生物学科活动方案设计精选(九篇)

第1篇：生物学科活动方案设计范文

1.工程的概念。工程的一个短定义是设计人类世界的过程。K-12的科学教育框架对术语“工程”有如下的定义：从事一个设计的系统实践，来实现对特殊的人类问题的解决方案。

2.工程设计的核心思想。工程设计的核心思想包括三个部分：定义和限定工程问题；设计工程问题的解决方案；优化设计方案。

二、在物理课程中融入工程设计

在普通高中物理课程标准中涉及工程设计的活动有17个，如下：制作一个简易弹簧秤，用胡克定律解释其工作原理；根据牛顿第二定律，设计一种能显示加速度大小的装置；设计利用太阳能取暖的方案，考虑周围环境对太阳能利用的影响，交流、讨论设计方案；用分立元件或集成电路制作收音机；制作无线话筒；利用传感器制作简单的自控装置；用注射器和胶管制作简易液压传动器，验证力与柱塞横截面积及移动距离的关系；设计或改进一种机械，使日常生活更方便；自制简易望远镜，用望远镜观察星空，与同学交流观察结果；用发光二极管制作电源开关指示器；用光敏二极管和微型话筒制作楼道灯的光控—声控开关；制作简单的门电路；利用集成块制作简单的实用装置；用电磁继电器安装一个自动控制电路；利用传感器制作简单的自动控制装置；设计一种利用多普勒效应的实用装置；制作“水火箭”。虽然我国的物理课程标准中有涉及以上的关于工程设计的活动建议，但存在一些不足：首先由于这部分环节放在每个二级主题的活动建议部分，没有引起师生的重视，没有真正落到实处；其次即使学生参与了一些涉及工程设计的活动，但其自身不知道哪些活动属于科学探究，哪些活动属于工程设计；最后对于怎样具体实施这些活动缺少实例。针对以上存在的不足，借鉴美国的科学教育标准的维度一实践部分，对我国的物理课程标准设置提出一些参考建议：

1.可以适当将一些关于工程设计的活动建议放在内容要求里，增加师生的重视。

2.将活动建议部分的内容分为科学探究和工程设计两类，利于学生知道什么是科学探究，什么是工程设计。

3.在课标部分增加工程设计的实例。利于教师和学生了解工程设计活动的具体操作。以用光敏二极管和微型话筒制作楼道灯的光控—声控开关为例。

(1)界定问题：如何制作出楼道灯的光控—声控开关，材料有光敏二极管和微型话筒，要求白天灯不亮，夜晚有声响时灯亮，过一段时间灯熄灭。

(2)设计解决方案：首先思考光控与声控开关的逻辑关系，分别绘制光控开关、声控开关的电路部分，这个过程用到了工程设计的“建立和使用模型”的方法，将复杂问题简化再叠加。然后通过网络查找资料，有两种方案：一是利用分立元件，二是利用集成电路，评估这两种方案的优缺点，选择最佳的解决方案，分立元件相对于集成电路来说所需元件多一些，但更利于我们调节和操作。

第2篇：生物学科活动方案设计范文

一、高中物理新课标要求与学案教学指导思想的一致性

教学改革的呼声日益高涨、教学改革的意识渐入人心的今天，个别教师对高中物理学案教学任心存质疑，担心“画虎不成类成犬”，影响学生高考，这是对学案教学的实质和指导原则还不深入理解之故。高中物理新课标课程基本理念部分中要求“在课程目标上注重提高全体学生的科学素养：高中物理课程旨在进一步提高学生的科学素养，从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面培养学生，为学生终身发展、应对现代社会和未来发的挑战奠定基础。”“在课程实施上注重自主学习，提倡教学方式多样化：高中物理课程应促进学生自主学习，让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考。通过多样化的教学方式，帮助学生学习物理知识与技能，培养其科学探究能力，使其逐步形成科学态度与科学精神。”“在课程评价上强调更新观念，促进学生发展：高中物理课程应体现评价的内在激励功能和诊断功能，关注过程性评价，注意学生的个体差异，帮助学生认识自我、建立自信，促进学生在原有水平上发展。通过评价还应促进教师的提高以及教学实践的改进等” 。再看学案教学的指导原则和作用：学案与教案的不同表现在，它顺应了新课程关注生命的理念，适应了学生发展的要求，目标定位由教师转向了学生。它是教师在先进理论的指导下，在教学活动开始前，根据教学目的和学生认知结构的特点，为适应学生主动学习而设计的方案。它以课时为单位，充分考虑到学生的认知水平，精心设计递进性问题，引导学生沿着问题的台阶，完成自主学习的过程。 学案设计时遵循了如下基本原则：①主导性原则。教师是教学的主导而非主体，课堂教学中，教师立足于“主导”地位思考设计学案，综合考虑多方面因素，把基本思路、基本内容、基本问题都反映到学案上。②主体性原则。教育的对象是学生，学案设计充分尊重学生注重发挥学生的主观能动性，激发他们的主体精神；充分信任学生，把足够的时间和空间留给学生，让学生自主学习和发展，确立他们的主体地位。③活动性原则。学案设计提出有思考价值的问题，创设丰富有内涵的背景，开展多样有创意的活动，引导、鼓励学生勇于探索，勤于动脑、动手，或由学生自主提出问题，讨论问题，解答问题。通过积极有效的活动，活跃课堂气氛，开阔同学视野，撞击创新火花，提高学生能力。活动的形式生动活泼，讨论、辩论、评论、演讲、摸拟角色、新闻、学生讲课等，依据具体教学内容，科学选择。④创新性原则。学案设计有利于培养学生的创新思维、创新能力，鼓励学生勇敢求知，求新求异。⑤问题性原则。学案教学中问题设计的科学、新颖、灵活、恰当、富于启发性、针对性、趣味性、时代性是学案设计追求的重要目标。⑥层次性原则。一个年级、一个班级的同学，基础和水平会参差不齐，学案设计从学生、班级实际出发，针对不同层次的教育对象，确立不同的教学目标 ，设置不同的教学内容，采取不同的教学策略，这是分层教学的客观要求。综上所述可见高中物理新课标要求与学案教学理念和原则完全一致，我们应积极更新观念，大胆细致创新地推行高中物理学案教学，才是更好地达到了新课标要求。

二、高中物理新课标要求下学案编写及教学实施中的几点认识

（1）为使学案教学更好地达到新课标各方面要求，关键是设计科学实用的学案 ，尤其是科学性、实效性强的学案。

①学案设计应重在学法指导：学案不等于题案，其作为教师将学习理论、教学理论与自己的教育教学实践相结合的产物，设计与编制应有利于学生的学习。

②学案应有利于学生的质疑、探究、创新： 学案在问题设置、素材提供时，不能满足于解决了多少问题，而应关注引起了学生多少新问题，并以此来检验学案的成败。

第3篇：生物学科活动方案设计范文

[关键词]设计性实验 教学体系 成绩评价

物理实验课程是理工科院校的一门重要基础课，在培养具有创新精神和实践能力的专门人才上具有举足轻重的作用。大学物理实验中开设设计性实验是近年来我国高等院校教改的方向之一，研究设计性实验教学体系是物理实验课程改革重要的基本问题。

一、设计性实验的特点及目的

设计性实验，是在明确实验目的的基础上，根据实验原理和要求，自己选择适当的器材，制定实验方案，求出实验结果。实验过程是围绕着一个需要解决的问题展开，强调学生通过自主参与一些类似于科学家从事科研的学习活动，获得亲身体验产生积极情感，逐步形成一种在日常学习与生活中喜爱质疑，乐于探究，努力求知的心理倾向。学生在实验研究过程中激活自己各科学习中的知识储存，通过解决实际问题的探索性活动，提高自己综合应用能力。

设计性实验的目的是：加强学生已学的理论知识和基础性实验知识相结合，并将这些知识灵活应用，使学生体会并掌握实验设计的思维方法和分析方法，实验设计的基本过程和方法，培养学生的科学实验能力及创新能力。

