基于STEM教育理念的高中生物学课程案例开发及教学实践

摘要

STEM教育是科学（Science)、技术（Technology)、工程（Engineering)和数学（Mathematics）四门学科英文首字母的缩写，旨在通过问题解决、工程设计和项目学习等方式跨学科解决问题，具有多样性、情境性、趣味性和体验性等特点。本研究通过文献法梳理国内外STEM教育研究现状及其理论基础，发现国内对STEM教育的研究越来越广泛，但将STEM教育理念融入高中生物学教学的案例和实践相对较少。因此，本研究通过筛选人教版高中生物三本必修教材的内容，整理归纳可融合STEM教育的知识点，并选取真核细胞结构、人类遗传病和呼吸作用的应用三个知识点进行案例开发。　　本文以“真核细胞三维结构模型的制作”为例开展教学实践，在江西省南康三中选取两个差异不明显的平行班对比，实验班采用基于STEM教育理念的生物学教学模式授课，对照班以传统教学模式授课。两个班同时测试，比较不同教学模式对学生成绩的影响；课后对实验班进行问卷调查，以了解学生跨学科解决问题能力、动手实践能力和学习兴趣是否提高。利用统计学分析实践研究结果，表明：与传统教学模式相比，在考查细胞器的结构特征时，实验班与对照班的选答错误率相差显著，实验班单题出错率比对照班减低50%-77.8%，学生对学科知识点的掌握存在显著差异；通过教师观察，实验班学生在建模过程中能够利用数学知识解决细胞结构模型中核质比的关系，跨学科解决问题能力和动手操作能力均值分别提高48.8%、49.6%，Sig.（双侧）均小于0.05，存在显著差异；在学习生物学兴趣方面，93%的学生认为有明显提高，教学实践取得了较满意的效果。　　本研究丰富了STEM教育融合高中生物学的教学案例及其实践，以期为教育研究者进一步开发案例奠定基础，并为一线教师开展基于STEM教育理念的高中生物学教学实践提供参考。

目录

声明

第1章 引言

1.1研究背景

1.2.1国外STEM教育研究现状

1.2.2国内STEM教育研究现状

1.3 STEM教育的概念界定

1.4理论基础

1.4.1布鲁纳的“发现学习”理论

1.4.2奥苏贝尔的“意义学习”理论

1.4.3建构主义学习理论

1.4.4多元智能理论

1.5.1研究目的

1.5.2研究意义

1.6.1研究内容

1.6.2研究方法

第2章 基于STEM教育的高中生物学课程设计与案例开发

2.1.1 STEM教育的特点

2.1.2 STEM课程设计的原则

2.1.3选择课程内容

2.1.4课程组织分析

2.1.5评价与反思

2.2.1基于STEM教育的高中生物学教学环节研究

2.2.2基于STEM教育的高中生物学教学案例开发

第3章 基于STEM教育的高中生物学教学实践研究

3.1.1研究对象

3.1.2研究工具

3.2教学内容

3.3教学方案

3.3.1实验班教学方案

3.3.2对照班教学方案

3.4教学实践

3.4.1实验班教学实践

3.4.2对照班教学实践

3.5教学实施结果与分析

3.5.1 STEM教育促进学生学科知识的掌握

3.5.2 STEM教育提高学生跨学科解决问题能力

3.5.3 STEM教育提高学生的动手操作能力

3.5.4学生学习兴趣的变化

第4章 研究结论与展望

4.1研究结论

4.2研究展望

4.3研究中的不足

参考文献

附录

致谢

在读期间公开发表论文（著）及科研情况