種“T”即技術(shù)是解決問題的方法及方法原理，是指人們利用現(xiàn)有事物形成新事物，或是改變現(xiàn)有事物功能、性能的方法，一旦掌握，便會成為個人終身財富?；卮鹱鍪裁?、怎么做“E”即工程這一概念于18世紀(jì)在歐洲被創(chuàng)造，在人類文明逐漸發(fā)展過程中，工程逐漸發(fā)展成一門獨立的學(xué)科02STEM教育STEM教育理念理念科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)STEM教育理念STEM“S”即科學(xué)，是一個建立在可檢驗的解釋和對客觀事物的形11STEM取向的課程構(gòu)架工程科學(xué)技術(shù)數(shù)學(xué)STEM取向的課程構(gòu)架工程科學(xué)技術(shù)數(shù)學(xué)12STEM教育理念即是STEM教育實施的思想觀念指導(dǎo)，能夠正確地反映STEM教育的本質(zhì)和特征，滲透于整個STEM教育的過程中。在生物學(xué)實驗教學(xué)中滲透STEM教育理念，更能體現(xiàn)生物學(xué)的自然科學(xué)本質(zhì)，與物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)等學(xué)科相融合，旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，完成工程學(xué)任務(wù)，提高生物科學(xué)素養(yǎng)STEM教育是一種付諸實踐的思考STEM教育與STEM教育理念STEM教育理念即是STEM教育實施的思想觀念指導(dǎo)，13作品開發(fā)取向科學(xué)探究取向STEM教育分類作品開發(fā)取向科學(xué)探究取向STEM教育分類14

STEM教育的

兩種取向

STEM教育的

兩種取向

15【課件】STEM教與生物學(xué)課程融合16

STEM教育的四種方法

正向項目教學(xué)、逆向工程教學(xué)、糾錯教學(xué)以及科學(xué)探究。

STEM教育的四種方法

正向項目教學(xué)、逆向工程教學(xué)、17

基于正向項目教學(xué)的STEM教育基于逆向工程教學(xué)的STEM教育基于糾錯教學(xué)的STEM教育基于科學(xué)探究的STEM教育強(qiáng)調(diào)以項目活動為依托組織教學(xué)內(nèi)容，以學(xué)生為主體開展教學(xué)活動，以可視化和多樣化的學(xué)習(xí)成果評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。。實施過程一般分五個階段：作品使用與工程分析、作品分解與復(fù)原、再設(shè)計與微創(chuàng)新、原型制作或產(chǎn)品再造、比較評估與反思。四個階段：玩與觀察、分析可能的原因、確定糾錯的起點、糾錯與測試。。從生活中的科學(xué)問題出發(fā)，制訂科學(xué)探究方案，開展科學(xué)探究實踐并收集數(shù)據(jù)，利用程序設(shè)計或其他數(shù)據(jù)統(tǒng)計軟件分析數(shù)據(jù)，使學(xué)生在習(xí)得跨學(xué)科知識、科學(xué)的思維過程與方法的同時，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力03STEM四種形式

基于正向項目教學(xué)的STEM教育基于逆向工程教學(xué)的STEM教1802010403跨學(xué)科性STEM理念很好地彌補(bǔ)了分科教育逐漸凸顯的弊端，淡化了學(xué)科之間的