二、设计性实验教学体系构建的思路

构建设计性实验教学体系应该把学生的能力和素质培养作为构建的指导思想，以便学生在实验研究的过程中，通过自己的努力获取相应的物理知识和练就一定的操作技能，又能逐步学会一套获取新知识和解决新问题的科学方法。设计性实验教学体系构建的基本思路是：(1)将能力和素质培养贯彻始终，为物理实验教学目标服务；(2)循序渐进；(3)要选择或设计内容新颖、难易适度的实验；(4)要立足大学物理，辐射其它学科；(5)要把科学研究能力的培养和物理知识的建构统一起来；(6)要把科学研究与实验教学有机结合起来；充分发挥设计性实验的教育功能。

三、设计性物理实验教学体系

以培养创新精神和提高综合素质为主线，遵循由易到难、由浅入深、由低到高、循序渐进的教学规律，按照物理实验的实施过程和目的要求以及学生自身个性发展将研究性物理实验划分为以下三个层次。

1.基本设计性实验。给定实验题目与要求，在限定仪器的条件下，拟定实验方案完成实验。基本设计性实验特别注意科学性和趣味性的结合，充分调动学生的学习积极性和创新精神，培养学生设计实验的基本能力、科学的思维方式、探究意识和动手能力。采用指定“单任务教学”模式，教师起到“指导、帮助”的作用。

(1)基本目的。激发学生学习物理知识、研究与探索物理规律的热情，加深对物理规律的切身感受，提高动手动脑能力，激励创新精神。

(2)基本要求。在教师的指导下或自己的独立研究完成实验课题，按学术论文的形式撰写设计性实验报告，使学生掌握基本的实验研究方法。

2.提高型设计性实验。给定题目与要求，在给定仪器条件的范围内选择仪器、拟定二种以上的实验方案进行比较，以较佳的实验方案完成实验。实验原理应是学生在普通物理学习中已掌握或稍加补充即可掌握的。他们要从查找文献资料开始，制定方案，做规划，直至完成实验。

(1)基本目的。培养学生科研综合对比研究能力，查阅文献资料的能力，在实践中提高发现问题、分析问题、解决问题的能力。

(2)基本要求。要求这类实验完成后，进行书面总结和口头报告交流，让他们对自己的实验作介绍，交流在实验研究的过程以及分析问题和解决问题中的宝贵经验和教训。

转贴于 3.独立型设计性实验。给定实验题目，拟定实验方案、自选仪器完成实验。侧重于综合能力和创新能力的培养，课题涉及的实验内容与方法应具有综合性，学生选定课题后，教师一般只对课题的意义、背景等情况作些介绍，完全由学生自己调研和查阅资料，自己设计、装配、调试实验装置，提出实验方案，完成实验。

(1)基本目的。在培养了学生的基本实验技能和基本的设计能力后，对部分学生提出更高的要求，这一阶段要求学生的自主创新，培养他们的科学研究素质。

(2)基本要求。实验结束时，每个课题都要写出研究论文，并进行学术答辩和交流，部分论文应具有创新的成果，其中优秀的论文应能在正式学术刊物或学术会议论文集上发表。

4.设计性物理实验教学体系及内容方案。根据上面的讨论，由从简单到复杂、从基本到提高的顺序把设计性实验分为三个主要的类型，对于不同的层次有不同的实验项目和具体的实验要求，其中包括学生选做的实验个数、所需的课时数等，提出设计性物理实验教学体系及内容方案如表一。

表一 设计性实验教学体系及内容

不同的学校根据自己的具体情况可以对不同的设计性实验类型提出不同的要求，即对基本设计性实验、提高型设计性实验、独立型设计性实验开设的个数和每个实验所需的学时给出符合自身实际情况的规定。根据我们学院的情况，选取基本设计性实验、提高型设计性实验、独立型设计性实验的课题数目分别为2、2、1个，总学时为40学时。

四、设计性实验教学成绩评价

客观、科学评价设计性实验教学成绩，有利于促进设计性实验教学的发展。评价应体现在实验教学中以学生为主，教师为辅，显示学生个性，相互协作，有利于学生科学素质的培养，充分发挥学生的能动性和创造性的宗旨。设计性实验教学成绩评价采用双评模式，把教师的评价和学生自评结合起来，改变以往那种只有教师参与的局面。

1.学生自评。每一个实验学生都进行自我评价，或是以小组为单位进行评价。在评价考核范围里面除了考核实验相关操作技能和实验的掌握外还将实验态度、文献查阅能力、团队合作精神等都纳入考察范围，充分体现设计性实验培养学生科学素质的价值。

2.教师对学生的评价。教师对学生的评价与学生自评同步进行，教师通过对学生的实验设计方案的审核，对实验过程的监督，以及实验结果的分析，给出一个评价。

对于这两部分的权重，不同的学校，不同的专业可以进行不同的调整，一般可以采用教师评价占60％，学生自评占40％的比例来进行，对于不同的给分点可以根据各自情况进行界定。

参考文献

[1]朱慧群，丁瑞钦.大学物理实验教学方法探讨[J].中山大学学报论丛，2006年第26卷第5期.

第4篇：生物学科活动方案设计范文

在教学《溶解时的吸热或放热现象》一节课时，笔者首先设计实验情境，激发学生探究兴趣；再引导学生通过小组合作的学习方式，体验科学探究的全过程；最后通过对实验现象的分析，使学生掌握物质溶解时的吸热或放热现象这一化学知识。

教学目标：

一、知识与技能

1.探究几种物质在水中溶解时溶液温度的变化。

2.理解物质在溶解时产生吸热或放热现象的原因。

二、过程与方法

1.让学生在实验探究中学习科学实验的方法，练习观察、记录、分析实验现象的能力。

2.在解决实际问题的过程中,使学生掌握实验探究的一般思维与方法。

三、情感、态度与价值观

1.用所学的知识解决一些生活中常见的问题，树立化学是有用的思想。

2.让学生在小组合作中探究学习,感受团队精神及体验成功。

重点：探究物质在溶解过程中常常伴随着吸热或放热现象。

难点：如何引导学生从微观角度分析溶解过程中的放热和吸热现象。

教学方法：实验探究法。

仪器用品：温度计、烧杯、玻璃棒、固态NaCl、NH4NO3、NaOH、蒸馏水、U型管、广口瓶，双孔橡皮塞、小试管。

教学过程：

一、情境引入，做出猜想

【教师活动】向烧杯（底部用石蜡粘有一个小木片）中注入半杯水，加入较多NaOH固体并不断搅拌。

【学生活动】观察实验并讨论：可能是NaOH加入水中溶解时放热，溶液的温度升高，使烧杯底部的石蜡熔化，因而木块掉下来了。

【教师活动】物质在溶解时只有放热现象吗？

【学生活动】猜想与假设：可能有放热，可能有吸热，也可能温度不变。

【设计意图】创设实验情境，借助提问激发学生探究的兴趣和发散性思维，引导学生在对实验现象进行观察的基础上，积极联系旧经验对如何解决新问题进行猜想、假设，培养学生逻辑推理能力。

二、研究讨论，设计方案

【教师活动】请同学们根据给出的仪器和药品进行实验方案的设计，在P30画出简图，并指导学生进行小组交流。

【学生活动】学生独立思考后进行实验方案设计，并在小组内进行交流。设计的方案主要有：

方案1：在三个盛水的烧杯中,分别加入NaCl、NH4NO3、NaOH固体,用玻璃棒搅拌,用手触摸烧杯外壁来判断溶液温度的变化。

方案2：先测出水的温度,再向水中加入溶质,等溶质溶解后测出水溶液的温度。若水溶液的温度比水的温度高,则物质溶解于水时是放出热量的,反之是吸热。（溶质和水都要等量）。

