2. 从业资格
  3. 某出版社的STEM系列教材中以生活中净化水质的问题为切入点，提出设计制作小型净水

某出版社的STEM系列教材中以生活中净化水质的问题为切入点，提出设计制作小型净水

资格题库2022-08-02  85
问题 某出版社的STEM系列教材中以生活中净化水质的问题为切入点，提出设计制作小型净水箱的工程任务，教材主体内容如下：情景创设：奶奶家的自来水管冻裂了，只能打池塘水饮用，看着混浊的水担心奶奶的健康，所以想制作一个净水箱。背景知识活动：主要介绍水循环、分辨饮用水和非饮用水的方法等科学知识。同时提出了科学探究的具体步骤，展示了本研究和设计中的常见器材。活动一：开展去除水中可见的悬浮杂质活动。学生结合沉降、活性炭吸附、过滤等科学知识，自行选择相应材料，去除水中水草、沙石、异味等。在此过程中学生学习使用纱布进行过滤和使用活性炭进行吸附等技术。活动二：学生在认识显微镜的结构、使用方法和了解了水体中的微小动植物种类、形态的基础上，实际操作显微镜，观察水体中微小动植物。活动三：学生通过计算水中大肠杆菌数量，判断池塘水的水质。在活动中学生不仅要认识大肠杆菌等微生物，而且要掌握平板菌落计数法、培养基配制等生物技术，同时在实验时要要突出生物实验的对照原则、单一变量原则、重复性原则，并对实验结果——不同样品的细菌数量进行数据分析、处理。活动四：介绍常用的灭菌方法，并开展不同处理方法去除水中细菌效果的探究实验，通过分别比较处理前后的菌落数，不同处理方法下菌落数变化，使学生进一步掌握各种消毒方法。同时分析得出最有效的去除水中杂菌的方法。活动五：介绍常见的水生植物的自净作用，学生查阅资料，分析水体中氮、磷的来源，并针对这一现象，讨论如何减少水中的氮和磷的含量。活动六：在“设计小型净水箱”的任务指引下，学生亲历“设计净水环节→建立初步净水箱模型→根据材料工程学原理选择合适的材料和恰当的拼装方法制作净水箱模型→数据反馈及净水箱模型修正→再次应用净水箱→评价和汇报”的工程过程。同时教材提供设计图的绘制方法，自来水长的净水流程图等丰富的支架式学习材料。（1）结合材料分析STEM教育的特征。（8分）（2）分析材料中的具体活动是如何体现STEM教育内涵的。（12分）
选项
答案
解析 （1）①基于真实情境的问题解决：通过设定一个真实情景，奶奶家的自来水管冻裂，为了奶奶的健康，所以想制作一个净水箱，由此引发的一系列的问题发现与解决。②关注学科重要概念：在学生观察微小动植物种类、形态时，需要认识显微镜的结构、使用方法和了解水体中微小动植物的种类、形态;进行大肠杆菌计数时，需要掌握平板菌落计数法、培养基配制等生物技术，以及生物实验的基本原则;同时制备培养基时需要掌握消毒方法。在每一个活动当中学生都需要掌握一定的学科知识才能进行探究活动，这些知识就是学科重要概念的组成部分。③强调跨学科概念整合：活动一为去除水中杂质，主要涉及一些物理与化学学科知识;活动二为实际操作显微镜，观察水体中微小动植物，主要涉及生物学科相关知识。在不同的活动当中涉及到了不同学科的概念，是多学科整合的情境，并非依靠单一的学科知识和能力就能适应和解决的。④聚焦科学与工程学实践：科学探究或者说科学实践是寻找问题答案的方式，而工程学则是利用已掌握的知识达成某些需求和愿望的解决方案。在活动三中学生需要利用所学的科学知识，进行科学实践。通过计算水中大肠杆菌数量，判断池塘水的水质，并对实验结果——不同样品的细菌数量进行数据分析、处理。在活动六中学生进行“设计小型净水箱”的工程学实践，并且还需运用科学探究的方法，依照教材提供设计图的绘制方法，自来水长的净水流程图等丰富的支架式学习材料，自主探究进行工程学实践。（2）STEM教育是关于科学、技术、工程学和数学的整合。内涵包含了基于真实情境的问题解决、关注学科重要概念、强调跨学科概念整合、聚焦科学与工程学实践。情境创设：首先通过设定一个真实情景——“奶奶家的自来水管冻裂了，只能打池塘水饮用，看着混浊的水担心奶奶的健康，所以想制作一个净水箱。”进而引发的一系列的问题发现与解决，进而能让学生设身处地的思考，联系生活实际，应对这些问题。而STEM教育最初的提出即为培养学生应对变化和解决社会问题的能力。体现了基于真实情境的问题解决这一内涵。背景知识：通过介绍水循环、分辨饮用水和非饮用水的方法等科学知识，提出了科学探究的具体步骤，体现了聚焦科学与工程学实践这一内涵。活动一：除杂过程中主要涉及沉降、活性炭吸附、过滤等物理与化学学科知识，体现了强调跨学科概念整合。活动二：学生需要认识显微镜的结构、使用方法和了解水体中的微小动植物种类、形态。这些属于学科中重要的知识，定义，原理，规则等，因此体现了关注学科重要概念。活动三：学生需要利用所学的科学知识，进行科学实践。通过计算水中大肠杆菌数量，判断池塘水的水质，并对实验结果——不同样品的细菌数量进行数据分析、处理，体现了聚焦科学与工程学实践。活动四：通过开展不同处理方法去除水中细菌效果的探究实验，使学生进一步掌握各种消毒方法。同时分析得出最有效的去除水中杂菌的方法，体现了聚焦科学与工程学实践。活动五：一方面运用科学探究能力自主查阅资料获取知识，另一方面也体现了科学原理的应用对于社会环境问题的作用。活动六：学生进行“设计小型净水箱”的工程学实践，并且还需运用科学探究的方法，依照教材提供设计图的绘制方法，自来水长的净水流程图等丰富的支架式学习材料，自主探究进行工程学实践。在整个设计净水箱过程中脱离不了一些工程学和科学的一些知识，体现了聚焦科学与工程学实践。
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