設(shè)計性引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計問題和項目，并研究實驗方案來解決，學(xué)生通過主動參與、設(shè)計創(chuàng)新方案以及實際操作探究來構(gòu)建生物學(xué)知識體系情境性生物教學(xué)中滲透STEM教育理念就是要求教師將生物學(xué)科與真實情境結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生在分析、解決、創(chuàng)新、設(shè)計問題的時候開放思維，并且能將知識與真實的情士在聯(lián)系在一缸，將所學(xué)的知識運(yùn)用到解決牛活實際問題當(dāng)中。動態(tài)性生物具有生命性、動態(tài)性，基于STEM的生物學(xué)教學(xué)在課程內(nèi)容的選擇、實施、評價過程中形式多樣豐富，也表現(xiàn)出動態(tài)性；?；赟TEM教育理念的生物學(xué)教學(xué)有以下幾個特點02010403跨學(xué)科性設(shè)計性情境性動態(tài)性基于STEM19STEM教育目的代替純科學(xué)教育（物理、化學(xué)、生物、地理）加深對科學(xué)理論的理解，注重知識理解、推理、應(yīng)用----活性知識增強(qiáng)人文素養(yǎng)，形成健康的價值觀反映了社會或個體對文化精神的追求人文積淀、人文情懷（人的生存與發(fā)展、幸福）、審美情趣培養(yǎng)理性思維，提升科學(xué)實踐能力、科學(xué)原理和方法、事實和證據(jù)、解決問題養(yǎng)成主動學(xué)習(xí)的意識，終生學(xué)習(xí)的意識和能力STEM教育目的代替純科學(xué)教育（物理、化學(xué)、生物、地理）20當(dāng)前STEM教育中存在的典型問題課堂上過分關(guān)注技術(shù)而不遵循教育規(guī)律12學(xué)生只會模仿老師的操作而沒有真正體驗到知識獲得的過程3.缺乏基于證據(jù)進(jìn)行推理的過程，學(xué)生的科學(xué)意識不強(qiáng)4.缺少過程性數(shù)據(jù)來驗證學(xué)生的創(chuàng)新學(xué)習(xí)能力提升以及創(chuàng)新學(xué)習(xí)的發(fā)生5.缺少對知識掌握水平和能力素養(yǎng)的評估導(dǎo)致STEM教育淪為一種職業(yè)技術(shù)培訓(xùn)當(dāng)前STEM教育中存在的典型問題課堂上過分關(guān)注技術(shù)而不遵循教2103STEM教育與5E教學(xué)模式、證據(jù)導(dǎo)向的STEM教育03STEM教育與5E教學(xué)模式、證據(jù)導(dǎo)向的STEM教育225E教學(xué)模式是在適用于科學(xué)探究的基礎(chǔ)上構(gòu)建的，基于建構(gòu)主義理論和概念轉(zhuǎn)變理論的的探究式教學(xué)模式l，它包括引入（Engagement）、探究（Exploration）、解釋（Explanation）、精制（Elaboration）和評價（Evaluation）五個環(huán)節(jié)，所以又稱為5E學(xué)習(xí)5E教學(xué)模式

5E教學(xué)模式是在適用于科學(xué)探究的基礎(chǔ)上構(gòu)建的，基于建構(gòu)主23引入

探究評價精制

解釋

5E教學(xué)模式是一種探究式的教學(xué)方式，以問題為導(dǎo)向，而問題化學(xué)習(xí)也是STEM教育理念的一種實踐模式，所以運(yùn)用SE教學(xué)模式進(jìn)行生物學(xué)教學(xué)，在一定程皮上能夠凸顯STEM教育理念情境主體和中心表達(dá)和交流遷移拓展反思引入 探究5E教學(xué)模式是一種探究式的教學(xué)24基于證據(jù)的學(xué)習(xí)包含兩層涵義：一是指通過運(yùn)用各種證據(jù)來反映學(xué)習(xí)過程并呈現(xiàn)學(xué)習(xí)結(jié)果，通過證據(jù)的呈現(xiàn)幫助教師判斷學(xué)生是否真正發(fā)生了有效的學(xué)習(xí)，通過證據(jù)的運(yùn)用幫助教師及時調(diào)整教學(xué)以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果，通過動態(tài)、長期的過程性證據(jù)證明個體的能力和學(xué)習(xí)績效的持續(xù)性變化過程，由此發(fā)現(xiàn)教育教學(xué)規(guī)律。二是它強(qiáng)調(diào)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中運(yùn)用一系列證據(jù)完成科學(xué)探究任務(wù)和解決實際問題基于證據(jù)的學(xué)習(xí)內(nèi)涵基于證據(jù)的學(xué)習(xí)包含兩層涵義：一是指通過運(yùn)用各種證據(jù)來反映學(xué)習(xí)251注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)意識和科學(xué)素養(yǎng)2關(guān)注對學(xué)生能力層面的評價3強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)結(jié)果的可檢驗性4符合大數(shù)據(jù)和人工智能時代的發(fā)展方向。02基于證據(jù)的學(xué)習(xí)特征1注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)意識和科學(xué)素養(yǎng)2關(guān)注對學(xué)生能力層面的評價26證據(jù)導(dǎo)向的STEM教學(xué)模式從解決一個問題或進(jìn)入一個項目開始，到找到該問題的解決方案或者完成一件最終的“人工制品”，在這個過程中反映學(xué)生學(xué)習(xí)過程和成果的所有數(shù)據(jù)、材料等都可以作為學(xué)習(xí)的證據(jù)。學(xué)習(xí)證據(jù)既是學(xué)生解決問題的線索，也是評價學(xué)生學(xué)習(xí)過程的依據(jù)。對于教師，根據(jù)STEM教育的跨學(xué)科整合性和基于證據(jù)的學(xué)習(xí)理論，在設(shè)計“問題或項目”時應(yīng)注重知識的內(nèi)在邏輯以及證據(jù)的意識，即注重“問題或項目”背后所包含的多門學(xué)科知識之間的聯(lián)系，新知識與學(xué)習(xí)者已有的先驗知識之間的聯(lián)系，以及與真實問題或項目之間的聯(lián)系，幫助學(xué)生對知識進(jìn)行生活化、情境化和社會化，使得其學(xué)到的知識不是孤立、僵化的，而是靈活、有關(guān)聯(lián)的。對于學(xué)生，在學(xué)習(xí)STEM課程期間需要有深度認(rèn)知投入的學(xué)習(xí)，包括理解不同知識之間內(nèi)在的邏輯關(guān)系，理解問題和邏輯背后所包含的學(xué)科知識和科學(xué)原理，綜合運(yùn)用多學(xué)科的知識進(jìn)行推理、論證、假設(shè)和驗證等。證據(jù)導(dǎo)向的STEM教學(xué)模式從解決一個問題或進(jìn)入一個項目開始，27（1）設(shè)計問題或項目時要重點關(guān)注跨學(xué)科整合性，注重知識的內(nèi)在邏輯，以促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)3）充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)的作用（2）發(fā)展學(xué)生的關(guān)鍵能力與核心素養(yǎng)，支持教師基于證據(jù)開展形成性評價和表現(xiàn)性評價證據(jù)導(dǎo)向的STEM教學(xué)模式實施建議（1）設(shè)計問題或項目時要重點關(guān)注跨學(xué)科整合性，注重知識的內(nèi)在28STEM探究實驗基本過程

