例談6E學(xué)習(xí)模式在高中生物STEAM教學(xué)中的應(yīng)用

例談6E學(xué)習(xí)模式在高中生物STEAM教學(xué)中的應(yīng)用

摘要基于6E學(xué)習(xí)模式的STEAM教學(xué)設(shè)計(jì)，注重創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境，依托適切的項(xiàng)目支架，融入科學(xué)探究、數(shù)學(xué)思維、工程設(shè)計(jì)、藝術(shù)視角和技術(shù)制作等環(huán)節(jié)，解決實(shí)際問題、獲得新知識(shí)。以高中生物必修2“遺傳信息的翻譯”教學(xué)為例，從參與、探索、解釋、工程、深化和評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)教師的指導(dǎo)活動(dòng)、學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)和說明，旨在從培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力方面摸索經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞6E學(xué)習(xí)模式STEAM遺傳信息教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)G633.91

文獻(xiàn)標(biāo)志碼B

1基于STEAM教學(xué)的6E學(xué)習(xí)模式簡(jiǎn)介

STEAM教學(xué)是以科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technolo-gy）、工程（Engineering）、藝術(shù)（Art）和數(shù)學(xué)（Mathemat-ics）為基礎(chǔ)，開展多學(xué)科融合性教學(xué)。它不是五門學(xué)科簡(jiǎn)單疊加，而是相互融合形成有機(jī)整體，以達(dá)到培養(yǎng)未來世界公民所要求的創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力。

2022年，為落實(shí)STEM教育的活動(dòng)模式，美國國際技術(shù)與工程教育學(xué)會(huì)首次提出利用參與（Engage）、探索（Explore）、解釋（Explain）、工程（Engineer）、深化（Enrich）和評(píng)價(jià)（Evaluate）環(huán)節(jié)開展教學(xué)，簡(jiǎn)稱6E學(xué)習(xí)模式。這一模式將科學(xué)探究思維和工程設(shè)計(jì)實(shí)踐融入教學(xué)，讓學(xué)生在多學(xué)科的情境中提出自己的問題，解決挑戰(zhàn)性任務(wù)，是STEAM教育中較為適切的教學(xué)設(shè)計(jì)模式，其要求見表1。

2基于6E學(xué)習(xí)模式的STEAM教學(xué)設(shè)計(jì)

以“遺傳信息的翻譯”為例，開展基于6E學(xué)習(xí)模式的跨學(xué)科教學(xué)，達(dá)成了較好的教學(xué)效果。

2.1STEAM教學(xué)目標(biāo)的描述

根據(jù)三維目標(biāo)和素養(yǎng)目標(biāo)的陳述，依據(jù)STEAM教學(xué)目標(biāo)要求，本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)目標(biāo)為：學(xué)會(huì)使用科學(xué)實(shí)驗(yàn)探索問題，獲得mRNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的知識(shí);通過制作堿基、tRNA、mRNA、核糖體和氨基酸模型的工具和過程，深化理解遺傳信息翻譯蛋白質(zhì)的過程;按照工程設(shè)計(jì)和技術(shù)制作程序，完成遺傳信息翻譯過程的制作;依據(jù)藝術(shù)視角，使mRNA與核糖體的制作美觀、真實(shí);通過核糖體在mRNA上的移動(dòng)演示，理解密碼子堿基與氨基酸的數(shù)量關(guān)系。教學(xué)目標(biāo)解構(gòu)見表2。

2.2基于6E學(xué)習(xí)模式的STEAM教學(xué)過程

根據(jù)6E學(xué)習(xí)模式的要求，設(shè)計(jì)6個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)活動(dòng)，包括教師指導(dǎo)活動(dòng)、學(xué)生活動(dòng)和設(shè)計(jì)說明。

2.2.1參與

教師設(shè)置情境，通過微視頻展示并講解細(xì)胞核中的DNA結(jié)構(gòu)、DNA轉(zhuǎn)錄生成mRNA的過程和細(xì)胞質(zhì)中的核糖體結(jié)構(gòu)。并提出問題：基因主要位于細(xì)胞核中，蛋白質(zhì)合成主要在細(xì)胞質(zhì)中的核糖體中進(jìn)行。細(xì)胞核基因轉(zhuǎn)錄的mRNA如何控制細(xì)胞質(zhì)中核糖體合成蛋白質(zhì)？學(xué)生分小組討論，根據(jù)己學(xué)知識(shí)，嘗試建構(gòu)mRNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成過程圖。

設(shè)計(jì)說明：“參與”環(huán)節(jié)的意圖在于創(chuàng)設(shè)問題境脈，激發(fā)學(xué)生設(shè)計(jì)興趣和動(dòng)機(jī)。該節(jié)教學(xué)中，教師通過如何設(shè)計(jì)翻譯過程模型，直接提出問題，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，讓學(xué)生鞏固預(yù)習(xí)的知識(shí)，檢測(cè)預(yù)習(xí)效果，評(píng)估本節(jié)內(nèi)容的學(xué)情。學(xué)生在問題境脈的指引下，注意力聚焦到“mRNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成”這一設(shè)計(jì)任務(wù)。

