一、选题背景与意义

（一）选题背景

在当今科技飞速发展的时代，社会对综合性人才的需求日益增长。STEM 教育，即科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）的融合教育，作为一种跨学科的教育理念，正逐渐受到全球教育界的广泛关注。它强调将不同学科知识有机整合，培养学生的综合素养和创新能力，以适应未来社会的发展需求。

在高中生物学习中，传统的教学模式往往侧重于知识的传授，学生被动接受，缺乏主动探究和实践操作的机会，导致学生对生物学科的兴趣不高，难以将所学知识应用于实际问题的解决。而 STEM 教育模式为高中生物教学带来了新的思路和方法，它可以将生物学科与其他学科知识相结合，让学生在跨学科的情境中学习生物知识，提高学生的学习兴趣和学习效果。

（二）选题意义

理论意义方面，本课题的研究有助于丰富高中生物教学理论，为 STEM 教育模式在生物学科中的应用提供理论支持。通过对 STEM 教育模式在高中生物学习中的实践研究，深入探讨其教学原理和方法，进一步完善生物教学理论体系。

实践意义方面，本课题的研究有助于改善高中生物教学现状，提高教学质量。通过引入 STEM 教育模式，为学生提供更多的实践和探究机会，培养学生的创新思维和实践能力，提高学生的生物学科素养。同时，也有助于培养适应社会发展需求的综合性人才，为学生的未来发展奠定坚实的基础。

二、研究目标与内容

（一）研究目标

本课题旨在探讨 STEM 教育模式在高中生物学习中的应用方法和策略，构建适合高中生物教学的 STEM 教育模式，提高学生的生物学科素养和综合能力。具体目标如下：

1. 分析高中生物教学中引入 STEM 教育模式的必要性和可行性。

2. 探索 STEM 教育模式在高中生物教学中的具体实施方法和策略。

3. 构建适合高中生物教学的 STEM 教育模式，并进行实践验证。

4. 评估 STEM 教育模式对学生生物学科素养和综合能力的影响。

（二）研究内容

1. 高中生物教学现状分析 对当前高中生物教学的目标、内容、方法和评价等方面进行全面分析，找出存在的问题和不足，为引入 STEM 教育模式提供依据。

2. STEM 教育模式在高中生物学习中的应用理论研究 研究 STEM 教育模式的内涵、特点和教育理念，分析其与高中生物教学的契合点，探讨 STEM 教育模式在高中生物学习中的应用原理和方法。

3. 高中生物 STEM 教育模式的构建 结合高中生物教学实际，构建适合高中生物教学的 STEM 教育模式，包括教学目标、教学内容、教学方法和教学评价等方面。

4. 高中生物 STEM 教育模式的实践研究 选择部分高中生物课程进行 STEM 教育模式的实践应用，观察学生的学习过程和学习效果，收集相关数据和资料，对 STEM 教育模式进行实践验证和优化。