生成研究主題制定研究計劃撰寫研究方案開展實驗統(tǒng)計分析、解釋數(shù)據(jù)報告結(jié)果科學(xué)探究

工程實踐

交流評價STEM探究實驗基本過程

生成研究主題科學(xué)探究 工程實踐29師生共同尋找對象30STEM教育理念實驗教學(xué)流程20161201720182019234從科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四個維度進(jìn)行研究方案設(shè)計解釋實驗所涉及的科學(xué)與技術(shù)原理并改進(jìn)從實驗中獲取數(shù)據(jù)、證據(jù)、反思師生共同尋找對象30STEM教育理念實驗教學(xué)流程2016123004案例04案例31【課件】STEM教與生物學(xué)課程融合32【課件】STEM教與生物學(xué)課程融合33植物根生長的實驗探究植物根生長的實驗探究34項目式學(xué)習(xí)介紹項目式學(xué)習(xí)介紹35基于項目的生物教學(xué)

案例：引導(dǎo)學(xué)生小組合作課前利用細(xì)菌、真菌的發(fā)酵過程制作饅頭、酸奶、米酒、葡萄酒等食品，并以視頻和照片的形式記錄整個制作過程。在課堂教學(xué)過程中，創(chuàng)設(shè)了“企業(yè)美食大賽”的情境，將比賽分為三組“厲害了我的饅頭”、“明月幾時有，‘我們來釀酒’”、“酸奶DIY”，通過設(shè)置成果展示、提問、評委點評、頒獎等環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生合作交流，探索未知，讓學(xué)生在輕松愉快的學(xué)習(xí)氛圍中收獲知識、掌握技能項目式教學(xué)設(shè)計的要素：項目任務(wù)設(shè)計、項目中學(xué)生角色、項目服務(wù)對象、項目實施背景、項目成果、項目評價標(biāo)準(zhǔn)基于項目的生物教學(xué)