方案3：如图1所示装置，在试管里注入水，在U形管中注入水，观察物质溶解前后U形管中液柱的变化，得出物质溶解在水中是吸热还是放热。

方案4：如图2所示，

在试管里注入水，观察物质溶解后导管口的变化。

【设计意图】让学生自主参与学习过程，培养学生的合作与竞争意识；通过比较，对学生的科学探究思维和基本方法进行训练。

三、实验探究，分析交流

【教师活动】指导学生分组实验，并进行实验现象观察、数据记录。

【学生活动】按设计的方案进行小组合作实验，并对实验数据进行记录，对现象进行交流。

方案1现象：用手触摸各烧杯外壁，盛NaCl溶液的烧杯无明显变化，盛NH4NO3溶液的烧杯较冷,盛NaOH溶液的烧杯壁较热。

方案2现象：NaCl溶于水后溶液的温度变化不大；NH4NO3溶于水时温度降低；NaOH溶于水时温度升高。

方案3现象：向试管中加入NH4NO3晶体，可观察到弯曲玻璃管左边液面上升，右边液面下降；向试管中加入NaOH固体，可观察到弯曲玻璃管左边液面下降，右边液面升高；向试管中加入NaCl固体，可观察到弯曲玻璃管左右两边液面无明显变化。

方案4现象：向试管中加入NH4NO3晶体，可观察到导管口形成一段水柱；向试管中加入NaOH固体，可观察到导管口有气泡产生；向试管中加入NaCl固体，可观察到导管口无明显变化。

【设计意图】将学生“合作探究”式的自主实验与课堂教学融为一体，体现了“做中学”的教育思想，让每一个学生都有思考、动手的机会，训练学生的实验操作能力，同时让学生从现象观察到数据处理以及对实验结果的分析中总结出一些学习方法，形成持续的学习兴趣和科学探究的习惯及能力，培养良好的化学学科基本素养。

四、归纳结论，拓展应用

【教师活动】同样是溶解过程，为什么温度变化不同？以NaCl为例，多媒体演示物质溶解时分子或离子扩散和水合过程及热量变化。如图3所示。

扩散过程 水合过程图3

【学生活动】学生举一反三，说出NaOH和NH4NO3溶解时扩散和水合过程的吸热和放热现象。

【教师活动】葡萄糖在服用时有“凉”的感觉，原因是什么？并对这节课进行小结。

【学生活动】联系生活实际回答，并进行归纳总结：

当Q吸＞Q放：水溶液的温度降低；当Q吸＜Q放：水溶液的温度升高；当Q吸=Q放：水溶液的温度不变。

【设计意图】借助多媒体，让学生直观感知微粒的扩散和水合过程，在微观粒子和宏观温度变化之间建立起联系，体现化学学科的思想。同时也培养了学生的分析推理能力、归纳概括能力。

五、教学设计反思

1.体验科学探究各环节。创设实验情境，激发学生的兴趣，将科学探究融入学习的全过程。

第5篇：生物学科活动方案设计范文

关键词：电力科技档案管理水平研究

中图分类号：A715文献标识码：A文章编号：

引言

电力科技档案工作在科技进步和时代要素不断变迁的今天,必须不断创造新的工作思维、新的工作方法、新的工作机制、新的技术手段和新的工作制度,才能保证科技档案保持旺盛的生命力。为有增强电力科技档案办理的体制化建设，才气从根本上增强科技档案的办理和应用工作。

1.电力科技档案的作用一般主要表现在三方面，

1.1是起凭证作用。在法制日趋完善的今天，档案以其权威性对其提供的证据作用受到公众的重视。在很多事宜处理过程中，一般需都要提供档案中的合同、协议。

1.2是相关工程项目通过对规范、详实的科技档案利用，可提前竣工投产，通过档案中设备资料可使维修的设备提前使用，。

1.3是档案中的图纸是经实践考验的，设计质量是有保证的，在工程设计中重复利用科技档案，即节省设计工作量，也提高科技档案利用率，而且经重复利用的图纸大大提高了工程设计的效率，节约了工程设计的人力、物力的投入。 电力科技档案的专业性很强。它形成于特定的专业技术领域，是相应的专业技术活动记录的产物。所以，在电力系统领域的科技生产活动中形成的科技档案，集中地反映了电力系统科技内容及相关的科技方法和手段。电力科技档案的内容很有很丰富具有多样性。电力系统科技档案所记载的科技和产生活动等专业多样、形式复杂，这就客观地要求电力企业必须适应科技内容及手段的多样性。

2.办公室档案工作的重要性

电力行业属于关系国计民生和经济命脉的公共基础事业，行业特性使电网企业成为典型的资产密集型企业，电网资产具有数量庞大、分布广泛、管理链条长、生命周期长、价值高、结构分类复杂、技术含量高等特点，档案管理工作难度大、要求高。所有决策、部署的落实都离不开办文、办会、办事这三个重点环节，离不开综合协调、督查督办、宣传报道三个重要环节，离不开后勤保障这个关键环节，更离不开人事、党办平时对人员队伍的培养和使用。我们应当清醒认识和把握当前办公室工作所面临的新形势、新任务、新挑战，要适应新形势、新任务，从讲政治、讲大局的高度，充分认识办公室工作使命光荣，事无巨细、责任重大的特点，克服事烦、操劳、少功，无吸引力。切实增强做好服务工作的责任感、使命感和自豪感，做到恪尽职守、爱岗敬业、努力有为、开拓进取。

3.电力企业科技档案办理与应用的对策

3.1配备充足比例的档案人员

科技档案包含的范围广，如电力企业科技档案就包括电力系统生产调度、科学技术分析、基本建设以及设备、仪器四大类。此中，电力系统生产调度又包括电力系统运行、继电保护、自动装置、调度通讯等六类。科学技术分析包括调度通讯、自动化及供用电科学研究、架空线路、配电网科学研究、变电站科学研究、直流输电线路科学研究等八类。基本建设包括调度自动化通讯工程、架空线路、配电网工程、电力电缆线路工程、变电站工程等八类。设备、仪器包括综合设备、架空线路、配电网设备、电力电缆及检测设备、变电站设备等八类。要做好如此多类别的档案工作，要求科技档案人员一定要有相关的专业基础知识（知识是人类生产和生活经验的总结）。所以，在配备基层档案人员时，应从科技档案办理的要求入手，注重岁数、文化水平，应特别重视人员的专业结构。为包管档案工作的相对稳定和工作连续性，不要随意、频繁变更档案人员。重视包管档案人员的合法权利，特别是奖励、晋升的权利，稳定档案工作人员队伍。

3.2掌握现代化办理技能（对动作方式的一种概括，是按一定的方式反复联系或模仿而形成的熟练的动作），提升综合素质档案材料的形成，即从文件的起草、修改、删减到定稿打印、传阅、整理、归档以前都是以手工抄写为主。而电子计算机技术在档案办理中的运用可以系统地完成文件的起草、修改、删减、检索、打印、登记、汇集档案办理数字化、信息化是信息社会对档案工作的要求也是档案工作的发展方向。因此，档案办理人员的业务素质水平直接影响档案办理工作的质量。为了使档案办理人员可以适应档案办理工作的必要要充实发挥档案工作人员的积极主动性、创造性，努力提升档案办理人员的知识（知识是人类生产和生活经验的总结）水平和办理本领。档案办理工作者要结合本身的岗位工作边学习边操纵在提升业务素质的并且，特别注重计算机知识（知识是人类生产和生活经验的总结）、信息文化的学习掌握努力使本身成为具备信息知识（知识是人类生产和生活经验的总结）和网络（网络就是用物理链路将各个孤立的工作站或主机相连在一起，组成数据链路，从而达到资源共享和通信的目的）文化的综合型档案办理人才。

