STEM视域下的高中科学体验课程开发
摘??要：STEM视域下的高中科学体验课程涵盖通用型（发现学习中的问题）、拓展型（探究问题如何解决）和资优型（体验像科学家一样做研究）3类课程。这样的课程有助于学生转变学习方式，深入理解科学探究，从而提升科学素养。
关键词：STEM;科学体验课程;课程开发
高中生物选修课程采取何种形式、如何开展、怎么评价才能“促进学生全面而有个性的发展，为学生的终身发展奠定基础”是目前课程建设中迫切需要解决的问题。STEM重视在科学、技术、工程和数学之间建立合理逻辑，在重新诠释理科本质的基础上，使其与相关的技术和工程教育有机结合，启发学生不断挖掘科学和数学在实际社会生产中的应用价值[1]。生物学重视实验，但操作的简单重复无益于学生自主能力、创新能力及核心素养的提升，融合STEM理念的高中科学体验课程为实现学生各种能力的提升提供了可能。
一、课程的设计框架
融合STEM理念的高中科学体验课程关注学生的共同基础和多元发展需求，融合STEM理念设置通用型、拓展型和资优型3类课程，并逐级进阶，以项目化学习的方式贯穿始终，使每一位学生成为学习的主导者。通用型课程是基础课程，旨在落实全体高中学生生物学科核心素养，其关键词是“发现——发现学习中的问题”;拓展型课程有助于拓展生物科学与技术视野，提高实践和探究的能力，其关键词是“探究——探究问题如何解决”;资优型课程是为学有余力的学生设计的课程，旨在满足学生多样化的兴趣和发展，为培养“专家型学习者”奠定基础，其关键词是“体验——体验像科学家一样做研究”。我校是上海市科技教育特色示范学校，学生的有关苔藓的研究项目和课题先后得到中科院上海植物研究所专家的悉心指导和帮助，相关研究成果曾获得全国青少年科技创新大赛优秀项目一等奖。在此基础上，经过多年的筹划和实践，以探究苔藓世界为内容的STEM系列科学体验课程应运而生。
二、课程的培养目标与组织方式
（一）培育“专家型学习者”
学习者的兴趣、爱好和认知的差异导致了诉求的多样化和独特化，个体的“有所长”和“有所不长”很难适应传统教育中“一刀切”“齐步走”的教育模式。STEM视域下的探究活动尊重学习者的独特性，为其提供多样、弹性的选择，培养其“专长”，使其如专家般从事科学探究活动，积极地投入学习、调用知能、应用策略、反思过程等，成为学习的“自治”者[2]。
（二）组建“学习共同体”
以学习小组为单位开展活动可以发挥团队的智慧，小组成员分工明确。课程的实施采用的是组建灵活的“学习共同体”的方式，即没有固定的小组和组长，所有组合随机组成，每个学生在每次活动中扮演的角色和承担的任务“不尽相同”。这让每一个成员都积极参与，增强主观能动性，学会高效多维度思考，培养团队协作精神和领导力、执行力。
（三）关联“正式学习”与“非正式学习”
校外的公共教育资源作为校内教育的补充可以拓宽学习者的认知渠道。课程在实施过程中以馆校联合等“非正式环境中的科学学习”来弥补“正式环境”课堂内的教学缺憾，形成社会大课堂，使教学活动从“同质化”向“个性化”方向转变，也为学生的进一步深造学习、面向社会、获得职业技能等奠定基础[3]。
三、课程实施案例
“奇妙的苔藓世界”覆盖3类课程，细化为10个主题，每个主题既相互联系，又各自独立。活动流程如图1所示。
（一）通用型课程
学生在进行实验时发现：《探究植物细胞外界溶液浓度与质壁分离的关系》实验中的洋葱鳞叶表皮细胞过大，不易撕取;《探究酶的高效性》实验中选用新鲜的猪肝匀浆作为过氧化氢酶的提取液，取材麻烦，不易保存;《叶绿体中色素的提取和分离》实验所需的新鲜菠菜采购于市场，受限于季节……“有没有更好的实验材料解决上述问题”成为大家思考的焦点，苔藓具有明显的优势——“奇妙的苔藓世界”由此展开。学生认识到需要具备一定的专业知识，他们主动联系上海植物园参观每年定期举办的苔藓创意展，通过观看、欣赏苔藓制成的各种作品，获得直观认识，激发探究欲望，再以“聆听科学、亲近大师”为主题邀请苔藓学家进行科普讲座，透过科学家的视角学习苔藓的基础知识。
（二）拓展型课程
问题如何解决乃至更好地解决，是学生在这一课程的学习中探讨的主题。教师提出问题：实验还可以怎样改进和拓展？有些学生提出可以借助相关仪器测定实验改进前后的差异，用科学数据论证改进的效果。教师鼓励学生全方位获取信息，培养学生对信息的检索、综合及判断能力。有学生提出利用传感器连接TI数学图形器，绘制出过氧化氢酶催化释放氧气随时间变化的曲线;有学生提出利用分光光度计测定苔藓在不同季节的色素含量，绘制其随温度变化的曲线;还有学生提出用仪器测量原生质层面积的改变（不仅仅是长度的改变）来衡量质壁分离的大小……学生提出方案、展开实验、分析结果、讨论反思，再对实验方案进行调整，形成迭代思维。随着研究的