案例：引導(dǎo)學(xué)生小組合作課前利用細(xì)菌、真菌36DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型37【課件】STEM教與生物學(xué)課程融合38多核苷酸鏈的兩個螺旋圍繞著一個共同的軸旋轉(zhuǎn)右手螺旋多核苷酸鏈通過磷酸和戊糖的3、5相連而成螺旋直徑約為2mm，相鄰堿基之間相距0.34nm,螺旋10個堿基之后相距約0.34nm兩條鏈?zhǔn)菈A基對之間氫鍵相連多個核苷酸中堿基的序列不受限制多核苷酸鏈通過磷酸和戊糖的3、5相連而成多核苷酸鏈的兩個螺旋圍繞著一個共同的軸旋轉(zhuǎn)右手螺旋多核苷酸39聚焦于學(xué)生對人體循環(huán)系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)的深入理解。在學(xué)生對人體系統(tǒng)有一定程度的了解后，教師給學(xué)生提供1個用糖霜和透明塑料管粘在一起的模型，模擬被堵塞的動脈血管。學(xué)生注意到糖霜位于管子的中間位置，且難以取出小組活動中，教師為學(xué)生提供便利貼、不同顏色的馬克筆、繪圖紙，以及充足的空間。學(xué)生輪流將自己的想法寫在便利貼上，并貼在小組的繪圖紙上。教師指導(dǎo)學(xué)生使用正面肯定的語言評價想法組織班級討論，學(xué)生需要提出清理動脈的方法，以及醫(yī)生在手術(shù)中可能遇到的困難。學(xué)生將這些想法都寫到白板上，以便全班同學(xué)都能看到.確定了設(shè)計方案之后，學(xué)生們開始進(jìn)行原型制作及測試，學(xué)生在制作和測試過程中會遇到很多問題，教師鼓勵學(xué)生一邊用錄像記錄下測試的過程，一邊對原方案進(jìn)行現(xiàn)場修改或改進(jìn)，但要求學(xué)生對方案的任何修改都記錄下來，將其作為未來設(shè)計迭代的基礎(chǔ).觀看心臟及細(xì)胞的視頻時做的筆記論證自己的觀點。教師鼓勵學(xué)生同意或反對他人的觀點，并通過自己對證據(jù)的闡述支持或反對這些觀點。通過這個過程，學(xué)生了解到設(shè)計項目的需求，即用什么方法能取得動脈最大血液流量，并設(shè)計對項目成果的定量測試。.學(xué)生被要求評價項目設(shè)計方案，對其他同學(xué)的工作進(jìn)行評價，并改進(jìn)設(shè)計方案。每組的方案都要在全班進(jìn)行展示以接收同行評議。學(xué)生還被要求制作1張海報，討論他們的設(shè)計過程和“手術(shù)”的成功.冠狀動脈無小事案例聚焦于學(xué)生對人體循環(huán)系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)的深入理解。在學(xué)生對人體系40該案例中教師用了多種方法幫助學(xué)生展現(xiàn)自己的想法，理解他人的想法，包括用便利貼、馬克筆等將所有的想法寫到白板上，制作海報討論設(shè)計過程等。每位學(xué)生都有機(jī)會展示自己的想法，而此前對血液循環(huán)系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)的學(xué)習(xí)為此打下了基礎(chǔ)該案例中教師用了多種方法幫助學(xué)生展現(xiàn)自己的想法，理解他人的想41案例2：探究植物的呼吸作用1.學(xué)生從種子萌發(fā)呼吸作用釋放熱量、產(chǎn)生二氧化碳、消耗氧氣建構(gòu)呼吸作用概念，概念構(gòu)建過程中產(chǎn)生質(zhì)疑，不同器官呼吸作用探究，引導(dǎo)學(xué)生實驗裝置合理應(yīng)用、安裝。2.小組合作，從科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四個維度進(jìn)行方案的設(shè)計，進(jìn)而進(jìn)行實驗操作、步驟科學(xué)獲取實驗數(shù)據(jù)，進(jìn)行小組分工3.小組成員利用生活中物品進(jìn)行設(shè)計實驗裝置，檢測熱量、二氧化碳、氧氣的方法。如何用傳感器檢測二氧化碳含量。項目：探究植物呼吸作用過程科學(xué)：影響呼吸作用的因素技術(shù)：實驗技術(shù)如傳感器使用工程：實驗材料的選擇、實驗裝置、指示劑選擇、實驗方案的設(shè)計數(shù)學(xué)：單位時間內(nèi)二氧化碳釋放量曲線繪制4.從實驗現(xiàn)象、實驗結(jié)果分析構(gòu)建呼吸作用概念，數(shù)據(jù)分析案例2：探究植物的呼吸作用1.學(xué)生從種子萌發(fā)呼吸作用釋放熱42在高中生物選修1實驗應(yīng)用案例1:"渣清果汁的奧秘"(1)學(xué)習(xí)者特征分析在高中生物選修1實驗應(yīng)用43感謝聆聽THANKYOUFORLISTENING感謝聆聽THANKYOUFORLISTENING44STEM教育理念