3.3增强档案编研工作,发挥档案的基础作用

档案单位应一直坚持以人为本,办事基层为宗旨。积极创造条件,改进办事方式,以适应市场的必要。方便档案的应用者,创建功能健全的检索工具,实现计算机检索、配置照相机、摄影办事等。为应用者从各角度查询档案提供准确迅速的办事,开展电话查询、信息函查等办事项目。另外,为了满足众多应用者的各种需求,有选择地增强档案编研工作,先从《档案汇编》入手,它有关面广,内容集中,应用起来较方便,在一定程度上能缓解供求矛盾。企业档案为有搞好开发应用,为企业取得明显经济效果与利益,才气充满生机和活力。如：送变电档案室,增强办事意识,编制了总目录、案卷分类目录、专标题录、底图目录、声像档案目录、照片档案目录、实物档案目录、全引目录、档号、文号比较表等。

3.4注重科技档案的应用

科技档案应由过去单一的保管向方便于应用的方向发展，提供应用才是科技档案工作的目的，充实发挥其在维护企业的合法权益和提供优质办事等方面的作用。科技档案的应用一般比力简单，主要表现在三方面。一是起凭证作用。一般必要提供档案中的合同、协议。在法制化日趋完善的本日，档案以其权威性对其提供的证据作用已引起公众重视。二是经过规范、详实的科技档案应用，使相关工程项目提前竣工投产、设备维修提前应用。一般必要提供的是档案中的设备资料。三是工程设计中重复应用科技档案，既节省设计工作量，并且经重复应用的图纸是经实践考验过的，设计质量又有包管，它在提升科技档案应用率的并且，也大大提升了工程设计的效率，节约了工程设计的人力、物力的投入。针对这三方面的应用，档案工作人员可根据已往经验结合其实际情况，采取方便于应用，又不与档案法律法规相违背的最好方式提供办事。

4.结束语:

总之，科技档案办理作为科技工作的一项重要基础性工作内容，在办事科技创新、办事经济社会发展等领域发挥着越来越重要的作用。

参考文献:

第6篇：生物学科活动方案设计范文

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1 引导学生发现问题并提出问题

1.1 通过小组讨论提出问题

在教材中有些探究活动已经给出了问题，不需要学生提出问题，如探究“光对鼠妇生活的影响”；而大多数探究活动则需要学生自己提出问题，如探究“植物对空气湿度的影响”、“检测不同环境中的细菌和真菌”、“探究花生果实大小的差异”等。

对于后一类探究活动，教师启发引导学生提出有价值的问题进行探究，是探究活动能否顺利开展的首要环节。

教学中采取独立思考的方式让每一个学生提出要探究的问题比较困难，一个班只有少数学生能提出要探究的问题，有些学生提出的问题与探究活动的内容要求甚远。这是由于学生的基础不同、生活经验不同、阅历不同、智力不同等造成的。而教师采取分组（异质分组）讨论的方式则取得了较好的教学效果。如“检测不同环境中的细菌和真菌”这一探究活动，教材中的出现问题是：“不同环境中都有细菌和真菌吗？哪种环境中更多一些？哪种环境中更少一些？哪种环境中根本没有？”这只是问题的范围，而不是具体问题，需要学生进一步提出要探究的具体问题。在组织这一探究活动时，学生很少能独立提出具体问题，但是通过小组讨论后，每个小组都能提出要探究的具体问题：如用肥皂洗过的手和未用肥皂洗过的手哪只手上细菌多？树林中的空气和马路上的空气中哪里细菌多？开水中有没有细菌？……

1.2 通过创设情境，启发学生提出问题

一些探究活动通过创设情境，学生会更容易地提出要探究的问题。如探究“植物对空气湿度的影响”，教师可以让学生回忆炎热的夏季人们在树林中的感受（感觉比树林外面凉快），从而提出要探究的问题：“夏天，人在树林中感觉凉快与空气湿度有关吗？”

2 引导学生作出合理的假设

教师要引导学生找到作出假设的依据，并且这个依据是客观存在的，还要强调根据已有的知识进行合理假设。

如探究“种子萌发的环境条件”，要求学生根据下列事实进行假设：在不同季节播种小麦、玉米、棉花等种子，播种时土壤墒情不好要等下雨或浇水后再播种，播种前要松土。

3 设计探究方案的方法

设计探究方案是有效实施探究活动的基础环节。

3.1 改进教材提供的方案

有些探究活动虽然教材中提供了参考方案，但实际操作时需要对方案进行改进。如探究“光等鼠妇生活的影响”时玻璃板也可用透明薄膜代替；盒子中加湿土后应将湿土压平（这样做可防止鼠妇钻入疏松的湿土而影响鼠妇的运动，这一点教材未提到）。

3.2 小组合作设计探究方案

一些探究活动，教材中给出了较详细的提示，如探究“馒头在口腔中的变化”。这种类型的探究活动可通过小组合作的方式，要求学生自行设计出探究方案，包括需要的材料用具和实施探究的方法步骤。

3.3 通过教师的讲解、启发、引导，并和学生共同探讨设计探究方案

一些探究活动在教材中的提示很简单，学生根据提示设计出探究方案很困难，即使通过小组讨论也不能制定。这样的探究活动方案通过教师巧妙的讲解、启发、引导、帮助，学生就能设计出可操作的探究方案。

如探究“二氧化碳是光合作用必需的原料吗”这一活动，教材中仅提示了两方面：

① 氢氧化钠溶液能够吸收二氧化碳，本实验的其他材料用具可参照前面做过或课文中介绍的实验来确定；

② 保证实验只有二氧化碳一个变量，该怎样设计对照实验。

这个探究活动的方案在往年的教学中学生独立思考或小组讨论都不能完整地设计出来。按照下面的方法讲解，学生就可以设计出正确的探究方案。

教师引导学生选择实验材料和用具：

因为涉及光合作用，因而要有植物参与，参照前面做过的实验“绿叶在光下制造有机物”，可选择天竺葵为实验材料；因设置对照实验，所以应准备两盆天竺葵。检验植物是否进行光合作用时，要检验叶片中有无淀粉产生，要用到酒精、碘液、酒精灯、大小烧杯、石棉网、镊子、培养皿、清水、火柴。要除去一盆天竺葵生长环境中的二氧化碳，应有吸收二氧化碳的物质，可用氢氧化钠容液；还要将这盆天竺葵与周围环境隔开并且见光，可用玻璃钟罩（或白色塑料袋、支撑塑料袋的网、封闭塑料袋与地面间隙的细土或细沙）。

教师引导学生确定实验步骤：

参照“绿叶在光下制造有机物”的实验，提出下列问题要求学生思考：是否应将天竺葵放置黑暗处一昼夜？两盆天竺葵的对照因素是什么？怎样只给一盆天竺葵提供二氧化碳？怎样设置另一盆天竺葵使其周围环境没有二氧化碳？怎样知道植物进行了光合作用利用了二氧化碳？怎样知道植物没有二氧化碳不能进行光合作用（可分别检验两盆天竺葵叶片中有无淀粉产生）？

4 实施探究方案的方法

在实施探究方案的过程中，发现有以下几方面的问题：少数学生完全不会探究；部分学生不按照探究方案实施探究；部分学生对探究方案不熟悉，探究过程中出现步骤错误；在探究过程中不能正确使用仪器或进行某些细节操作。

如探究“馒头在口腔中的变化”时，用吸管吸取2 mL唾液或2 mL清水，由于没有提供小量筒，学生不能准确把握2 mL这个量；对使用馒头块的大小没有清晰的概念，不少学生使用的馒头块过大（塞了半只试管），因而通过探究不能得出正确结论；还有不能收集到足够实验用的唾液。

针对上述情况，笔者采取了下面的措施：实施探究前将探究方案设计完善；对设计好的方案要熟记在心，探究过程中严格按照设计好的方案实施探究；对探究过程中的操作细节要求学生多思考，教师可给予必要的示范和指导。教师应要求学生以严肃、科学、认真的态度对待探究活动，收集唾液、模拟探究动物保护色形成中扮演“捕食者”取小纸片时，如果没有端正的态度，就不能完成探究活动。

