STEAM理念下“制作真核细胞三维结构模型”案例

来源:《素质教育》2023年第8期 作者:万小云

靖边县第三中学   万小云

一、选题目的与意义

随着时代和教育理念的进步，广大学校积极开展STEAM教育课程。傅骞等教育学家认为，STEAM教育其实是一种能在课堂上使用的教学策略，主要通过利用以设计为基础的学习、以项目为基础的学习和以探究性学习为基础的学习方式，从而培养学生解决生活中实际问题的能力。任友群等学者也认为，STEAM教育其实是以同一项目学习、相关问题学习为主的学习方法，在STEM教育基础上，通过延伸和拓展形成了STEAM教育，进而形成一种崭新的教育形式，从而将技术、工程、数学、科学和艺术进行融合的教育，主要目的是为了推动科学技术下的教学创新。本文以“如何真核细胞三维结构的模型”教学课程案例，总结如何将STEAM教育理念融入到高中生物课堂的教学实践。

二、教学目标与生物学科核心素养

1、科学思维：在学生和老师共同探究下，让学生自己动手制作真核细胞三维结构的手工模型，使学生对本节课的核心概念进行知识框架的构建——动物细胞的结构和功能、动植物细胞的区别，在将学生分小组讨论相关知识点、然后和教师一起交流，从而培养学生探究性学习的良好学习习惯。

2、科学探究：制作细胞模型、组装、提升核心概念，要求每个学生都参加活动，让学生可以更进一步地认识细胞亚微结构特征，同时体现了教学改革中的小组合作探究，主动学习的基本知识理念，也落实了面向全体学生的理念。

3、社会责任：通过制作真核细胞结构模型的活动，让学生能够初步形成生物体结构和功能一一对应的观点，同时体会到动手实践的快乐，制作成功的喜悦，激发科学兴趣和求知欲。

三、与学科课程标准的关联

课堂上老师和学生首先共同梳理以动植物细胞在电子显微镜下的结构模式图引出课题——如何制作真核细胞三维结构的模型。在此基础上，教师明确以“如何制作真核细胞三维结构的模型”为任务进行分析探讨，将生物科学知识（真核细胞的基本结构，各种细胞器的基本形态、结构和功能）、操作技术（如何制作真核细胞三维结构的模型）、手工艺术以及数学学科（动植物细胞直径为20 ～30μm、核糖体：最小直径为25nm、溶酶体：直径为0.2 μm、线粒体：直径为0.5～1 μm，长度为2～3 μm、中心粒：直径为0.2～0.4 μm高尔基体：扁平囊泡直径多在1 μm左右、叶绿体：直径为3～6 μm，厚约2～3 μm、细胞核：直径为5～10 μm）有机地交叉融合，使学生在实践体验中学，来提升学生综合能力以及培养学生综合科学素养。上图是制作生态瓶的跨学科概念分析图。

四、教学资源和资料清单

多媒体教学设备、学生学习活动单、教学课件、真核细胞的模型制作教学视频

材料：为每组准备彩色橡皮泥、吹塑纸、彩色卡纸、乒乓球一个、泡沫板、牙签、枸杞、绿豆、火柴棍

工具：剪刀、水彩笔、订书机、大头针若干、胶棒、透明胶带、双面胶

五、信息化教学策略

合作学习教学策略、情景教学策略

六、教学环节

1、课堂引入：

教师在多媒体上展示动植物细胞亚显微结构模式图以及播放真核细胞模型制作视频，引出课题——如何制作真核细胞三维结构的模型

设计意图：利用亚显微结构模式图和视频成功激发学生制作真核细胞模型的兴趣，符合STEAM教育中培养核心素养的特征。

2、教师讲解重难点：

教师讲授模型的概念：模型方法就是把研究对象的原型一些不是主要的细节、非实际的关联去掉,从而以精简和完美化的形式让原型的多种复杂结构、各种功能与相应联系重现的一种科学方法，同时要尽可能结合初中生物的相关模型，更容易学生理解。

设计意图：回顾旧知，为接下来制作真核细胞的三维结构模型奠定理论基础。

3、动手制作真核细胞的三维结构模型

（1）明确种类、规格

第1-5小组制作动物细胞模型，第6-10小组制作植物细胞模型。

（2）选定材料用具

制作实物模型可选用的材料多种多样，下面我们就以制作细胞核的模型为例，讨论一下可选用什么材料制作？（学生思考回答）展示各种材料制作的细胞核的整体模型图片，以及用鸡蛋、水果、橘子等做的细胞核的剖面图

（3）设计方案，分工制作

围绕各组巡视，时时参与讨论，指导制作。及时指出各组在制作过程中存在的问题，并表扬做得好的同学和小组。

（4）合作组装，修补完善

设计意图：培养学生动手能力以及对理论知识深入理解；

4、学生合作完成制作真核细胞的三维结构模型报告单

设计意图：引导学生综合运用科学、数学、工程以及艺术等跨学科知识与技能，解决真核细胞的制作过程中的相关问题，重点体现了STEAM教育侧重多学科知识综合应用的实际内涵。

5、课堂总结：在学习过程中，学生利用多学科知识解决真核细胞的三维结构模型实际问题，每一小组都完成了真核细胞的三维结构模型制作。

七、教学反思

STEAM课程学习需要融合多种学科的知识与技能，要将各科课程无缝隙整合是STEAM课程主要思考的问题，而在讲授如何制作真核细胞的三维结构模型的课堂中，将各个学科融合体现的并不是很好。