與生物學(xué)教學(xué)融合STEM教育理念

與生物學(xué)教學(xué)融合45研究背景1STEM教育與5E教學(xué)模式、證據(jù)導(dǎo)向教育關(guān)系3STEM教育必要性2STEM教育生物教學(xué)案例4目錄CONTENTS研究背景1STEM教育與5E教學(xué)模式、證據(jù)導(dǎo)向教育關(guān)系3ST4601STEM研究背景介紹01STEM研究背景4748研究背景1培養(yǎng)高質(zhì)量人才培養(yǎng)復(fù)合型人才實踐能力與問題解決能力STEM教育理念是一種相對新穎的教育理念，旨在培養(yǎng)具備綜合素質(zhì)的高質(zhì)量人才大數(shù)據(jù)時代背景下，科技創(chuàng)新越來越受到重視，社會更需要擁有科技、工程等綜合知識背景的復(fù)合型人才。隨著生物學(xué)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，學(xué)校教學(xué)中生物學(xué)教學(xué)的成果也日益受到重視。STEM教育則關(guān)注在“雜亂無章”的學(xué)習(xí)情境中強(qiáng)調(diào)學(xué)生的實踐能力與問題解決能力?？鐚W(xué)科學(xué)習(xí)是培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力最重要的途徑，絕對不能忽視。41培養(yǎng)高質(zhì)量人才培養(yǎng)復(fù)合型人才實踐能力與問題解決能力STE48一頂層設(shè)計《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》責(zé)任擔(dān)當(dāng)實踐創(chuàng)新人文底蘊(yùn)科學(xué)精神學(xué)會學(xué)習(xí)健康生活全面發(fā)展的人文化基礎(chǔ)社會參與自主發(fā)展總體框架一頂層設(shè)計《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》責(zé)任擔(dān)當(dāng)人文底蘊(yùn)學(xué)會學(xué)習(xí)全4950課程標(biāo)準(zhǔn)1《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版〉》 （簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）中明確指出：“要求生物學(xué)課程的教學(xué)過程中以從生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任等方面發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)為宗旨，充分體現(xiàn)生物學(xué)的學(xué)科特點和價值，高度關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)中的參與程度，幫助學(xué)生通過探究性學(xué)習(xí)活動或完成工程學(xué)任務(wù)，加深對生物學(xué)知識的理解，進(jìn)而用所學(xué)知識解決現(xiàn)實生活中遇到的問題。”。6課程標(biāo)準(zhǔn)1《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版〉》5051課程標(biāo)準(zhǔn)1LOREMIPSUMDOLORSITAMETCONSECTETUER教學(xué)過程重實踐，要求學(xué)生通過探究性學(xué)習(xí)活動或完成工程學(xué)任務(wù)，加深對生物學(xué)概念的理解，提升知識的能力。有助學(xué)生從學(xué)習(xí)生物學(xué)的過程中審視學(xué)科的本質(zhì)學(xué)科分叉和知識融合是教育改革的關(guān)鍵，高中不再文理分科，開放學(xué)生學(xué)科的自主選擇，學(xué)科之間必然走向融合，培養(yǎng)全面發(fā)展的人才成為可能。7課程標(biāo)準(zhǔn)1LOREMIPSUMDOLORSITAM51課程理念基本理念學(xué)科素養(yǎng)為核心課程內(nèi)容少而精教學(xué)過程重實踐學(xué)業(yè)評價促發(fā)展“重實踐”的環(huán)節(jié)中必然會涉及超越學(xué)科本身的知識和能力的要求，老師要適當(dāng)將跨學(xué)科知識和技能融入實踐活動，特別是將“科學(xué)、技術(shù)、工程學(xué)和數(shù)學(xué)”STEM整合到實踐活動中課程理念基本理念學(xué)科素養(yǎng)為核心課程內(nèi)容少而精教學(xué)過程重實踐學(xué)5202STEM教育通識學(xué)習(xí)02STEM教育通識學(xué)習(xí)53STEM教育三個核心要素情境學(xué)習(xí)工程設(shè)計科學(xué)探究真實情境設(shè)置、問題凸顯引發(fā)學(xué)生深度思考自主設(shè)計實驗方案，科學(xué)建模實驗實施、科學(xué)論證、、反思過程、分析數(shù)據(jù)、對證據(jù)預(yù)測、解釋、分享實驗成果STEM教育三個核心要素情境學(xué)習(xí)真實情境設(shè)置、問題凸顯引發(fā)學(xué)54“S”即科學(xué)，是一個建立在可檢驗的解釋和對客觀事物的形式、組織等進(jìn)行預(yù)測的有序的知識的系統(tǒng)，我們現(xiàn)在所學(xué)習(xí)的知識便是科學(xué)，科學(xué)是我們學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)?；卮鹗鞘裁春蜑槭裁??！癕”即數(shù)學(xué)，是研究數(shù)量、結(jié)構(gòu)、變化、空間以及信息等概念的一門學(xué)科，從某種角度看屬于形式科學(xué)的一種“T”即技術(shù)是解決問題的方法及方法原理，是指人們利用現(xiàn)有事物形成新事物，或是改變現(xiàn)有事物功能、性能的方法，一旦掌握，便會成為個人終身財富。回答做什么、怎么做“E”即工程這一概念于18世紀(jì)在歐洲被創(chuàng)造，在人類文明逐漸發(fā)展過程中，工程逐漸發(fā)展成一門獨立的學(xué)科02STEM教育STEM教育理念理念科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)STEM教育理念STEM“S”即科學(xué)，是一個建立在可檢驗的解釋和對客觀事物的形55STEM取向的課程構(gòu)架工程科學(xué)技術(shù)數(shù)學(xué)STEM取向的課程構(gòu)架工程科學(xué)技術(shù)數(shù)學(xué)56STEM教育理念即是STEM教育實施的思想觀念指導(dǎo)，能夠正確地反映STEM教育的本質(zhì)和特征，滲透于整個STEM教育的過程中。在生物學(xué)實驗教學(xué)中滲透STEM教育理念，更能體現(xiàn)生物學(xué)的自然科學(xué)本質(zhì)，與物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)等學(xué)科相融合，旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，完成工程學(xué)任務(wù)，提高生物科學(xué)素養(yǎng)STEM教育是一種付諸實踐的思考STEM教育與STEM教育理念STEM教育理念即是STEM教育實施的思想觀念指導(dǎo)，57作品開發(fā)取向科學(xué)探究取向STEM教育分類作品開發(fā)取向科學(xué)探究取向STEM教育分類58