5 记录探究结果，处理结果，并得出结论的方法

记录探究结果时，有些学生没有得出预期结果，却急忙把其他学生的探究结果记录下来。针对这一问题，教师要强调学生以科学的实事求是的态度对待探究活动，观察到什么现象，得到什么数据，就如实地进行记录。然后对探究结果进行综合的分析、判断、推理，得出结论。

6 进行表达、交流、与反思的方法

第7篇：生物学科活动方案设计范文

【摘要】医学微生物学的各论部分内容繁杂，枯燥，易懂不易记。而病案学导式教学法能较好地解决这一难题。它以“病案”为载体，以学导式教学为方法的教学活动。它突出学生的主体地位，体现学生的主体参与与意识，实现让学生自主发展的教学目标，注重学生能力的培养，让学生学会学习，学会创新。

【关键词】病案学导式教学法；微生物学；教学

《病原生物与免疫学》是一门重要的医学基础课。而其中的医学微生物学既是医学教育的主干学科，也是衔接基础医学和临床医学的桥梁课，它是一门较早讲授疾病的学科。病案学导式教学法，是以病案为基础，问题为先导，分析讨论为核心，充分调动教与学的积极性，从而实现教学目标、培养学生智能的一种教学方法［1］。笔者在2009级护理专业学生采用此方法，目的是探求一种能提高学生自主学习能力及解决教学内容膨胀与教学时间不足的矛盾的行之有效的教学方法。

一 病案学导式教学法的原理和目标

病案学导式教学法是以病案为载体，以学导式教学为方法的启发式教学，引导学生灵活运用以往学过的综合学科知识去解决新问题，起到与一反三、触类旁通的作用［2］。病案学导式教学法的实施是直接给学生病例，借病例启发学生的思考，引导学生深入到教材中寻找材料，有计划、有目的地进行自学，要求学生学习知识解决问题，然后展开讨论，最后由老师归纳总结。同时，在病例讨论中无可避免地涉及到一些尚未学习到的科目，这使学生认识到各学科之间的紧密联系，激发学习的兴趣，由“要我学”转变为“我要学” 学习态度。另外，小组的讨论培养了组内学生之间的团结协作、沟通交流及相互学习的能力，而小组之间的观点交锋更是锻炼了学生们综合分析问题的能力和批判性思维［3］。这种锻炼有利于学生创造性思维能力、科学素养和临床实践能力的培养，从而促进学生的综合素质全面提高。

二 病案学导式教学法的设计思路

学导式教学法是在国外医学教育中常采用的一种教学方法。这种方法通常式简明扼要、提纲挈领式的讲解，讲授的不仅有本门课程的难点、要点，一般还会包括本门课程的发展动向及最新研究动态。这种教学方法由两个最大的优势：首先，医学生可以通过自学某些医学科学知识，学会进行科学研究、独立地思考并作出判断，学会选择吸收好摒弃信息；其次，它还可以较好地解决教学内容膨胀与教学时间不足的矛盾［4］。基于学导式教学法的优势，结合病案教学，我们拟在微生物学各论部分实施病案学导式教学法，具体设计思路如下：

1 收集、编写、整理病案。病案质量的高低是病案学导式教学成功的关键。在教学大纲的基础上，根据教学内容的重点和难点，查阅国内外文献，选择临床指征典型、诊断明确的病案，再根据教学大纲要求及学生的知识水平精心设计附带的思考题。

2 发放病案，课下自学，分组讨论。将病案及附带问题提前发给学生。对于病案中涉及到的知识，由教师负责解释，并引导学生对教科书相关基础知识进行有计划、有步骤地自学，同时针对病案讨论内容通过各种媒介手段获得详细的信息资料，归纳出重点，并针对思考题作出答案。

3 课堂精讲评价，课堂讨论。在展示病案的基础上，让学生自由发言，互相补充。对于解决不了的问题进行讨论，并对本次课内容进行精讲，针对学生的答案及提出的倾向性问题、模糊的概念性问题进行小结和集中解答，并归纳总结出普遍性和规律性的知识。

4 教学效果评价:根据教学大纲要求精心设计阶段考试试题，试题中适当增加主观试题的比例，以检测学生分析问题和解决问题的能力。通过问卷调查，对此种教学方法进行评价。

三 病案学导式教学法的设计原则

1 好的病案要具有代表性、争议性和连续性［1］。 （1）病案的代表性。要选择既遵循教学指导思想又符合教学目标要求和学生认知能力、体现该系统疾病特征的典型病案，通过这些病案的学习，对学生今后的临床工作有借鉴意义。 （2）病案的争议性。主要指病案的选择，也会影响课堂教学深度。只有见解纷呈，争议性比较强，才可能使学生形成为问题。 （3）病案的连续性。主要指在选择病案时，选择既符合教学大纲要求又随教学进度、病案难度和深度逐渐增加的典型病案，使病案学导式教学由潜入深，由易到难，符合学生的认知规律。

2 设计高质量的病案附带问题，在教学活动中精心组织教学内容，加强与生活、临床的联系。医学微生物学是随人类对微生物的认识级同传染病做斗争中发展起来的，它既是一门重要的医学基础课，又与其他临床学科有着非常紧密的联系［5］。加强与生活、临床的联系能使学生进一步理解微生物与我们的接近，使理论知识找到了实际落脚点，不但可以使学生对微生物学的学习兴趣得以延续和加强，更有利于学生对微生物知识的理解好记忆，培养学生主动思考问题好分析问题的能力，为将来的临床学习和工作创新打下基础［6］。

3 利用本学科前沿知识和实例布置自学内容，以培养好提高学生自学能力。结合病案巧妙设计课后问题。课后问题往往是传统教学中学生被动学习的一种方式，通过思考教师课后布置的病案及其问题，可使学生们的知识得到巩固好拓展，从而强化教学效果。在学习过程中，先给出典型病例并提出问题，让学生看书并查阅相关文献，然后进行讨论，这种学习更能强化学生的学习动机，调动更多的精力去解决问题，充分体现学生学习的个体性、主动性。这对提高学生的自学能力、分析问题和解决问题能力、启发学生找出知识间的内在联系有着重大意义［7］。

总之，《病原生物与免疫学》中的医学微生物学，既是一门重要的医学基础课，又与其他临床学科有着非常紧密的联系。作为教师不仅要吃透教材，还应了解本学科前沿理论及最新方法、技术，这样才能有效地引导学生，了解该学科领域的发展趋势和研究动态，培养学生在学习上积极主动、勇于提出问题、探索问题好解决问题的能力，为今后更好地适应社会发展做好准备［5］。为了提高教学质量，培养新型的高素质的医学人才，以适应现代医学教育的需要，我们在微生物学课程教学中，采用病案学导式教学法，我们的基本思路是将病原生物的生物学特性、致病性和诊、防、治措施有机融合，准确导向临床实际，因而使微生物学各论的内容变得生动，缩短理论与应用之间的距离［7］。我们相信，随着病案学导式教学法的深入推广和应用，这一教学改革模式必将在高职高专医学教育中取得越来越多的成就和深远的影响。

参考文献

［1］ 陈选朝.论病案导学式教学法的教学艺术［J］.卫生职业教育，2003，21（1）：103-104

［2］ 吴虢东，许琰，李莉.病案教学法在医学微生物学教学中的研究应用［J］.医学理论与实践，2006，19（5）：606-608

［3］ 肖湘，贺加，赵先英，等.几种常见的医学教学方法［J］.西北医学教育，2007，15（4）：612-614

第8篇：生物学科活动方案设计范文

关键词： 纺织工科生 纹织物 设计能力

随着人们生活水平的提高，纺织产品结构发生很大变化，纹织物（大提花织物）的应用越来越广。一方面，服装面料大量使用纹织物，另一方面，家用纺织品的需求越来越大，带动家纺产业的迅速发展，而家用纺织品的主要织物类型正是纹织物。由于人们对产品审美要求的提高，纹织物的图案色彩需要更加新奇漂亮，纹织物的组织结构更加复杂。因此，设计出高性能高艺术性的纹织物已成为纺织技术专业人才必须具备的基本能力之一，而纺织高校如何提高学生纹织物设计的能力已是无法回避的问题。

