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STEM教育是科学、技术、工程和数学四门综合性学科的有机整合和发展。基于STEM教育视域,在我国高中生物学的教学中充分渗透和运用STEM教育,从而使高中学生具备科学探究、科学思维、工程思维和创新设计的综合能力,获得STEM素养。同时也为高中生物学教师适应时代发展的需要,在课堂教学中开展STEM教育,培养学生的STEM综合素养提供理论和实践依据。研究在建构主义、杜威的教育思想及多元智力理论的基础上,结合STEM组成元素和生物学教学特点,有机融合探究式教学与工程设计过程模式,建构出整合性的STEM教学设计流程。选取人教版高中必修一教材中的“降低化学反应活化能的酶”一节的内容,开发具体教学案例。以济宁市汶上县圣泽中学高一年级四个班196名学生为研究对象,开展教学实践研究,编制前后测试卷对教学实践的效果进行检验,用SPSS数据分析软件对196名学生的前后测试卷成绩进行整理、分析。结果表明,整合性STEM教学设计能够帮助学生掌握教材核心知识点,培养学生对社会生活问题的分析和解决能力,同时也能够使学生形成良好的学习态度、增强学生在学习和生活中的团队合作意识。研究主要采用了文献法、案例分析法和实验法来展开研究,共由五部分组成:(一)问题提出。阐述STEM教育的研究背景,确定本次研究目的和内容、研究方法和思路。(二)文献综述。首先梳理国内外学者对STEM教育、STEM素养和教学设计三个核心概念的相关解释,界定其内涵。然后从STEM课程、STEM教学模式、STEM教学案例和STEM教育测量与评价四个方面阐述STEM教育的国内外研究现状。最后详细介绍与之相关的三大理论基础:建构主义、杜威教育思想及多元智力理论。(三)STEM教育视域下高中生物学教学设计。结合STEM的组成元素和生物学教学特点,有机融合探究式教学与工程设计过程模式,建构出整合性的STEM教学设计流程,以“降低化学反应活化能的酶”一节为例,撰写教学设计,并对教学案例进行分析。(四)STEM教育视域下高中生物学教学实践。以济宁市汶上县圣泽中学高一年级四个普通班196名在校学生为研究对象,展开教学。通过编制前测试卷与后测试卷,测查实验组和对照组学生实验前后的发展变化;同时通过问卷调查,检测学生态度的改变。最终结果显示:本次教学实践获得了良好的教学效果,实验组学生在STEM知识、STEM能力、STEM思维和STEM态度方面显著高于对照组。(五)结论与反思。总结本次研究内容,得出结论,并对研究中的不足进行反思。