基于STEM教育培养高中生生物科学探究能力的实践研究

发布时间：2020-10-11 18:57

　　 STEM教育起源于美国,随着信息技术的发展越来越多国家意识到了STEM教育的重要性。STEM教育是通过问题解决、项目学习、任务完成、工程设计等方式将科学、技术、工程、数学四门学科有效融合的多学科教育。本研究对STEM教育相关的课程进行了研究,在此基础上,将STEM融入到高中生物教学中,探究STEM生物教学对培养高中生生物科学探究能力的影响,并为高中生物STEM课程的构建与STEM生物教学的实施提供参考。本论文首先阐述了选题的背景与意义、STEM教育与生物科学探究能力的概述及STEM教育与生物学科教育目标的联系,接着分析国内外STEM教育的研究进展。在此基础上,将STEM融入高中生物教学中,并进行实践研究。STEM教学案例从设计思路、明确教学目标、创设情境引出探究问题或任务、提供资料与工具、设计方案、实施方案、记录与分析数据及交流与表达得出结论八大方面进行设计,本研究以“DNA分子结构模型的制作”、“探究成熟植物细胞的吸水与失水的条件”、“酶的特性”的教学过程为例。选择广州市南沙区东涌中学高一3班、4班作为实验班,进行基于STEM教育的高中生物教学对培养学生生物科学探究能力影响的实践研究。首先对两班学生的生物科学探究能力现状进行问卷调查,发现两班学生整体的科学探究能力相当,都比较差。其次再对两班的第一次月考成绩采用SPSS进行独立样本T检验分析,P值为0.843大于0.05,两班之间的成绩差异性不显著。因此两班整体的科学探究能力和知识水平相当,可同做为实验班进行实践研究。最后对实验班实践前后科学探究能力的提出问题、设计方案、实验操作、数据记录与分析及合作交流与表达五要素的数据进行配对样本T检验,结果显示科学探究能力这五要素的P值都小于0.05,前后测差异性显著。其中操作能力的提高最显著,设计方案的提高比较有难度,但也有很大的提升。说明STEM教育有助于培养学生提出问题、设计方案、实验操作、数据记录与分析及合作交流与表达这五方面的能力。分别对3班4班学生的月考成绩与期末成绩进行配对样本T检验,发现两班学生的成绩都有提升,可以说STEM教育的教学效果显著。从而得出以下结论:(1)学生的科学探究能力有待提高;(2)STEM教育应用到高中生物课堂教学中是可行且有效的;(3)STEM教育可以提高高中生的生物科学探究能力。最后本人对我国高中生物课堂开展STEM教育的提出如下建议:透彻理解高中生物学课程标准关于STEM教育的建议;完善教学设备与教学环境;培养具有STEM素养的复合型教师;构建高中生物STEM课程;多元化评价。
【学位单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：G633.91
【部分图文】：

图 2-2 实验现象——植物细胞的质壁分离-2 Experimental Phenomenon: Plasmid Wall Separation of表 2-7 学生记录的实验现象Table 2-7 Experimental phenomena recorded by student中央液泡大小 原生质层的位置 细逐渐变小 原生质层脱离细胞壁，发生质壁分离基逐渐变大，恢复原来大小恢复原来的位置 基1.原生质层相当于一层半透膜2.当细胞液浓度小于外界溶液浓度时，植物细胞3.当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，植物细胞的复原计意图：基于 STEM 教育的跨学科性和协作性

广州大学硕士学位论文实验一：探究 pH 对 H2O2酶活性影响的实验现象与实验结论表 2-11 探究 pH 对 H2O2酶活性影响的实验现象Table 2-11 Explores the experimental phenomena of the effect of pH on the activity of hydrogeperoxide探究 pH 对 H2O2酶活性影响的实验现象序号 1 号试管 2 号试管 3 号试管 4 号试管 5 号试管 6 号试管 7 号试管实验现象无气泡 2~3 个气泡5~6 气泡 10 多个气泡5~6气泡2~3 个气泡无气泡学生根据现象，分析实验数据绘制如下折线图

学生对科学探究内涵了解程度Figure3-1Students'understandingoftheconnotationofscientificInquiry
【参考文献】

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本文编号：2836986