摘要：STEAM 教育以学生为主体，以问题解决为驱动，让学生通过自主学习和合作学习，在亲身实践中提升运用知识的能力。本文以“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”为例，将 STEAM 教育理念融于高中生物学实验教学设计，创设真实情境，由学生的疑问出发，通过自主设计方案、实施方案、总结反馈等环节，让学生在实践中掌握实验技能，提升其创新能力、解决问题能力等，落实生物学核心素养的培养。

关键词：STEAM 创新实验 高中生物学

STEAM 教育是将科学、技术、工程和数学领域作为发展基础，将艺术作为创造力的承载和体现，其主要形式是项目式任务或问题解决，以学生为主体，强调学生的主动学习和合作学习，以提升学生的创新意识、合作意识、创新能力、实践能力、问题解决能力、表达交流能力等多种能力 [1]。是一种培养具备全面科学素养和创新型人才的新型教育模式，已成为很多国家教育领域一项重要的发展战略 [2]。

《普通高中生物学课程标准（2017 年版 2020 年修订）》（以下简称“新课标”）指出，高中生物教学必须重视实验教学，强调学生亲身实践，通过实验来完成探究性活动或工程学任务，深刻理解生物学概念，提升其应用知识的能力，以提升解决生活实际问题的能力 [3]。STEAM 教育理念与“新课标”的要求相契合。

该实验是高中生物第一个涉及物质检测的探究实践活动，教材上提供了多种材料，不过在实际实施时，老师一般是选择性准备几种材料，且已给学生分好类，如让学生用梨匀浆检测还原糖，用豆浆检测蛋白质，用花生检测脂肪。笔者发现，学生会产生疑问：“为什么用梨来检测还原糖？用豆浆是否可以？”“花生里面有还原糖和蛋白质吗？”“为什么检测脂肪不用豆浆？”基于 STEAM 教育理念，笔者认为可以从学生的疑问出发，以学生为主体，通过创设情境、提出假设、设计实验、实施实验、总结反思几个环节，完成项目式任务，解决如下问题：（1）如何检测生物组织中的还原糖、蛋白质和脂质？（2）检测这些化合物用什么材料比较合适？为什么？（3）通过实验，比较梨匀浆、葡萄匀浆、花生种子、豆浆、鸡蛋清稀释液的还原糖、蛋白质和脂质含量。

1 创设情境，引出问题

提出问题：“不同食物的营养物质种类和含量各不相同，因此我们需要合理搭配，满足身体的营养需求。我们的食物来自各种各样的生物组织，那如何检测不同生物组织中的营养物质呢？”接着引导学生提出疑问：选用什么材料来检测比较合适？为什么？

2 明确目标，作出假设

由学生的疑问“选用什么材料来检测比较合适？为什么？”出发，教师引导学生结合所学知识和生活实际经验，提出假设：梨匀浆、葡萄匀浆、花生种子、豆浆、鸡蛋清稀释液中都含有还原糖、蛋白质和脂肪；选用梨匀浆和葡萄匀浆检测还原糖是因为其还原糖含量较高；选用豆浆、鸡蛋清稀释液检测蛋白质是因为其蛋白质含量较高；选用花生种子检测脂肪是因为其脂肪含量较高。

教师将学生分组，明确项目目标，即需要解决的核心问题：（1）如何检测生物组织中的还原糖、蛋白质和脂质？（2）检测这些化合物用什么材料比较合适？为什么？（3）通过实验，比较梨匀浆、葡萄匀浆、花生种子、豆浆、鸡蛋清稀释液的还原糖、蛋白质和脂质含量。

3 查阅资料，设计方案

小组合作，根据项目目标，查阅相关文献，结合本校实际情况，思考如何验证假设，即设计实验方案。此过程中自主学习与合作学习相结合，提升学生的合作意识和能力，且尝试设计方案，体会科学的探究思路，促进科学思维的发展。各小组代表展示其方案，与其他小组共同交流探讨，教师指导修改、完善。通过与其他组的方案进行对比，学生对该实验可以有更加深刻和全面的了解。

4 亲自实践，实施方案

4.1 实验材料的选择

教师提供的实验材料如下：梨匀浆、葡萄匀浆、花生种子、豆浆、鸡蛋清稀释液。每个小组选择三种材料，检测该材料中的还原糖、蛋白质和脂肪（教师保证所有材料都有小组进行检测）；并比较不同材料的还原糖、蛋白质和脂肪含量。

4.2 试验方法

实验方法如下：用斐林试剂检测还原糖；用双缩脲试剂检测蛋白质；检测脂肪：（1）花生种子：制作经苏丹Ⅲ染液染色后的花生子叶临时切片，用显微镜观察着色情况；（2）梨匀浆、葡萄匀浆、花生种子、豆浆、鸡蛋清稀释液：滴加等量苏丹Ⅲ染液，观察颜色变化情况。

4.3 实验结果的记录和分析

小组完成本组的实验后，记录、分析实验结果（表 1），小组代表分享本组结果，各个小组对比实验结果，讨论得出：梨匀浆、葡萄匀浆、花生种子、豆浆、鸡蛋清稀释液都含有一定量的还原糖、蛋白质和脂肪；梨匀浆和葡萄匀浆中还原糖含量较多；豆浆、鸡蛋清稀释液中蛋白质含量较多；花生种子中脂肪含量较多。由此可知选用哪些材料较合适及背后的原因，且通过对比全班实验记录进行了各个材料所含化合物的含量对比。

表1：检测化合物中的还原糖、蛋白质、脂肪实验记录表

4.4 总结反思，反馈评价

每位同学对检测方法和步骤进行总结，绘制思维导图或概念图；对于项目过程中各个学生和各组的表现，进行小组自评、小组互评和教师评价；每小组写一份项目总结报告，教师进行评价反馈。通过绘制思维导图、概念图和撰写总结，引导学生总结知识点之间的联系，构建框架，深刻理解该内容，提升运用知识的能力。评价方式包括小组自评、小组互评和教师评价， 且注重过程中的表现评价，更客观、全面。

5 总结展望

“观察”和“实验”是生物学的学科基础，高中生物学实验教学不应该被忽视，而应该是以学生为主体，让学生充分参与其中。基于STEAM 教育理念的高中生物学教学设计对教师和学生的综合素质要求较高，是一种新的挑战。也要求学校具备一定的实验条件。教师应主动改变自己的方式，将 STEAM 教育理念融于高中生物学实验教学中，通过完成项目式任务，真正地提升学生运用知识的能力，提升其科学思维和科学探究，真正落实生物学核心素养的培养。

参考文献

[1]Steve Murphy. An analysis of Australian STEM education strategies[J]. Policy Futures in Education，2019，17（2）：122-139

[2] 贾俊娟 . 基于 STEAM 的高中生物学实验项目案例研究 [D].淮北 ： 淮北师范大学 ，2020：10.

[3] 普通高中生物学课程标准解读 2020 修订 [M]. 北京：高等教育出版社 ， 2020.08.