STEAM理念下初中科學(xué)單元整體教學(xué)的設(shè)計(jì)與實(shí)施

STEAM是一種注重實(shí)踐的超學(xué)科教育理念，強(qiáng)調(diào)打破學(xué)科界限，重視學(xué)習(xí)與實(shí)踐的聯(lián)系。隨著科技的快速發(fā)展與教育的不斷改革，STEAM理念已逐漸成為當(dāng)前教育發(fā)展的熱點(diǎn)內(nèi)容，教師需遵循理念內(nèi)涵，全面提升科學(xué)單元整體教學(xué)的設(shè)計(jì)與實(shí)施效果，讓學(xué)生可以在學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的同時(shí)構(gòu)建適合自己的學(xué)習(xí)體系，從而提升學(xué)習(xí)效率，發(fā)揮單元整體教學(xué)的有效作用。在初中科學(xué)單元整體教學(xué)中融入STEAM理念，有助于培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科思維能力、創(chuàng)新能力與實(shí)踐能力，教師應(yīng)加強(qiáng)對(duì)STEAM理念的深入認(rèn)識(shí)，通過完善單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)，提升教學(xué)效果，從而實(shí)現(xiàn)初中科學(xué)單元整體教學(xué)目標(biāo)，促進(jìn)教學(xué)創(chuàng)新發(fā)展。一、根據(jù)STEAM理念設(shè)定合理的教學(xué)目標(biāo)，完善課程體系為了進(jìn)一步提升初中科學(xué)單元整體教學(xué)質(zhì)量與效果，教師應(yīng)從知識(shí)、技能、跨學(xué)科、個(gè)性化等多個(gè)方面入手，確定具體教學(xué)目標(biāo)，并根據(jù)學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)能力與學(xué)習(xí)需求，增強(qiáng)教學(xué)目標(biāo)的合理性與可行性。以“代謝與平衡”單元教學(xué)為例，教師可以根據(jù)具體內(nèi)容設(shè)定教學(xué)目標(biāo)，從食物營(yíng)養(yǎng)知識(shí)講解到食物的能量獲得，設(shè)定合理的教學(xué)體系，將知識(shí)系統(tǒng)化地傳授給學(xué)生。教師設(shè)定的教學(xué)目標(biāo)要從學(xué)生對(duì)代謝與平衡概念的理解入手，引導(dǎo)學(xué)生掌握相關(guān)的計(jì)算公式與計(jì)算方法，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、探究能力與跨學(xué)科應(yīng)用能力，這樣才能提升教學(xué)效果，讓學(xué)生牢固掌握科學(xué)知識(shí)（如圖1）。教師：同學(xué)們，今天我們要進(jìn)行一項(xiàng)運(yùn)動(dòng)測(cè)試，看看你們的身體素質(zhì)是否良好，能量消耗又是多少。有輕度運(yùn)動(dòng)的有氧跳操，也有強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)的開合跳與往返跑，時(shí)間不定，但不會(huì)超過5分鐘。學(xué)生A：那我可以參加輕度運(yùn)動(dòng)測(cè)試。學(xué)生B：我可以報(bào)名強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)測(cè)試。（教師選擇3～5名學(xué)生參與測(cè)試并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，具體數(shù)據(jù)如表1）教師：同學(xué)們，這個(gè)運(yùn)動(dòng)測(cè)試主要是為了探究人體在不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度下的能量消耗，剛剛B同學(xué)通過能量消耗計(jì)算公式算出他在輕度運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度下能量消耗量為8.27kcal。學(xué)生C：那我是不是也能運(yùn)用公式計(jì)算出我的能量消耗數(shù)據(jù)？教師：當(dāng)然可以。經(jīng)過這樣的運(yùn)動(dòng)消耗，你們是否能感覺到身體疲勞，需不需要補(bǔ)充能量？學(xué)生B：是有點(diǎn)累，我需要喝水。學(xué)生D：運(yùn)動(dòng)之后我還有點(diǎn)餓呢！教師：人體經(jīng)過適當(dāng)運(yùn)動(dòng)，會(huì)消耗一部分的能量，那么用哪些方式可以補(bǔ)充我們消耗的能量呢？學(xué)生E：多喝水，或者吃蛋白質(zhì)食品。學(xué)生F：補(bǔ)充肉制品，加速恢復(fù)體力。教師：你們說的方法都對(duì)，但是單純地食用單一食物并不能達(dá)到營(yíng)養(yǎng)均衡的效果，而是要合理搭配食物，才能更好地促進(jìn)代謝，保持營(yíng)養(yǎng)平衡。