基于STEM的6E學習模式以“果酒和果醋的制作”為例 論文

基于STEM的6E學習模式——以“果酒和果醋的制作”為例摘要：基于STEM的6E學習模式強調真實問題行徑的創(chuàng)設，激發(fā)學生興趣，學生能夠通過一系列探究活動主動建構知識并獲得經驗。同時該模式注重跨學科知識整合與工程設計，強調在做中學，培養(yǎng)學生實踐操作能力。運用該模式設計“果酒和果醋的制作”并展開教學，通過6E學習模式的各個環(huán)節(jié)提高學生的生物學核心素養(yǎng)。關鍵詞：STEM教育；6E學習模式；生物學核心素養(yǎng)一、STEM教育STEM是Science科學、Technology技術、Engineering工程和Math數學教育的總稱[1]。所以STEM不是單純的指向學校的一門學科，它是一種思維方式和工作方式，也是一種重要的技能。STEM課程的重點是從四個方面加強對學生的教育，即科學素養(yǎng)、技術素養(yǎng)、工程素養(yǎng)和數學素養(yǎng)。新課標將STEM解釋為科學、技術、工程、數學，STEM是一種以項目學習、問題解決為導向的課程組織方式，將科學、技術、工程、數學有機的融為一體，有利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[4]。二、6E學習模式6E學習模式是包括了參與Engage、探索Explore、解釋Explain、工程Engineer、深化Enrich、評價Evaluate這六個環(huán)節(jié)的新型學習模式[2]。由于這六個環(huán)節(jié)的英文都以E開頭，所以稱為6E學習模式。學生通過親身經歷這六個環(huán)節(jié)，在以問題導向的科學探究中培養(yǎng)自己的科學思維能力，在以實踐活動為導引的工程設計中提升自己的解決問題的能力。三、基于6E學習模式的“果酒和果醋制作”課程設計1、參與參與是指學生在教師所創(chuàng)設的情境中進行一系列思考，將新知識與腦海中已有知識建立聯(lián)系，明確學習目標。這一階段的目的是吸引學生興趣，提高學生參與度。教師通過播放果酒和果醋的廣告，創(chuàng)設教學情境，提出“你們知道果酒和果醋是怎么制作出來的嗎”以此為契機，引導學生思考、探究果酒和果醋的制作方法。2、探索探索是指學生在教師的指導下進行理論探討、方案設計等活動，使其有機會通過自己的思考或同伴討論，獲得自己對某一知識的理解。這一階段的目的是促進學生積極思考，培養(yǎng)學生自我建構知識的能力。在本節(jié)課題中，主要探究關于果酒和果醋制作的以下問題：果酒和果醋制作需要選擇什么樣的材料？菌種的來源是什么？發(fā)酵裝置應該如何設置？教師要引導學生根據這幾個問題進行思考并設計探究實驗，同時做出相應的實驗分析。3、解釋解釋是指學生嘗試使用概念或原理去解釋自己的探究過程，并通過聆聽教師的評價與講解進行自我反思，修正原有觀念。這一階段的目的是給予學生解釋、反思、修繕的機會，促進新知識與學生已有觀念的融合。每個小組描述自己的實驗方案，其他同學認真聽講，結合自己小組的方案并與其他小組進行比較，提出相應的問題并展開討論。每個小組都形成了基本的實驗框架，但忽略了一些細節(jié)性的問題，如所選材料葡萄的處理、如何清洗；發(fā)酵所需的菌種數量較少，發(fā)酵過程所需時間可能較長，如何增加菌種數量；實驗過程中如溫度等環(huán)境條件對發(fā)酵的影響。在教師的引導和同學之間激烈地討論下，各個小組對這些細節(jié)問題提出了相應解決辦法，各小組進一步修改自己的實驗方案。學生通過這一環(huán)節(jié)，進一步加深了對科學探究的認識。此時，教師可以進一步總結：科學的探究過程應考慮實驗設計的邏輯性和現實性。4、工程工程是指學生在教師指導下，將自己的設計方案付諸實踐，制作出實際作品。這一階段的目的是培養(yǎng)學生的實踐操作能力與團隊寫作能力。經過前幾個環(huán)節(jié)的討論和完善，在本環(huán)節(jié)各小組需完成實驗裝置的安裝并進行實驗。(1)材料的選擇與處理：選擇新鮮的葡萄，用清水沖洗1~2次，再除去枝梗和腐爛的籽粒，瀝干。(2)滅菌：將發(fā)酵瓶、榨汁機等器具用洗潔精清洗干凈，并用70%的酒精消毒，晾干備用。