STEM教育的

兩種取向

STEM教育的

兩種取向

59【課件】STEM教與生物學(xué)課程融合60

STEM教育的四種方法

正向項目教學(xué)、逆向工程教學(xué)、糾錯教學(xué)以及科學(xué)探究。

STEM教育的四種方法

正向項目教學(xué)、逆向工程教學(xué)、61

基于正向項目教學(xué)的STEM教育基于逆向工程教學(xué)的STEM教育基于糾錯教學(xué)的STEM教育基于科學(xué)探究的STEM教育強(qiáng)調(diào)以項目活動為依托組織教學(xué)內(nèi)容，以學(xué)生為主體開展教學(xué)活動，以可視化和多樣化的學(xué)習(xí)成果評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。。實施過程一般分五個階段：作品使用與工程分析、作品分解與復(fù)原、再設(shè)計與微創(chuàng)新、原型制作或產(chǎn)品再造、比較評估與反思。四個階段：玩與觀察、分析可能的原因、確定糾錯的起點、糾錯與測試。。從生活中的科學(xué)問題出發(fā)，制訂科學(xué)探究方案，開展科學(xué)探究實踐并收集數(shù)據(jù)，利用程序設(shè)計或其他數(shù)據(jù)統(tǒng)計軟件分析數(shù)據(jù)，使學(xué)生在習(xí)得跨學(xué)科知識、科學(xué)的思維過程與方法的同時，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力03STEM四種形式

基于正向項目教學(xué)的STEM教育基于逆向工程教學(xué)的STEM教6202010403跨學(xué)科性STEM理念很好地彌補(bǔ)了分科教育逐漸凸顯的弊端，淡化了學(xué)科之間的