2.2.2探索

教師展示翻譯過程，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建mRNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成過程模型。教師提出一系列問題以引導(dǎo)學(xué)生的探究路徑：①一條mRNA是否只與一個(gè)核糖體結(jié)合？②不同蛋白質(zhì)中是否存在不同的氨基酸排列順序？③mRNA的堿基如何特異地決定氨基酸序列？④如果mRNA上一個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸，堿基種類能否滿足20種氨基酸的要求？如何解決這一矛盾？⑤氨基酸如何特異性地進(jìn)入核糖體？需要什么工具，有何要求？學(xué)習(xí)小組討論，確定探究目標(biāo)，達(dá)成共識(shí)：mRNA上的3個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸;tRNA-端的3個(gè)堿基與mRNA上3個(gè)堿基互補(bǔ)配對(duì)，一端特異地運(yùn)輸1個(gè)氨基酸;mRNA的堿基序列決定了氨基酸序列。在此基礎(chǔ)上，各小組根據(jù)討論達(dá)成的共識(shí)，設(shè)計(jì)翻譯過程的模式圖。

設(shè)計(jì)說明：本環(huán)節(jié)中聚焦在mRNA如何決定蛋白質(zhì)中的氨基酸序列。學(xué)生通過小組討論，利用頭腦風(fēng)暴，逐步理清這一過程。教師的任務(wù)在于明確探究任務(wù)，引導(dǎo)探究活動(dòng)，最終達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。

2.2.3解釋

教師組織各小組討論翻譯過程，要求各小組派代表展示翻譯過程圖;重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生對(duì)tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸過程的講解，鼓勵(lì)學(xué)生詰問。另外，教師還要關(guān)注遺傳密碼、反密碼子、tRNA特點(diǎn)的闡述。學(xué)習(xí)小組展示mRNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)翻譯過程;傾聽他人的解釋，并對(duì)疑問提出詰問。

設(shè)計(jì)說明：本環(huán)節(jié)重在闡述探究思路，展示成果并接受他人的提問。學(xué)生的解釋表現(xiàn)展示了對(duì)mRNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)的理解層次，教師應(yīng)鼓勵(lì)其他學(xué)生提問來推動(dòng)小組交流，把學(xué)習(xí)引向深入。

2.2.4工程

教師為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)器材與工具，如彩色卡紙、泡沫面板、標(biāo)簽紙、筆、剪刀、漿糊、橡皮泥、積木（表示氨基酸）、大號(hào)瓶蓋（表示核糖體）、回形針。學(xué)生利用提供的器材與工具，制作出翻譯過程模型。必要時(shí)，教師指導(dǎo)小組制作。小組討論、改進(jìn)、完善模型，利用制作的模型，展示翻譯過程。教師指導(dǎo)學(xué)生編寫模型使用說明。

設(shè)計(jì)說明：本環(huán)節(jié)中，學(xué)生要根據(jù)解釋，建立問題解決程序，明確任務(wù)，初步設(shè)計(jì)，改進(jìn)完善，體現(xiàn)了運(yùn)用工程學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)模型的方法，并在制作中檢驗(yàn)自己所學(xué)知識(shí)的掌握情況。

2.2.5深化

教師提出問題：①一條mRNA上連接多個(gè)核糖體，每個(gè)核糖體合成的多肽鏈?zhǔn)欠裣嗤?，為什么？②原核生物的轉(zhuǎn)錄和翻譯能否同時(shí)發(fā)生，有何特點(diǎn)？③真核生物的表達(dá)是否具有連續(xù)性，為什么？小組針對(duì)問題，開展討論，并設(shè)計(jì)原核生物基因表達(dá)過程圖，通過詰問深化認(rèn)識(shí)。

設(shè)計(jì)說明：本環(huán)節(jié)是對(duì)“探索”環(huán)節(jié)和“工程”環(huán)節(jié)的進(jìn)一步深化認(rèn)識(shí)，通過問題的深入，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)知識(shí)和技能的提升和遷移，在原有設(shè)計(jì)方案上進(jìn)一步拓展延伸。制作出的原核生物邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯的基因表達(dá)模型，是學(xué)習(xí)內(nèi)容的深化和各環(huán)節(jié)的整合提升。

2.2.6評(píng)價(jià)

各小組展示作品。教師出示評(píng)價(jià)量規(guī)（表3），組織學(xué)生開展自評(píng)與互評(píng)，依據(jù)參與度、積極性，進(jìn)行打分，并對(duì)各小組點(diǎn)評(píng)。學(xué)生完成診斷性作業(yè)，檢測(cè)目標(biāo)達(dá)成情況。

設(shè)計(jì)說明：本評(píng)價(jià)以過程性評(píng)價(jià)為主、總結(jié)性評(píng)價(jià)為輔，檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，通過學(xué)生自評(píng)、生生互評(píng)、教師點(diǎn)評(píng)、自我檢測(cè)和教學(xué)反饋等過程，檢驗(yàn)學(xué)生知識(shí)技能目標(biāo)的達(dá)成情況。

2.3教學(xué)反思

STEAM教學(xué)模式是以情境、項(xiàng)目、問題和寫作學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，淡化學(xué)科界限，將真實(shí)的問題情境與科學(xué)探究、工程設(shè)計(jì)等活動(dòng)結(jié)合起來，解決問題任務(wù)的新型學(xué)習(xí)模式。這一教學(xué)模式容易出現(xiàn)學(xué)科知識(shí)的結(jié)構(gòu)性缺失、偽探究、偽問題解決等不足，可能會(huì)造成學(xué)生學(xué)習(xí)過程中挫折感，導(dǎo)致教師主導(dǎo)地位缺失等問題。針對(duì)問題，教師細(xì)化和強(qiáng)化各環(huán)節(jié)的要求，落實(shí)學(xué)生的知識(shí)技能目標(biāo)和素養(yǎng)目標(biāo)，為STEAM教學(xué)提供參考。該模式作為一種新型教學(xué)模式，還需要廣大教師通過教學(xué)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)問題、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，形成一套適合6E學(xué)習(xí)模式的STEAM教學(xué)的理論和方法，指導(dǎo)新課改實(shí)踐。

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