5. STEM 教育模式对学生生物学科素养和综合能力的影响评估 采用问卷调查、测试、访谈等方法，评估 STEM 教育模式对学生生物学科素养和综合能力的影响，分析其优势和不足，为进一步改进和完善 STEM 教育模式提供参考。

三、研究方法

（一）文献研究法

通过查阅国内外相关文献，了解 STEM 教育模式的研究现状和发展趋势，以及其在生物教学中的应用情况，为课题研究提供理论支持和参考。

（二）调查研究法

通过问卷调查、访谈等方式，了解高中生物教师和学生对 STEM 教育模式的认识和需求，以及当前高中生物教学的现状和存在的问题，为课题研究提供实践依据。

（三）行动研究法

在高中生物教学中开展 STEM 教育模式的实践研究，通过不断地实践、反思和改进，探索适合高中生物教学的 STEM 教育模式和教学策略。

（四）案例分析法

选取部分具有代表性的高中生物 STEM 教学案例进行分析，总结其成功经验和不足之处，为课题研究提供借鉴和参考。

（五）比较研究法

比较传统教学模式和 STEM 教育模式在高中生物教学中的教学效果，分析 STEM 教育模式的优势和不足，为进一步优化 STEM 教育模式提供依据。

四、研究步骤

（一）准备阶段（第1-3个月）

1. 组建课题研究团队，明确分工和职责。

2. 查阅相关文献，了解 STEM 教育模式的研究现状和发展趋势，以及其在生物教学中的应用情况。

3. 设计调查问卷和访谈提纲，对高中生物教师和学生进行调查，了解他们对 STEM 教育模式的认识和需求，以及当前高中生物教学的现状和存在的问题。

4. 制定课题研究方案和实施计划。

（二）实施阶段（第4-12个月）

1. 根据调查结果，结合高中生物教学实际，构建适合高中生物教学的 STEM 教育模式。

2. 选择部分高中生物课程进行 STEM 教育模式的实践应用，按照构建的 STEM 教育模式进行教学。

3. 在教学过程中，观察学生的学习过程和学习效果，收集相关数据和资料，如学生的课堂表现、作业完成情况、考试成绩等。

4. 定期召开课题研讨会，对实践过程中出现的问题进行分析和讨论，及时调整教学策略和方法。

5. 选取部分具有代表性的高中生物 STEM 教学案例进行分析，总结其成功经验和不足之处。

（三）总结阶段（第13-15个月）

1. 对实践过程中收集的数据和资料进行整理和分析，评估 STEM 教育模式对学生生物学科素养和综合能力的影响。

2. 总结课题研究成果，撰写课题研究报告和相关论文。

3. 组织专家对课题研究成果进行鉴定和验收。

五、预期成果

（一）研究报告

完成《高中生物学习中关于 STEM 教育模式的探讨》课题研究报告，详细阐述课题研究的背景、目的、方法、过程和结果，总结 STEM 教育模式在高中生物学习中的应用经验和存在的问题，提出改进和完善的建议。

（二）论文

在相关学术期刊上发表 1 - 2 篇关于 STEM 教育模式在高中生物学习中的应用的论文，介绍课题研究的主要成果和创新点，为广大生物教师提供参考和借鉴。

（三）教学案例集

整理和编写高中生物 STEM 教学案例集，收录具有代表性的高中生物 STEM 教学案例，包括教学目标、教学内容、教学方法、教学过程和教学评价等方面，为生物教师开展 STEM 教学提供实践范例。

（四）课程资源

开发和制作一批适合高中生物教学的 STEM 课程资源，如教学课件、实验指导书、教学视频等，为生物教师开展 STEM 教学提供资源支持。

六、研究的创新点

（一）跨学科融合创新

本研究在学科整合方面实现了突破性的创新，通过STEM教育理念重构高中生物教学模式。研究创造性地构建了"生物学+X"的跨学科教学框架，将生物学核心概念与工程技术思维、数学模型分析、科学探究方法有机融合。在教学内容设计上，突破了传统学科界限，开发了系列跨学科主题单元，如"生物工程中的伦理思考"、"生态系统中的数学模型"等。在教学实施过程中，注重引导学生运用多学科视角分析生物学问题，培养其系统思维和整合能力。这种跨学科融合不仅拓展了生物学习的广度和深度，更培养了学生应对复杂问题的综合素养，为培养未来复合型创新人才提供了新的教育路径。

（二）教学模式创新

本研究在教学方法层面实现了显著创新，构建了具有本土特色的高中生物STEM教学模式。该模式以建构主义学习理论为指导，创新性地提出了"三维互动"教学结构：在知识维度强调概念理解与迁移应用相结合；在方法维度注重科学探究与工程设计相促进；在能力维度培养专业技能与核心素养相统一。研究开发了基于真实情境的系列教学案例，如"设计智能温室生态系统"、"构建传染病传播模型"等项目，通过问题驱动、协作探究、迭代优化等环节，激发学生的深度学习。这种教学模式突破了传统讲授式的局限，实现了从知识传授向能力培养的根本转变。

（三）评价体系创新

本研究在评价机制方面进行了系统性创新，建立了与STEM教育相适应的多元评价体系。该体系具有三个显著特征：一是评价维度多元化，涵盖知识掌握、实践能力、创新思维、合作精神等多个方面；二是评价方式多样化，融合表现性评价、档案袋评价、同伴互评等多种形式；三是评价过程动态化，注重学习过程的形成性评价与发展性反馈。研究特别开发了STEM能力评价量规，细化了各项能力的评价指标和等级标准，为教师提供了科学的评价工具。这种评价体系不仅关注学习结果，更重视成长过程，能够全面、客观地反映学生的综合素质发展，为个性化指导提供依据。

本研究的创新价值体现在教育理念、实施路径和评价机制三个层面的整体突破。通过跨学科融合，拓展了生物教育的内涵；通过教学模式创新，转变了教与学的方式；通过评价体系重构，完善了育人导向。这些创新相互支撑、有机统一，共同构成了一个完整的STEM教育实施框架，为高中生物教学改革提供了新思路和新范式。研究成果不仅具有理论意义，更具有广泛的实践推广价值，对推动基础教育课程改革和核心素养培养具有重要的启示作用。

七、研究的可行性分析

（一）理论可行性

国内外已有许多关于 STEM 教育模式的研究成果，为课题研究提供了丰富的理论支持。同时，生物学科作为一门自然科学，与科学、技术、工程和数学等学科有着密切的联系，为 STEM 教育模式在高中生物学习中的应用提供了理论基础。

（二）实践可行性

目前，一些学校已经开展了 STEM 教育的实践探索，积累了一定的实践经验。同时，随着教育信息化的发展，学校具备了开展 STEM 教学所需的硬件设施和软件资源，为课题研究的实践提供了保障。

（三）人员可行性

课题研究团队由具有丰富教学经验和科研能力的高中生物教师和教育研究人员组成，他们对 STEM 教育模式有一定的了解和认识，具备开展课题研究的能力和条件。

（四）时间可行性

课题研究计划在[具体时长]内完成，研究时间安排合理，各阶段任务明确，能够保证课题研究的顺利进行。