教師在給學(xué)生講解食物與營(yíng)養(yǎng)時(shí)，可以借助多媒體設(shè)備給學(xué)生播放食物圖片，或是播放食物制作過程，用立體化的方式向?qū)W生呈現(xiàn)知識(shí)內(nèi)容，再將食物的營(yíng)養(yǎng)知識(shí)與人體對(duì)食物的營(yíng)養(yǎng)需求進(jìn)行結(jié)合，順利過渡到食物的消化與吸收教學(xué)中。教師可以制作人體透視圖，按照食物進(jìn)入人體的順序與過程分析，向?qū)W生講述消化系統(tǒng)的構(gòu)造及原理，讓學(xué)生可以更清晰地了解食物的消化與吸收，增強(qiáng)教學(xué)效果。這種教學(xué)方式不僅能加強(qiáng)教師與學(xué)生的教學(xué)互動(dòng)，還能讓學(xué)生在參與實(shí)驗(yàn)的過程中學(xué)習(xí)到更多科學(xué)知識(shí)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的是通過更加真實(shí)的數(shù)據(jù)將知識(shí)內(nèi)容具體化地呈現(xiàn)出來，學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)中增強(qiáng)對(duì)知識(shí)的探究興趣，也能提高自身觀察能力與思維能力，掌握科學(xué)知識(shí)的具體應(yīng)用方法。二、整合初中科學(xué)單元整體知識(shí)內(nèi)容，實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)教師應(yīng)當(dāng)遵循STEAM理念的實(shí)際要求，在教學(xué)中引入實(shí)際問題，將單元內(nèi)容進(jìn)行有效的排序與組合，讓學(xué)生可以綜合性地學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)，提高探究與學(xué)習(xí)興趣。STEAM教育強(qiáng)調(diào)合作學(xué)習(xí)和跨學(xué)科合作，教師可以組織學(xué)生進(jìn)行小組合作學(xué)習(xí)，促進(jìn)不同學(xué)科領(lǐng)域的相互交流和合作，以此來發(fā)揮資源整合作用，讓科學(xué)單元整體教學(xué)具有多元性與趣味性，從而提高科學(xué)單元整體教學(xué)的效果，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。整合學(xué)科知識(shí)的過程中，教師要將具有聯(lián)系的知識(shí)合并在一起，按照知識(shí)的難易程度實(shí)施單元整體教學(xué)。教師要運(yùn)用多媒體教學(xué)課件與網(wǎng)絡(luò)資源豐富教學(xué)形式，合理設(shè)計(jì)項(xiàng)目教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生可以加深學(xué)習(xí)記憶，提高學(xué)習(xí)能力。在“代謝與平衡”單元的教學(xué)中，教師可以搜集大量網(wǎng)絡(luò)資料，帶領(lǐng)學(xué)生探究營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的作用，并在泌尿系統(tǒng)教學(xué)后開展項(xiàng)目化實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，將學(xué)生分成多個(gè)小組，指導(dǎo)學(xué)生制作腎單位模型，以模擬腎小球的濾過作用和腎小管的重吸收作用。同時(shí)教師也需針對(duì)該模型的科學(xué)性設(shè)計(jì)相應(yīng)評(píng)價(jià)表，以此來評(píng)估學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的學(xué)習(xí)表現(xiàn)。學(xué)生通過查閱資料和實(shí)驗(yàn)探究的方式，能夠全面了解泌尿系統(tǒng)在人體中發(fā)揮的作用，從而加深對(duì)代謝與平衡的認(rèn)識(shí)。教師需要將醫(yī)藥知識(shí)、人體構(gòu)造知識(shí)、食物營(yíng)養(yǎng)知識(shí)進(jìn)行整合，以單元整體教學(xué)為基礎(chǔ)，實(shí)行項(xiàng)目教學(xué)方案，全面提高初中科學(xué)單元整體教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。教師：同學(xué)們，我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了食物與營(yíng)養(yǎng)知識(shí)，現(xiàn)在就讓我們來探究泌尿系統(tǒng)在人體代謝與平衡中發(fā)揮的作用吧。（教師指導(dǎo)學(xué)生制作腎單位模型，并以設(shè)計(jì)的合理性、創(chuàng)意性、結(jié)構(gòu)完整性作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。）教師：現(xiàn)在我要邀請(qǐng)一位同學(xué)進(jìn)行模型制作演示。（學(xué)生A利用橡皮管、漏斗、水、相同的塑料顆粒、注射器等材料制作如圖2所示模型。）教師：做得很好！現(xiàn)在同學(xué)們用塑料顆粒模擬血液中不能進(jìn)入腎小囊的成分。