（福建省晋江市养正中学 福建泉州 362216）

STEAM教育以解决实际问题或完成项目为驱动，整合科学、技术、工程、艺术、数学等多科关联点，打破学科知识学习碎片化，注重学生的审辩式思维、沟通、协作以及创造等能力的培养，激发并保持学生的学习动力。5E教学模式由吸引（engagement）、探究（exploration）、解释（explanation）、迁移（elaboration）和评价（evaluation）5个环节组成，各环节间层层相扣，一环接一环，环环相扣，把教学环节与学习过程联系起来。教师若把STEAM教育理念融入5E教学模式中，可改变教的模式和学的方式，促进学生对知识的应用，诱发学生的创新思维，同时提高学生的学科素养。现以人教版“免疫调节”（第一课时）为例，开展融入STEAM教育理念的生物课堂5E教学设计的教学实践。

1 吸引：呈现真实情境，形成科学研究动力

在吸引阶段，教师要注重激发学生的认知与学习动机，把学习动力与期待取得的成效相结合，明确学习的目标，促使学生自觉将已有的认知经验与新的学习任务密切联系。STEAM教育始于真实情境，当呈现的真实情境与学生已有知识经验相关性较大时，学生潜在的好奇心和学习兴趣受到激发，于是就会产生探究的内驱力，形成主动独立探究问题的欲望。

例如，教师联系当前的新冠疫情，引导学生思考：（1）新冠肺炎病毒的遗传物质是什么？（2）疫苗与抗体有何关联性？（3）为何治疗新冠肺炎时，疫苗研发至关重要？（4）科学家研发的新冠肺炎病毒快速检测试剂能准确检测出新冠肺炎病毒的原理是什么？（5）疫苗的研发过程有什么特点？

STEAM教育重视真实情景设置，可有效地激发学生的探究兴趣。打赢新冠肺炎疫情攻坚战是当前的热点话题，与学生健康生活相关。了解新冠肺炎病毒传播及致病机理、快速检测试剂研究和应用、疫苗和抗体研制、药物筛选等知识，是高中学生应该具备的生物学学科知识。初步了解新冠肺炎病毒传播及致病机理能促进学生形成正确的生命健康观念，规范防御新冠肺炎病毒行为；了解新冠肺炎病毒疫苗和抗体的研发技术，可以促进学生养成综合各门学科的创新意识，培养学生为科学事业而献身的家国情怀。

2 探究：重温研究历程，培养科学探究能力

在探究阶段，由于面临问题的复杂性，教师要开展运用多学科知识解决问题能力的训练，使知识的习得和能力的形成相互渗透，使学生通过领会、掌握和迁移已有认知，获得新知。生命科学史是关于生命科学的产生、发展及其规律的科学。生命科学的发展与科学技术的创新存在内在逻辑联系和共同发展规律，相互影响、相互制约。教师引导学生学习生命科学史，落实STEAM教育理念，使学生重温生命科学研究过程，像科学家一样开展研究，从而启迪学生思维、培养其探究能力。

在学习体液免疫机制的科学史时，教师提供材料：

（1）1890年，贝林证实白喉和破伤风均由各自病原体产生的毒素引起的。经过300多次实验发现，曾经感染过破伤风后仍存活马的血清中存在一种中和毒素的物质——抗毒素（抗体的一种类型），可预防破伤风病的发作，但抗白喉的抗毒素不能用于治疗破伤风患者。

（2）1956年，波特用蛋白酶处理抗毒素，发现抗毒素可分解成一些片段。

（3）生物学家克拉曼和米切尔从小鼠脾脏分离出纯化的B细胞和T细胞，经抗原刺激后，检测到各实验组产生抗体的情况（表1）。

表1 体外细胞培养情况

（4）1973年斯坦曼发现：吞噬细胞在特异性免疫反应中能发现、摄取、处理、暴露抗原，并呈递给T淋巴细胞。T淋巴细胞膜上的CD28蛋白可与抗原特异性结合，刺激T淋巴细胞释放淋巴因子，进一步激活B细胞并产生抗体，最终消灭入侵者。

教师引导学生讨论以下问题：

（1）破伤风抗毒素是怎样产生的？它有何特点？

（2）如何区分抗毒素（抗体）与抗原？

（3）若实验①与实验③为对照实验，自变量是什么？若实验②与实验③是对照实验，可以得出什么结论？实验③与实验④结果不同的原因可能有什么？用流程图把材料4信息中的核心概念联结起来。