一、纹织物设计的能力要求

纹织物由大提花织机织造而成，由纱线通过复杂织物组织构成大型的多彩的多层次的花形图案。相对于普通纺织品的设计，纹织物的设计内容和过程更复杂，包括基本织物设计、图案设计、色彩设计、纹样设计、意匠设计、提花装造设计、纹版设计及织造工艺设计等。

因此，纹织物设计者必须具有以下几方面的能力：一是掌握纺织工程专业知识及具有一般纺织品设计能力，能够进行纤维原料和纱线的选择设计，能够进行基础组织织物设计以及织造工艺设计；二是具有基本的艺术素养及图案与色彩设计能力，能够进行多色的花形图案设计；三是具有纹织物和提花机知识，并有一定操作技能，能够进行意匠设计和提花机装造；四是具有一定计算机应用能力，能够熟练使用纹样CAD软件；五是具有较强的创新能力，能够设计出艺术性和技术性都有较大突破的纹织物产品。

二、培养工科生纹织物设计能力面临的问题

1.工科生色彩图案纹样设计能力薄弱。

无论是用于服装或是用于家纺，纹织物必须具备功能性和艺术性的统一，如果只进行技术设计而不进行图案设计和色彩设计，纹织物就失去它基本的艺术性，就不是真正意义上的纹织物。由于形象思维和艺术素养基础相对薄弱，工科生在色彩图案设计的学习中存在较大困难，也就不能设计出美观的纹织物，成为限制学生纹织物设计能力提高的一大障碍。

2.学生整体（大设计）设计意识不强。

纹织物不同于一般纺织品织物，它的设计一定与所使用的服装或家纺的设计相联系，并形成整体设计，即大设计。而现有教学体系中纹织物设计、服装设计和家纺设计相互分离，分属不同的专业，使得学生整体设计的意识不强。

3.重视课堂知识学习与忽视实践能力提高。

纹织物设计知识固然重要，但更重要的是纹织物设计能力的提高，作为纹织物的设计人员，除了纹样和工艺等设计外，还需要一些装造等方面的操作技能，而这些能力的提高主要依靠各类实践环节培养。当前，相对于纺织高等职业学校，本科院校在实践环节重视不够，更多地注重理论知识的学习，纹织物设计能力的提高就无从谈起。

4.缺少创意设计和创新能力的培养。

把纹织物作为面料的服装和家纺产品都具有强烈的时尚性，且流行周期越来越短，竞争越来越激烈。这就要求纹织物产品结构和图案等设计不断翻新，只有不断有新创意，不断创新才能在竞争中占据主动。目前教学与市场相脱离，学生体会不到竞争，很难培养学生的创意设计和创新能力。

三、我校提高工程类本科生纹织物设计能力的改革和措施

1.针对纹织物设计能力培养的课程与实践环节系统改革。

根据纹织物设计能力要求，我校对纹织物设计的课程与实践环节系统进行了改革。如下图所示，在纺织工程专业基础课的基础上开设纺织品设计课程，保证学生具有纺织专业知识和一般纺织品设计能力；通过课内外的绘画和艺术活动，提高学生美术艺术素养，在此基础上开设色彩、图案和纹样课程，使学生具有一定的纹样（艺术）设计能力；纹织物设计课程是整合后的纹织物设计的综合性课程，基本包含纹织物设计的各个环节内容，同时配以CAD课程与上机实验使学生掌握纹织物基本设计能力；通过纹织物设计实训、服装与家纺设计实训、校内外专业竞赛和企业实习，最终提高学生的实践设计能力和创新能力。和以往教学系统相比，新的教学系统在提高学生的艺术素养、整体设计、实践能力和创新能力方面更有效。

图 基于纹织物设计能力培养的课程与实践系统

2.增强“工”“艺”结合，提高纹样设计能力。

我校纺织工程专业学生均是高考理科生，由于高考的压力，他们很少有较深的艺术熏陶，艺术修养基础相对薄弱，对艺术认知较浅。为了培养学生的色彩图案设计能力，有必要进行相关艺术修养教育。在学时比较紧张的情况下，为了不增加学生的学习负担，主要是在有关纹样课程中增加一些基础的美术理论知识的传授，大部分是通过课外艺术活动培育学生的艺术修养。要求学生选修“美术史”、“绘画技法”、“美术作品赏析”等学校层面选修课；鼓励学生成立“绘画社”“摄影社”等艺术类的社团，也有意识地组织一些名画欣赏和书画摄影展示活动。在整个相关教学过程中，都要求教师更多地从色彩、图案的艺术性方面讲解，各个环节的教师都懂得，只有将“工”“艺”深度融合进行教学，才能达到较好的教学效果，才能真正提高学生的纹织物设计能力。

3.项目式教学，以产品为目标提高学生的整体设计能力。

我校在纹织物设计教学中提出项目式教学方法，要求始终以某个服装或家纺产品设计为最终目标，提出各种设计任务。在课程教学中，以服装或家纺面料设计为主线组织教学活动，首先讲授服装或家纺基本设计思路，接着才是色彩图案设计、纹样设计、意匠设计、纹版设计、装造设计和上机装造的教学。在纹织物设计和产品设计实训教学环节，在经过来样设计的简单纹织物设计后，在产品设计环节学生自己设计服装或家纺产品，提出纹织物面料的要求。在此基础上，学生进行色彩图案设计，然后学生应用纹织物CAD进行纹样设计、意匠编辑处理和纹版设计，最后学生根据自己的设计进行装造设计、上机装造并织造。在整个教学过程中，学生以最终产品设计为任务，边学习边实践，在一个真实或仿真的环境下，始终围绕设计的目的和内容，感受到纹织物设计和生产的整个过程。

4.构建校内外实践场所，加强纹织物设计实践能力培养。

过去，一般纺织高校纺织工程专业培养人才主要面向大型棉纺织企业为主，还有针织和色织企业，因此校内实训基地中大提花织机生产设备较少，校外实习基地中家纺类使用大提花的企业也不多。为了适应纺织产业产品结构的变化，高校必须重视校内外实践基地的建设和更新。我校在纺织工程实验室和现代纺织实训中心的基础上，构建了校内纹织物实训工程中心，另外，在服装CAD中心和纺织CAD中心建立仿真模拟实训场所。校外，在悦达家纺集团等企业建立了实习基地，并采用产学研、社会实践等形式与其他企业建立合作关系，为学生创造良好的实践环境。在实践教学系统中，注重学生能力的提高，如组织学生课外进行绘画能力训练；在纹织物实训中，要求学生在熟练掌握意匠图的临摹、平涂、勾边和点间丝等手工绘制技能基础上，再学习在电脑上使用纹织物CAD软件来替代，这样知识和能力更全面；在上机装造时，训练学生挂钩、吊综、穿经和轧纹板等技术；学生在校内能够完成全部设计内容，并进行部分产品试织；通过在实习企业顶岗实习，可实现自己设计的部分产品的生产。此外，还组织学生参加专业大赛和学科竞赛活动。通过多层次的实践环节，使学生的纹织物设计实践能力大大提高。

