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STEAM课程《鹿苑鸡》的教学设计和实施

摘要：结合本地课程资源,以高中生物学为基础设计了STEAM课程《鹿苑鸡》,以期深化学生对高中生物学中关于遗传、育种、胚胎发育等知识的掌握和融合,引导学生进一步结合社会、历史等知识认识农业对社会发展的作用,揭秘苏南农耕文化和饮食文化.其中,基础知识包括“鹿苑鸡简介”“鸡的杂交和孵化”“鸡的线粒体DNA分析”“翁同龢与鹿苑鸡”等内容,具体实践包括鸡只繁育、建模提纯、DNA分析、形成报告等过程.

关键词：STEAM课程鹿苑鸡遗传发育StarC平台

STEAM教育涵盖物理学、化学、生物学、数学、计算机科学、人文艺术等多个学科.它打破了传统教学孤立地传授学科知识的做法,更强调跨学科学习；它摆脱了传统意义上的“课本”,更强调面向现实中的具体问题,探究解决问题的思路和方法；它不再过度强调对知识的记忆,更强调知识的综合应用和创新思维的培养.

我校结合本地课程资源,以高中生物学为基础设计了STEAM课程《鹿苑鸡》（鹿苑鸡是苏州特有的一种优良鸡种,由于受到外来鸡种的冲击和忽视保育,目前品种状况堪忧）,以期深化学生对高中生物学中关于遗传、育种、胚胎发育等知识的掌握和融合,引导学生进一步结合社会、历史等知识认识农业对社会发展的作用,揭秘苏南农耕文化和饮食文化.下面谈谈它的具体实施.

一、教前准备

首先,教师确定本课程的学习内容、任务清单和评价要求等,并将“鹿苑鸡现状”“鸡的饲养”“DNA提取和鉴定”“遗传定律”以及任务清单、评价要求等学习资料分类上传至StarC云端一体化学习平台.学生则依托StarC平台,按照任务清单,利用微课、虚拟实验等教学资源自主学习.在这一过程中,教师根据学生的反馈情况,适当给予指导,帮助学生巩固原有知识,熟悉基础知识.

其次,教师设计调查问卷,包括学生对本课程活动的认知基础和能力、兴趣和预期等项目,并将问卷通过问卷星导入发布在StarC平台.学生利用终端完成调查问卷,结果表明：学生对家禽的认知度普遍不高,缺乏基本的生活常识,但不少学生都有饲养宠物的经验,都希望能孵化一次小鸡；学生都会通过在线检索数据获取知识,愿意尝试新的技术,愿意为实践活动的成功努力；而平时对生物感兴趣的学生更希望能从DNA层面做生物遗传的深入分析.然后,教师借助问卷数据分析确定分组名单,使每组学生在理论水平、动手能力、学习兴趣等各方面配置均匀,以保证小组活动能顺利开展.

二、教学过程

(一)基础知识

教师根据问卷数据分析,适当调整本课程的学习内容、活动方案和评价量规等要素,并将“鹿苑鸡简介”“鸡的杂交和孵化”“鸡的线粒体DNA分析”“翁同龢与鹿苑鸡”,以及活动方案、评价量规等课程资源分类上传至StarC平台.学生则小组合作,根据调查结果反馈,巩固有关知识内容,查找相关文献资料；依托StarC平台,学习课程资源,完成有关的评价练习.在这一过程中,学生可以借助网络平台,继续深入交流各自的学习见解、观点、疑问和困难等；教师同样需要根据学生的反馈情况,及时进行指导,并且恰当补充资料,促进学生学习.

(二)具体实践

在这一过程中,教师可以邀请有关专家,给予学生专业指导并对学生评价.

1.鸡只繁育.

学生先参观鸡的养殖基地,了解鸡的饲养、孵化、选育流程；再走访菜场,挑选符合标准的鸡作为养殖对象；最后回校,利用学校实践基地开展养殖活动.在养殖过程中,学生通过日常管理,收集数据,形成养殖原始档案.比如,利用传感器实时记录孵化箱中的温度、湿度、氧气浓度等数据,掌握孵化进度.

由于养殖活动的持续时间较长,学生还可以借助物联网技术,进行远程实景观测,并与教师、专家、其他小组成员保持互动；教师也可以借助物联网技术,查看不同小组的研究进展,并对递交的数据进行分析,给予个性化指导,还可将相应的内容制作成微课,提供给学生有针对性地学习.

2.建模提纯.

在鸡的繁殖过程中,学生借助前期数据,逐步建立优化的“鸡孵化的数据模型”,如构建孵化过程中湿度控制规律（如图1）,发现两种不同的孵化控温方法（如图2）.

此外,学生借助网络平台模拟“三代繁育提纯实验”,迅速推演出品种（某些性状）的提纯结果（如表1）,验证之前的实验设计思路.

3.DNA分析.

鉴于DNA分析的专业性较强,学生可以借助网络平台模拟“线粒体DNA分离和酶切电泳”,同时联系专业机构对鸡的线粒体DNA进行分析；然后将两者结果进行对比分析,发现鹿苑鸡的典型DNA特征,并指导品种提纯的育种实验.

4.形成报告.

学生通过具体尝试、互动沟通、问题解决,汇总各种资料,形成有见解、有质量的总结报告,如“鹿苑鸡的起源分析”（图3所示为其中借助DNASUBWAY网站的虚拟分析结果）“纯种保育建议”等等.