設(shè)計性引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計問題和項目，并研究實驗方案來解決，學(xué)生通過主動參與、設(shè)計創(chuàng)新方案以及實際操作探究來構(gòu)建生物學(xué)知識體系情境性生物教學(xué)中滲透STEM教育理念就是要求教師將生物學(xué)科與真實情境結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生在分析、解決、創(chuàng)新、設(shè)計問題的時候開放思維，并且能將知識與真實的情士在聯(lián)系在一缸，將所學(xué)的知識運(yùn)用到解決牛活實際問題當(dāng)中。動態(tài)性生物具有生命性、動態(tài)性，基于STEM的生物學(xué)教學(xué)在課程內(nèi)容的選擇、實施、評價過程中形式多樣豐富，也表現(xiàn)出動態(tài)性；?；赟TEM教育理念的生物學(xué)教學(xué)有以下幾個特點02010403跨學(xué)科性設(shè)計性情境性動態(tài)性基于STEM63STEM教育目的代替純科學(xué)教育（物理、化學(xué)、生物、地理）加深對科學(xué)理論的理解，注重知識理解、推理、應(yīng)用----活性知識增強(qiáng)人文素養(yǎng)，形成健康的價值觀反映了社會或個體對文化精神的追求人文積淀、人文情懷（人的生存與發(fā)展、幸福）、審美情趣培養(yǎng)理性思維，提升科學(xué)實踐能力、科學(xué)原理和方法、事實和證據(jù)、解決問題養(yǎng)成主動學(xué)習(xí)的意識，終生學(xué)習(xí)的意識和能力STEM教育目的代替純科學(xué)教育（物理、化學(xué)、生物、地理）64當(dāng)前STEM教育中存在的典型問題課堂上過分關(guān)注技術(shù)而不遵循教育規(guī)律12學(xué)生只會模仿老師的操作而沒有真正體驗到知識獲得的過程3.缺乏基于證據(jù)進(jìn)行推理的過程，學(xué)生的科學(xué)意識不強(qiáng)4.缺少過程性數(shù)據(jù)來驗證學(xué)生的創(chuàng)新學(xué)習(xí)能力提升以及創(chuàng)新學(xué)習(xí)的發(fā)生5.缺少對知識掌握水平和能力素養(yǎng)的評估導(dǎo)致STEM教育淪為一種職業(yè)技術(shù)培訓(xùn)當(dāng)前STEM教育中存在的典型問題課堂上過分關(guān)注技術(shù)而不遵循教6503STEM教育與5E教學(xué)模式、證據(jù)導(dǎo)向的STEM教育03STEM教育與5E教學(xué)模式、證據(jù)導(dǎo)向的STEM教育665E教學(xué)模式是在適用于科學(xué)探究的基礎(chǔ)上構(gòu)建的，基于建構(gòu)主義理論和概念轉(zhuǎn)變理論的的探究式教學(xué)模式l，它包括引入（Engagement）、探究（Exploration）、解釋（Explanation）、精制（Elaboration）和評價（Evaluation）五個環(huán)節(jié)，所以又稱為5E學(xué)習(xí)5E教學(xué)模式