探究活动中，教师没有把学习内容核心概念间的联系直接告诉学生，而是通过组织学生观察、分析、交流、讨论，让学生自己发现知识链条的串联点。在探究体液免疫步骤时，教师要挖掘生命科学史资源，促进学生运用工程学思维方式把免疫相关概念有机联系起来形成完整的知识体系。在活动过程中，学生是学习的主体，亲历思考与知识的重构，理解技术手段的重要性，分析实验设计的要领，对实验现象及结果深度的交流和讨论，提升科学思维能力。

3 解释：立足生活实际，训练科学思维方法

在解释阶段，学生需要运用先前习得的概念、原理解释生活现象及其相应的原理。在学生初步形成知识框架后，教师设置生活问题情景，促进学生迁移运用所学知识，学生通过充分交流、相互启发，提高学习的兴趣和应用能力，使浅层思维转变为深度思维，构建更为复杂的高阶思维体系，促进知识的建构。

学习体液免疫后，教师提出问题，引导学生思考：

（1）幼儿可通过注射人丙种球蛋白预防麻疹，可能的原因是什么？

（2）在血常规检查时，发现某人白细胞数量超过参考范围，医生断定此人可能有细菌性感染的炎症，请说出医生判断依据。

（3）出过水痘的人以后不会再出水痘，出过水痘的人仍会感染其他传染病，请给予合理的解释。

STEAM课堂以解决真实问题情景为出发点，需要解决问题时思维逻辑严密，层层递进。回答问题时，学生必须具有扎实的科学知识、缜密的审辩式思维能力、有效的沟通和协作能力、良好的创新创造能力。教师经常性开展解决真实问题的思维训练，能培养学生良好科学思维的习惯。

4 迁移：加大应用跨度，形成创新思维意识

在迁移阶段，教师提供新的学习资料，要求学生综合各科知识，深入学习和讨论，提高对原认知的内化和拓展，鼓励学生积极地从不同角度解决实际问题。

在学生明晰体液免疫基本过程时，教师指导学生认识二次免疫反应概念后，要求学生在图1中补充反映二次免疫的曲线。

图1 免疫曲线

数形结合是科学成果经常呈现的形式。曲线能形象地把生物生理变化过程用数学手段描述出来，并提供规律和原理的轨迹，加深学生对概念的理解。本环节中，学生只有理解浆细胞、记忆细胞、B细胞之间的区别和联系，理解机体受到抗原刺激时，记忆细胞和B细胞分化产生浆细胞的反应速度和剧烈程度的规律，才能正确画出曲线。

学习的迁移过程就是把表征知识的外壳层层剥掉，呈现深层知识的强化过程，是学生巩固提升到掌握知识的过程。知识只有放在具体的、情境的、可感知的活动之中才能被人真正理解。学生只有综合多学科知识。多角度对知识进行强化，才能建构更牢固的知识体系，同时加大知识的运用力度，增强学习的灵活性。

5 评价：反馈学习成效，设计落实多元评价

评价往往穿插在学生学习活动各个环节。上课前评价可以摸清学生的知识和能力储备，为学习活动奠定基础；课中评价可以为学习目标的达成与学习任务的完成提供依据；课后评价可以全面了解学生学习目标达成程度。

例如，在课前导入时，教师设置问题了解学生对新冠肺炎疫苗研发的关注度，摸清学生对疫苗与新冠肺炎抗体关联度的认识，开展师生评价。对科学史探究活动完成后，设计“猜猜我是谁”小游戏：随机抽取甲乙两位学生，请甲用一句话（这句话中不能出现细胞名称）或一个动作，说明牌子（乙看不到牌子上内容）上的细胞或物质功能；乙根据甲的表述或动作猜出细胞名称，开展生生评价。完成体液免疫学习后，教师播放“警察抓小偷”微课，帮助学生理清各细胞或物质间关系，要求兴趣小组学生模仿故事情节，角色扮演体液免疫课本剧，开展师生、生生、生组评价。在本节课结束时，教师要求学习小组设计保健品广告场景及广告语并评论，开展生生、师生、生组评价。

教学过程，教师采用诊断性评价、过程性评价和终结性评价等评价方式，全面摸查学情、注重知识的习得、解决过程的生成，交叉运用多种评价手段，多角度鼓励学生敢于善于回答问题、发表不同见解。学生通过相互评价，互学互启，共同享受课堂的乐趣，从而达成学习目标。

6 小结

融入STEAM教育理念的高中生物课堂5E教学模式注重学习生命观念内容、形成科学思维方式、提升科学探究能力、培养社会责任意识，帮助学生运用生物学知识尝试解释生活常识原理，激发学生学习动机。5E教学模式中5个教学环节层层推进又相互交融，促进学生主动、积极地投身STEAM活动中，通过个体探究和团队合作解决实践中的问题、完成探究任务。