(3)榨汁：將沖洗除枝梗的葡萄放入榨汁機榨取葡萄汁[3]。(4)發(fā)酵：①將葡萄汁裝入發(fā)酵瓶，要留要大約1/3的空間，并封閉充氣口[3]。②制葡萄酒的過程中，將溫度嚴格控制在18℃～30℃，每隔12h放氣一次，時間控制在10～12d左右，可通過出料口對發(fā)酵的情況進行，及時進行監(jiān)測[3]。③制葡萄醋的過程中，將溫度嚴格控制在30℃～35℃，時間控制在前7～8d左右，并注意適時通過充氣口充氣[3]。每天固定時間檢測發(fā)酵情況，對發(fā)酵產物進行鑒定。發(fā)酵后取樣，通過聞味道和品嘗初步鑒定，對于果酒可以用重鉻酸鉀檢測酒精的存在，果醋可以通過比較發(fā)酵前后的pH進行鑒定。各小組對實驗結果進行描述，整理歸納得出的結果和結論，對未出現正確結果的現象進行反思分析出現這種現象的原因。教師向學生展示發(fā)酵工程的各個環(huán)節(jié)，各小組將其與本組的實驗方案進行比較，總結出自身的利弊，對實驗方案進行進一步完善，以便設計更為規(guī)范的生物工程實驗。5、深化深化是指學生在教師引導下，在原有方案的基礎上提出新問題，進行深入思考與探究，將學習到的新知識應用到更為復雜問題的解決上。這一階段的目的是鍛煉學生思維，提高學生的遷移能力與問題解決能力。在實驗過程中，有點同學提出這樣的問題：制作果酒的材料只能用葡萄嗎，其他水果可以嗎？同學們以這個問題為中心展開了討論。教師順勢引導各小組利用現有的實驗裝置選擇不同的實驗材料進行進一步的探究?；凇昂橇扛摺?、“價格低廉”的原則，同學們選擇了蘋果、香蕉、梨、西瓜等水果作為材料進行實驗。按照實驗流程，經過一段時間的發(fā)酵后，用重鉻酸鉀檢測發(fā)酵產物，得出這幾種水果經過發(fā)酵都會產生酒精的結論。這就為以后進行大規(guī)模的學生實驗提供了參考，降低實驗成本。在此基礎上，教師還可引導學生再進行深入探究，如不同溫度對果酒發(fā)酵的影響、菌種濃度對發(fā)酵的影響等。6、評價評價是指教師根據評價標準對學生的作品或學習情況進行評價反饋，同時引導學生進行自評與互評。這一階段的目的是使學生明確掌握自己的優(yōu)點與不足，在接下來的學習過程中加以改進?！镀胀ǜ咧猩飳W課程標準（2017版）》中指出：“本課程重視以評價促進學生的學習與發(fā)展，重視評價的診斷作用、激勵作用和促進作用。創(chuàng)建一個主題多元、方法多樣、既關注學業(yè)成就又重視個體進步和多方面發(fā)展的生物學課程評價體系。”[4]評價應重視以課標內容為載體，課標內容大致可以包括兩條線索，一是由大概念、重要概念和次位概念等組成的學科知識體系，二是在一系列學生實驗、探究和各種學習活動中運用的技能、方法、策略體系。評價應以上述內容體系為載體，通過考查學生運用知識、技能和策略解釋和解決實際問題狀況，評價學生的素養(yǎng)水平。在本課題的探究過程中，教師主要以過程性評價為主，對學生的實驗設計、方案實施以及表達交流的能力進行評價。同時，還可以進行非測試性評價，如，“你喜歡這堂課嗎？你最喜歡哪個環(huán)節(jié)？哪個環(huán)節(jié)你認為還不足？”“你學的足夠多的知識了嗎？”“你參與小組合作探究時積極嗎？”“你對重難點的突破還有別的創(chuàng)意嗎？”這個環(huán)節(jié)是所有教學環(huán)節(jié)的延續(xù)，通過這幾個問題讓學生對自己、對小組、對教師、對課堂都進行評價，根據學生的回答，可以促使教師進一步改進自己的教學，是師生交流的另一個平臺。四、結語STEM教育可以豐富教師的教學方式，更新教學理念，讓課堂充滿活力。打破單科教學壁壘，融合式教學，提升教學水平。在教學中，我們要將重點放在STEM教育中四門學科的交叉校驗和融合教育。對于學生來說，獨自做到STEM融合學習還是比較困難的，這就需要教師提供明確詳盡的方法，課堂上，教師可能要運用一些指導性的方法，比如以問題串的形式引發(fā)學習或進行工程設計，這樣的方法可以幫助學生更好地解決問題，從而向學生引出STEM綜合教學模式?；赟TEM的6E學習模式，對于學生來說，可以培養(yǎng)他們的獨創(chuàng)性和創(chuàng)造力，這在我們目前的教育體系中還是比較缺乏的，還可以建立他們的靈活性，鼓勵他們進用實驗進行實證以及培養(yǎng)他們團隊合作的能力，鼓勵知識的應用、鼓勵技術的使用以