有誰能告訴我其中包含的成分嗎？學(xué)生B：是血細(xì)胞。學(xué)生C：還有大分子蛋白質(zhì)。教師：不錯(cuò)。該模型能模擬腎單位功能，那么請(qǐng)問：模型形成的“尿液”將從哪個(gè)部位中流出呢？學(xué)生D：漏斗部分。教師：很好！看來大家都已經(jīng)掌握了關(guān)于泌尿系統(tǒng)的知識(shí)，希望模型設(shè)計(jì)優(yōu)秀的同學(xué)能再接再厲，合格的同學(xué)要不斷進(jìn)步，待改進(jìn)的同學(xué)也不要?dú)怵H，繼續(xù)復(fù)習(xí)這一板塊的知識(shí)內(nèi)容，完善模型結(jié)構(gòu)。教師：通過這次實(shí)驗(yàn)，你們都學(xué)到了什么呢？學(xué)生E：我對(duì)泌尿系統(tǒng)有了更深入的了解。教師：非常好。人體具有非常復(fù)雜的系統(tǒng)，涉及多個(gè)器官和生理過程，通過這次實(shí)驗(yàn)，我們能更深入地了解人體系統(tǒng)，這有助于我們更好地了解自己的身體和做好健康管理。學(xué)生F：我了解了人體代謝與平衡的重要性。教師：通過這次實(shí)驗(yàn)，我們不僅對(duì)泌尿系統(tǒng)有了更深入的了解，還意識(shí)到了人體代謝與平衡的重要性，因此需要注重合理飲食與適當(dāng)運(yùn)動(dòng)，這樣才能維持身體的代謝平衡。這次實(shí)驗(yàn)也提醒我們，任何疾病的預(yù)防都需要從日常生活中的點(diǎn)滴做起，只有保持健康的生活方式，才能安全健康成長(zhǎng)。通過這樣的教學(xué)指導(dǎo)方式，教師需要全面整合學(xué)科知識(shí)內(nèi)容，強(qiáng)化多元教學(xué)指導(dǎo)效果，讓學(xué)生在單元整體教學(xué)中可以鍛煉觀察能力與思維能力，從而更好地學(xué)習(xí)與發(fā)展，成為高質(zhì)量人才。三、借助現(xiàn)代信息技術(shù)與多媒體設(shè)備，加強(qiáng)情境應(yīng)用在進(jìn)行初中科學(xué)單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，教師可以借助信息技術(shù)為學(xué)生營(yíng)造趣味性的教學(xué)情境，運(yùn)用多元教學(xué)資源豐富教學(xué)形式與內(nèi)容。通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，教師可以幫助學(xué)生更好地理解和應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)主動(dòng)性，同時(shí)有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、批判性思維與解決問題的能力，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。以“代謝與平衡”單元為例，教師可以使用多媒體設(shè)備給學(xué)生播放PPT或視頻，生動(dòng)形象地展示代謝與平衡的基本概念。同時(shí)教師可以利用生活中的具體場(chǎng)景與案例進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)或虛擬實(shí)驗(yàn)，這樣既能保證實(shí)驗(yàn)的安全性，又能讓學(xué)生在真實(shí)的情境中更好地理解代謝與平衡原理。教師可以選擇一些互動(dòng)性強(qiáng)的在線軟件，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中進(jìn)行小組討論，合作解決問題，培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作精神與溝通能力。比如，針對(duì)體內(nèi)物質(zhì)的運(yùn)輸與動(dòng)態(tài)平衡知識(shí)，教師可以運(yùn)用虛擬技術(shù)模擬血液循環(huán)系統(tǒng)，在虛擬透明的容器中注入紅色液體代表血液，將模擬血管的管道連接到容器中，讓學(xué)生觀察物質(zhì)在血管中的流動(dòng)，通過調(diào)整“心臟”的收縮頻率，模擬血液循環(huán)的動(dòng)力?；蛘咴O(shè)計(jì)一個(gè)物質(zhì)運(yùn)輸游戲，運(yùn)用信息技術(shù)制作身體各器官的模型，包括消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、腎臟等，讓學(xué)生扮演不同的器官，通過合作完成食物的消化、氧氣的運(yùn)輸、毒素的排除等任務(wù)，體驗(yàn)物質(zhì)在體內(nèi)的運(yùn)輸和平衡過程。通過真實(shí)的教學(xué)情境，教師不僅對(duì)知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行了有效的組合，還讓學(xué)生可以從更多元的角度看待學(xué)習(xí)問題。教師需要強(qiáng)化理論與實(shí)踐的結(jié)合，在科學(xué)單元整體教學(xué)中創(chuàng)新教學(xué)形式與方法，豐富教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)能力與科學(xué)素養(yǎng)，讓學(xué)生可以構(gòu)建完整的