5.加强师资队伍建设，组建教学团队。

提高学生纹织物设计能力的关键之一是教师队伍建设，我校纺织工程专业教师主要是工科专业出身，具有较高艺术水平的教师不多。为了提高纹织物设计教学中的图案色彩等艺术方面教学水平，短期内快速提高现有教师艺术水平是不现实的，我们主要采取引进和兼职两个办法，组建“工”“艺”结合的教学团队。近年来，招聘多名艺术设计类的教师，并从家纺企业引进具有较高纹样设计能力的设计师充实教师队伍，另外，通过与企业的产学研合作，许多企业的设计师成为我校的兼职教师，形成多层次多学科多类型人员组成的教学团队。与此同时，积极建立长效的教师实践能力培养机制，一方面充分利用校内实验实训条件，在校内由教师组建纹织物设计工作室，与学生一起“真题真做”，指导学生参加各类竞赛，既指导了学生又提高了教师自身设计实践能力。另一方面学校组织教师到生产企业第一线开展产学研合作，并选派部分教师到企业挂职锻，教师实践能力大大提高。

6.组织和参加学科专业竞赛，提高学生的创新能力。

纹织物设计需要紧跟时尚，需要“人无我有”和“人有我新”的创新精神。我校非常重视学生的创意、创新等发散性思维和能力的培养。除了在艺术素养教育和常规理论实践教学外，积极组织和参加各种纹织物相关的学科和专业竞赛。学校每年举行“绘画作品竞赛”、“织物设计大赛”、“纹织物设计大赛”和“纹织物CAD设计大赛”，对学生和指导老师进行评选奖励，并给学生计算学分；同时鼓励学生参加行业认可度高，组织正规的专业竞赛，如“红绿蓝杯”中国高校纺织品设计大赛、中国大学生家用纺织品创意设计大赛、中国国际面料设计大赛、中国国际家用纺织产品设计大赛和中国丝绸家用纺织品创意设计大赛等。积极鼓励引导学生参加专业竞赛，有助于提高学生的学习兴趣，培养创新精神。高水平的专业大赛反映了社会对人才的实际需要和当前技术的发展趋势，以参加各种专业竞赛为契机，构建基于导师制的专业竞赛辅导机制，将导师和学生聚集在一起，集体研讨创意设计、色彩图案和工艺制作中的相关问题，训练学生准确把握设计作品的优缺点。实践证明，组织和参加各种形式的学科专业竞赛，是提高学生纹织物设计创新能力的有效途径。

参考文献：

第9篇：生物学科活动方案设计范文

关键词：STEM；项目学习；化学实验；图像比色法

文章编号：1005C6629（2016）11C0043C05 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

1 基于项目的STEM学习概述

STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）四门学科的简称。它将四门学科内容组合成为有机整体，强调多学科的交叉融合，以培养学生在掌握知识和技能的同时，能够将其迁移应用到解决实际问题的能力和创新精神。STEM最核心的特征是跨学科性，此外还包括趣味性、体验性、情境性、协作性、设计性、艺术性、实证性和技术增强性等特征。

STEM有两种最基本的课程模式：相关课程模式和广域课程模式[1]，前者在课程形式上依然属于分科教育，但在各学科内容编排上注重相互之间的联系；后者是通过活动项目将各学科整合为有组织的课程结构。基于项目的STEM学习是STEM和基于项目的学习（Project-based learning：PBL）模式相结合的产物，是进行跨学科整合的一种基本取向[2]。PBL利用学生自主探究的过程来获得与现实生活有关联并且能付诸应用的学习结果[3]，基本要素为内容、活动、情境和结果[4，5]。因此，基于项目的STEM学习可以理解为以PBL的基本要素为框架整合STEM内容的学习模式，是利用科学、数学知识和技术手段，通过工程设计活动解决工程问题的学习过程，其基本要素如表1所示。

2 基于化学实验的STEM项目开发

2.1项目的开发过程

化学实验是科学探究活动的主要载体，基于项目的学习具有基于问题和基于探究的属性，因此将化学实验结合工程设计转化为基于项目的STEM学习是可行的。对于化学分科课程的教师来说，开发STEM项目更具操作性，开发过程如图1所示。

本文选取高中化学教科书《实验化学》（人教版）中比色法这一内容。经查阅文献发现，基于手机摄像头的图像比色法在健康诊断与环境、医药、食品检测等领域有广泛应用[6]。在分析了图像比色法中蕴含的跨学科知识和技术后，最终开发了“设计检测Co2+浓度的技术方案”这一项目。

2.2 项目的实验设计

该项目活动的技术核心为图像比色法这一融合了信息技术的实验方法，该方法较为新兴，原理与目视比色法相同，即物质显色的实质是对不同波长光的选择性吸收，显出的颜色是它所吸收光的互补色，溶液颜色的深浅取决于吸光物质浓度的高低[7]。但图像比色法以手机等拍照设备作为图像采集器，以计算机代替人眼，将颜色深浅转化为RGB分量值，从而将色溶质的浓度与RGB分量值之间建立关联，能够更精确地检测有色溶质溶液的浓度，且所需的器材便利、步骤简单，具体步骤如图2所示。

实验涵盖了化学、物理、数学知识和信息技术，结合工程设计后转化为“设计检测Co2+浓度的技术方案”的STEM项目也必然涵盖这些跨学科知识，体现了STEM的跨学科性，如表2所示。

3 活动的实施过程设计

STEM项目的实施主要是通过工程设计过程和探究学习的5E教学模型的整合来实现的，如ITEEA开发的基于设计的工程设计EbDTM项目、波士顿科学博物馆创立的工程是基础EiE项目、世界在运动AWIM项目[8]。工程设计过程包括“识别问题和制约因素”、“调查研究”、“形成概念”、“分析观点”、“建立模型”、“测试和优化”、“沟通和反思”七个步骤。其中，“识别问题和制约因素”是指明晰问题和任务，知道制约因素和标准，比如时间、资源、经费、预期任务成品的特征；“调查研究”是指了解与主题相关的信息，如已有的解决方案，以防止做重复劳动；“形成概念”是指运用头脑风暴想出多种解决方案，并识别每个方案的风险和利益；“分析观点”是指依据数学、科学和技术原理和项目的标准以及限制筛选和精细化出前一步骤的方案；“建立模型”是指学生在分析观点的基础上建立一个工作模型或原型；“测试和优化”是指测试模型是否满足要求，根据测试结果优化现有的设计；“沟通和反思”是指进行人际互动、口头、视觉、书面方式的沟通，既适应于团队工作环境，又用于对方案和产品的开发过程记录和解释[9]。

本项目的活动实施过程兼顾了工程设计和探究学习两大实践系统，结合化学实验的特性，以“问题聚焦和明确”、“思考和探究”、“解释和方案确立”、“构建和实验”、“测试和优化”、“沟通和评价”六个过程构成。“问题聚焦和明确”包含了“识别问题和制约因素”的工程内涵，且强调从社会、环境、生活等问题聚焦到化学问题，将化学问题明确为具有制约因素和评估标准的工程问题；“思考和探究”的目的与“调查研究”相一致，同时强调学生在教师的引导下进行思考和实验探究学习；“解释和方案确立”包含“形成概念”和“分析观点”的过程，同时强调对新方案原理性知识的解释；“构建和实验”是“建立模型”中的一种工作模型，是STEM项目中的化学实验主体部分；“测试和优化”与工程设计标准过程相同；“沟通和评价”融合了“沟通和反思”与科学探究中的“反思与评价”环节。

3.1 问题聚焦和明确：观看图文资料引发工程问题

[教师]演示有关工厂排放含Co2+废水、大量Co2+对生命体健康造成危害、Co2+废水处理方法的图文资料，提出问题：要确定Co2+处理达标与否需要环境检测工程师做些什么？

[学生]检测处理前后的废水中Co2+的浓度。

[教师]某厂排放的含钴污水只有Co2+有颜色，浓度范围不超过0.1M。那么，如果你是一位环境监测工程师，如何设计一个检测工业废水中重金属离子Co2+浓度的技术方案？制约因素是什么？什么样的技术方案是好的？发放可用材料的清单：LED灯泡、液晶屏、拍照手机、白色A4纸、白色纸板、7mL离心管、25mL容量瓶、10mL量筒、烧杯、分析天平、药匙、玻璃棒、蒸馏水、CoCl2・6H2O固体。

