2024届高三生物一轮复习课件新课标视角下高中生物STEM教育实施路径探析

——新课标视角下高中生物STEM教育实施路径探析 研新课标新教材 探究新教学策略 目录 1.生物课标落实需要STEM教育 2.高中生物STEM教育的实施路径 3.高中生物STEM教育的实践成效 4.高中生物STEM教育中的注意事项 STEM（科学、技术、工程学和数学）教育是教育改革发展的大趋势，对我国教育教学方式的革新有着重要的价值和意义。但STEM教育在我国中小学的实施并不乐观，主要局限在信息技术、创客教育等课外领域和时间。而升学压力比较大的高中阶段本已“课”满为患，学生几乎没有自由支配的“时间”，再增加一门独立STEM课程的空间很小，而且高中要求的知识水平决定了对STEM教育教师的知识储备和综合素质要求极高，能胜任的专职教师几乎没有，因此高中跨学科的STEM教育绝大多数都没有开展起来。 但是STEM教育对学生的工程技术素养的提升、核心素养的培养、解决实际问题能力的提高有着无可替代的作用，也符合新课标的教育目标，因此是高中教育必须直面的问题。这种矛盾下，以某学科知识为主，技术、工程学和数学为辅的学科内STEM教育不失为一种折中的好选择。 以学科知识为主的学科内STEM教育比较适合现阶段高中STEM教育。高中生物学科STEM教育是新课标明确提出的要求，其实施路径主要包括：从单元设计出发，寻找适宜的结合点设计STEM主题；因材整合，以解决实际问题为主线整合STEM要素。 01 生物课标落实 需要STEM教育 课标要求加强STEM教育 2017年版（2020年修订）的普通高中课程标准将STEM教育纳入其中。普通高中生物学、通用技术和信息技术课程标准中都提出了在学科教学中加强STEM教育，如生物学课程标准“学业质量”部分对STEM的评价提出了较高的具体等级要求：基于生命观念，“能够将科学、技术、工程学和数学（STEM）知识和能力综合运用在实践活动中，解决生活中的实际问题”。生物学不仅与自然科学中的物理学、化学等基本原理、思想方法、研究内容联系密切，具有科学探究和科学思维跨学科的核心素养，而且和数学、技术、工程学、信息科学也是相互渗透、共同发展的。加强生物学科与其他学科间的横向联系，有利于学生理解科学的本质、科学的思想方法和跨学科的科学概念，有利于学生建立科学的生命观，逐步形成正确的世界观，发展生物学学科核心素养。 教材栏目涉及STEM教育 在高中生物教材中，突出体现STEM的是选择性必修3《生物技术与工程》。其中“发酵工程利用微生物的特定功能规模化生产对人类有用的产品”“细胞工程通过细胞水平上的操作，获得有用的生物体或其产品”和“基因工程赋予生物新的遗传特性”三个大概念，既是对必修内容的扩展和应用，又是对生物技术和工程的认识和理解。 这些生物学最基本的技术与工程，是STEM教育的有力抓手，要求学生在学习了生物技术和工程知识的基础上设计STEM实践方案，或进行科学探究，或收集和整理资料、相互讨论、撰写报告。根据本模块的特点，教学中应该给予学生更多的机会，让他们参与主动的学习活动。 教材栏目涉及STEM教育 必修模块《分子与细胞》和《遗传和进化》STEM教育主要体现在“探究 实践”“科学方法”“思维训练”“课外制作”“科学方法”等栏目中，如“用废旧物品制作生物膜模型”，涉及科学、技术、工程；“分离细胞器的方法——差速离心法”“同位素标记法”等向学生介绍了解决生物学问题的技术，生物学史中科学家每次重大发现都离不开生物技术和工程思维。这些栏目为生物学STEM教育提供了丰富的资源和动手动脑的机会。“科—数”整合，通过建构数学模型如酶随温度或pH变化曲线、光照强度对光合作用的影响曲线等，在必修教材中更是比比皆是。 评价方式体现STEM教育 从评价角度看，每年的学业质量评价和高考评价对生物工程、技术都有涉及，不断引领高中生物教学重视STEM教育： 2020年全国Ⅰ卷37题，以分离得到能高效降解某种污染物的细菌菌株实验流程的真实情境为材料，涉及科学（生物学知识）、技术（微生物培养与分离技术）、工程（设计测定污染物分解菌数量的实验流程）和数学（计算菌液稀释倍数，保证每个平板上长出的菌落数） 评价方式体现STEM教育 2020年山东省普通高中学业水平等级考试（模拟卷）第18题，以WDR26蛋白调控细胞增殖的信号途径的真实材料为背景，涉及了科学（细胞的营养、癌细胞的特点）、技术（流式细胞仪）、工程（探究WDR26蛋白对细胞增殖的影响实验方案）和数学（分析数据计算某点HeLa细胞在细胞周期中所处的时期）。两道题目都同时考查了生命观念、科学思维、科学探究和社会责任四个方面的生物学核心素养。 02 高中生物STEM教育的实施路径 高中生物STEM教育的实施路径 2017年版《新生物学课程标准（2020年修订）》提出生物学基本课程理念是“核心素养为宗旨、内容聚