5E教學(xué)模式是在適用于科學(xué)探究的基礎(chǔ)上構(gòu)建的，基于建構(gòu)主67引入

探究評價精制

解釋

5E教學(xué)模式是一種探究式的教學(xué)方式，以問題為導(dǎo)向，而問題化學(xué)習(xí)也是STEM教育理念的一種實踐模式，所以運(yùn)用SE教學(xué)模式進(jìn)行生物學(xué)教學(xué)，在一定程皮上能夠凸顯STEM教育理念情境主體和中心表達(dá)和交流遷移拓展反思引入 探究5E教學(xué)模式是一種探究式的教學(xué)68基于證據(jù)的學(xué)習(xí)包含兩層涵義：一是指通過運(yùn)用各種證據(jù)來反映學(xué)習(xí)過程并呈現(xiàn)學(xué)習(xí)結(jié)果，通過證據(jù)的呈現(xiàn)幫助教師判斷學(xué)生是否真正發(fā)生了有效的學(xué)習(xí)，通過證據(jù)的運(yùn)用幫助教師及時調(diào)整教學(xué)以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果，通過動態(tài)、長期的過程性證據(jù)證明個體的能力和學(xué)習(xí)績效的持續(xù)性變化過程，由此發(fā)現(xiàn)教育教學(xué)規(guī)律。二是它強(qiáng)調(diào)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中運(yùn)用一系列證據(jù)完成科學(xué)探究任務(wù)和解決實際問題基于證據(jù)的學(xué)習(xí)內(nèi)涵基于證據(jù)的學(xué)習(xí)包含兩層涵義：一是指通過運(yùn)用各種證據(jù)來反映學(xué)習(xí)691注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)意識和科學(xué)素養(yǎng)2關(guān)注對學(xué)生能力層面的評價3強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)結(jié)果的可檢驗性4符合大數(shù)據(jù)和人工智能時代的發(fā)展方向。02基于證據(jù)的學(xué)習(xí)特征1注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)意識和科學(xué)素養(yǎng)2關(guān)注對學(xué)生能力層面的評價70證據(jù)導(dǎo)向的STEM教學(xué)模式從解決一個問題或進(jìn)入一個項目開始，到找到該問題的解決方案或者完成一件最終的“人工制品”，在這個過程中反映學(xué)生學(xué)習(xí)過程和成果的所有數(shù)據(jù)、材料等都可以作為學(xué)習(xí)的證據(jù)。學(xué)習(xí)證據(jù)既是學(xué)生解決問題的線索，也是評價學(xué)生學(xué)習(xí)過程的依據(jù)。對于教師，根據(jù)STEM教育的跨學(xué)科整合性和基于證據(jù)的學(xué)習(xí)理論，在設(shè)計“問題或項目”時應(yīng)注重知識的內(nèi)在邏輯以及證據(jù)的意識，即注重“問題或項目”背后所包含的多門學(xué)科知識之間的聯(lián)系，新知識與學(xué)習(xí)者已有的先驗知識之間的聯(lián)系，以及與真實問題或項目之間的聯(lián)系，幫助學(xué)生對知識進(jìn)行生活化、情境化和社會化，使得其學(xué)到的知識不是孤立、僵化的，而是靈活、有關(guān)聯(lián)的。對于學(xué)生，在學(xué)習(xí)STEM課程期間需要有深度認(rèn)知投入的學(xué)習(xí)，包括理解不同知識之間內(nèi)在的邏輯關(guān)系，理解問題和邏輯背后所包含的學(xué)科知識和科學(xué)原理，綜合運(yùn)用多學(xué)科的知識進(jìn)行推理、論證、假設(shè)和驗證等。證據(jù)導(dǎo)向的STEM教學(xué)模式從解決一個問題或進(jìn)入一個項目開始，71（1）設(shè)計問題或項目時要重點關(guān)注跨學(xué)科整合性，注重知識的內(nèi)在邏輯，以促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)3）充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)的作用（2）發(fā)展學(xué)生的關(guān)鍵能力與核心素養(yǎng)，支持教師基于證據(jù)開展形成性評價和表現(xiàn)性評價證據(jù)導(dǎo)向的STEM教學(xué)模式實施建議（1）設(shè)計問題或項目時要重點關(guān)注跨學(xué)科整合性，注重知識的內(nèi)在72STEM探究實驗基本過程

生成研究主題制定研究計劃撰寫研究方案開展實驗統(tǒng)計分析、解釋數(shù)據(jù)報告結(jié)果科學(xué)探究

工程實踐

交流評價STEM探究實驗基本過程

生成研究主題科學(xué)探究 工程實踐73師生共同尋找對象74STEM教育理念實驗教學(xué)流程20161201720182019234從科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四個維度進(jìn)行研究方案設(shè)計解釋實驗所涉及的科學(xué)與技術(shù)原理并改進(jìn)從實驗中獲取數(shù)據(jù)、證據(jù)、反思師生共同尋找對象30STEM教育理念實驗教學(xué)流程2016127404案例04案例75【課件】STEM教與生物學(xué)課程融合76【課件】STEM教與生物學(xué)課程融合77植物根生長的實驗探究植物根生長的實驗探究78項目式學(xué)習(xí)介紹項目式學(xué)習(xí)介紹79基于項目的生物教學(xué)

案例：引導(dǎo)學(xué)生小組合作課前利用細(xì)菌、真菌的發(fā)酵過程制作饅頭、酸奶、米酒、葡萄酒等食品，并以視頻和照片的形式記錄整個制作過程。在課堂教學(xué)過程中，創(chuàng)設(shè)了“企業(yè)美食大賽”的情境，將比賽分為三組“厲害了我的饅頭”、“明月幾時有，‘我們來釀酒’”、“酸奶DIY”，通過設(shè)置成果展示、提問、評委點評、頒獎等環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生合作交流，探索未知，讓學(xué)生在輕松愉快的學(xué)習(xí)氛圍中收獲知識、掌握技能項目式教學(xué)設(shè)計的要素：項目任務(wù)設(shè)計、項目中學(xué)生角色、項目服務(wù)對象、項目實施背景、項目成果、項目評價標(biāo)準(zhǔn)基于項目的生物教學(xué)

案例：引導(dǎo)學(xué)生小組合作課前利用細(xì)菌、真菌80DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型81【課件】STEM教與生物學(xué)課程融合82多核苷酸鏈的兩個螺旋圍繞著一個共同的軸旋轉(zhuǎn)右手螺旋多核苷酸鏈通過磷酸和戊