[学生]交流讨论，归纳：制约因素是含钴污水只有Co2+有颜色，浓度范围不超过0.1M。

评估标准：要求检测的相对误差不超过10%，且误差越小越好；需要自己设计和组装装置，装置要满足简易、便宜的要求；制作方案文本，并进行方案设计的汇报。

设计意图：强调STEM学习中的工程思想，创设工程问题情境，帮助学生识别工程问题；通过提问促使学生对制约因素和评估标准进行交流讨论，进一步明确任务。

3.2 思考和探究：学习比色法和比色分析的化学史

[教师]发给每组学生3种不同浓度的CoCl2溶液，提出问题：通过观察现象能够得出什么结论？

[学生]不同浓度的有色溶液，颜色深浅与溶液的浓度有关，颜色越深，浓度越高。

[教师]告诉学生3种CoCl2溶液中颜色最浅和最深的溶液的浓度，提出问题：如何知道待测溶液的大致浓度？

[学生]思考得出：大致浓度是另两种溶液浓度的平均值。

[教师]讲解比色法的原理：物质显色的实质就是对不同波长光的选择性吸收，显出的颜色是它所吸收光的互补色，CoCl2溶液显粉红色就是因为它选择性吸收青色光。溶液颜色的深浅决定于溶液吸收光的量的多少，即取决于吸光物质浓度的高低[10]。CoCl2溶液的浓度越高，对青色光的吸收就越多，透过的红色光越强，颜色就越深，在一定浓度范围内，其颜色深浅与浓度成正比。讲述目视比色法的操作步骤和误差的计算方法。提出问题：误差大小的范围是多少，如何进一步确定待测溶液浓度？引导并辅助学生进行实验探究。

[学生]进行实验活动：配制中间浓度的溶液，再次对比待测溶液的颜色，通过颜色的不断渐进，最终确定待测溶液浓度。

[教师]告诉学生待测溶液的实际浓度，组织学生交流实验结果。

[学生]交流各自测得的浓度和误差，得出目视比色法受到人眼识别颜色能力限制和半定量分析的特点。

[教师]进一步讲述比色分析发展的化学史，提出问题：目视比色法、分光光度法的特点和利弊分别是什么？

[学生]比较目视比色法、分光光度法的特点和利弊。

设计意图：进行STEM项目中科学知识的教学，通过问题串刺激学生思考和探究，发现目视比色的实验方法，引导学生基于实验证据了解比色法的原理和优缺点，进而传授比色法和比色分析发展的化学史的知识，引导学生从各方面综合考虑使用不同方法和仪器检测有色物质的利弊，为工程设计过程中方案的确立做铺垫。

3.3 解释和方案确立：学习图像的数字化，“发明”并采纳图像比色法

[教师]讲解：由于不同人识别颜色的能力不同，故刚才同学们测得待测溶液的浓度不尽相同，但计算机能够高精度地识别颜色，是通过图像的数字化处理实现的，它是指将一幅图像从其原来的形式转换为数字形式的处理过程[11]。对于彩色图像，量化步骤能够获得RGB三原色的分量值[12]。

提出问题：如何让计算机代替我们的眼睛读出且量化有色溶液的颜色深浅？

[学生]理解计算机识别颜色的原理：图像的数字化。结合目视比色法和图像数字化技术，“发明”图像比色法。

[教师]总结性地讲述图像比色法的原理和步骤（图2所示）。引导学生再次综合比较各浓度检测方法，确立问题解决方案。

[学生]图像比色法综合了目视比色法和分光光度法的优点，故采纳图像比色法作为项目问题的解决方案。

设计意图：继续讲解STEM项目中的跨学科知识：图像的数字化，引导学生进行方法和技术的联用，从而“发明”图像比色法；引导学生学习STEM项目中工程设计原则，结合评估标准综合对比各个方法的利弊，使得学生关注到图像比色法的应用。

3.4 构建和实验：构建图像比色法的检测装置并进行实验

[教师]确定了图像比色法作为解决方案后，就要构建图像比色法的检测装置进行实验。提出问题：根据Co2+浓度范围不超过0.1M的制约因素，如何配制一定浓度梯度的标准溶液？浓度范围应如何？

[学生]交流讨论：用容量瓶配制一定浓度的标准溶液，再通过稀释的方法配制其他浓度的标准溶液。浓度范围可以是0M到0.1M之间。

[教师]提出问题：影响图像比色法可靠性的重要条件是什么？

[学生]交流讨论：图像清晰与否、颜色是否失真、RGB分量值提取时注意图像范围的选取等。

[教师]讲述：重要条件之一是获取样品溶液颜色的真实信息，照片图像颜色能真实地体现溶液颜色。因此，在构建图像比色法检测Co2+浓度的装置时，要注意选择白光作为光源，且光源均匀稳定；所有溶液样品的前景和背景都应是白色；拍摄的像素不能过低；手机摄像头或相机摄像头应与桌面垂直，高度与样品高度一致，置于中央的样品前方至少30cm处[13]。其次，用专业的生物图像处理软件ImageJ提取RGB分量值，使用矩形选框工具，点击菜单栏中的Analyze・Histogram，即可读出矩形选框中的灰度值和RGB分量值。应采用移动矩形选框的方式读取各溶液样品中心区域的RGB分量值。

[学生]按小组合作构建装置、配制溶液、进行图像比色法的实验。

设计意图：强调STEM项目中的技术学习，讲述使用图像比色法的操作注意事项和ImageJ软件的操作要领，为学生自主构建和实验提供必要的脚手架支持。

3.5 测试和优化：测试检测方案的检测误差，采用控制变量法优化解决方案

[教师]提出问题：如何测试基于图像比色法所构建的装置能够准确地检测Co2+浓度？

[学生]交流讨论：用某已知浓度的CoCl2溶液作为待测样品，与空白样品、标准样品一起进行图像采集，进行实验确定检测误差。

[教师]提出问题：如果对检测结果不满意，如何优化解决方案？

[学生]交流讨论：采用控制变量法，可以优化的条件包括光源的选择、RGB分量值的选择、加显色剂与否等。

[教师]请根据测试结果进一步优化解决方案，最后设计出条件明确的检测Co2+浓度的技术方案，制作方案文本。

设计意图：引导学生进一步学习STEM项目中的工程设计原则，以测试结果为导向优化目前的解决方案，以呈现方案结果为导向体验工程思想解决问题的过程。

3.6 沟通和评价：展示方案设计成果，多角度评价活动表现

[教师]要求学生汇报技术方案的设计、测试和优化过程，展示技术方案文本，同时鼓励学生交流方案设计构成中所遇到的挫折，引导学生进行合作态度、计划安排、结果表达、方案制作、跨学科知识和工程设计原理掌握方面的自评和互评。

[学生]各小组汇报技术方案的设计、测试和优化过程，展示最终的技术方案，并用数据、图表展示方案的检测误差、成本大小等预期结果，最后进行自我评价，其他学生对其技术方案的设计过程、小组分工合作和计划安排、方案制作等方面提出质疑、意见或积极评价，小组成员对这些评价进行反思和沟通。

[教师]总结各小组在方案设计过程中的表现和技术方案的合理性，巩固本STEM项目中涉及的跨学科知识，强调工程设计需要识别问题和制约因素、调查研究、形成概念、分析观点、建立模型、测试和优化、沟通和反思的过程。

设计意图：促进学生的合作意识，体会STEM项目学习的跨学科性。

4 结语

“设计检测Co2+浓度的技术方案”项目基于图像比色法，涵盖了化学定量实验技能和定量思想、信息的数字化技术及Excel软件操作、函数模型的建立、工程设计思想，融合性高，思维性强，切实地指向了信息时代背景下中学生STEM素养的培养。

参考文献：

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