科技人物故事教学案例

科技人物故事在STEM教育中的教学案例设计与实践一、教学价值与设计背景在科技创新驱动发展的时代，培养青少年的科学素养与创新精神成为教育核心目标之一。科技人物故事作为STEM教育的鲜活素材，既能传递科学知识，又能展现科研历程中的思维方法、挫折应对与人文情怀，为学生搭建“知—行—悟”的成长阶梯。新课标明确要求“注重开展跨学科探究、项目式学习等活动，培养学生的实践能力和创新精神”，科技人物故事教学正是通过真实科研案例，实现知识传授、能力培养与价值塑造的有机统一。二、教学案例设计：以“屠呦呦与青蒿素的发现”为例（一）教学目标1.知识目标：理解青蒿素研发的科学原理（如低温萃取法的化学逻辑）、疟疾防治的全球意义；2.能力目标：分析科研流程中的“问题—假设—验证”逻辑，提炼跨学科协作（药学、植物学、临床医学）的方法；3.情感目标：体会“甘坐冷板凳”的科研坚守，理解“传统智慧+现代科技”的创新路径，激发科技报国的使命感。（二）教学流程设计（45分钟课堂）1.情境导入：疟疾的“隐形战争”（5分钟）播放短视频《疟疾：全球健康的百年挑战》，呈现非洲儿童因疟疾死亡的场景、青蒿素药物的救治画面，提问：“是什么样的研究，让这种‘死神镰刀’变钝？”以认知冲突自然引出屠呦呦团队的研究。2.史料探究：科研历程的“显微镜式”分析（15分钟）分组任务：第一组：梳理“筛选380种植物→提取青蒿乙醚提取物→改用低温萃取”的关键节点，绘制“科研时间轴”；第二组：分析“东晋葛洪《肘后备急方》‘青蒿一握，水二升渍，绞取汁’”的传统智慧如何启发现代实验（对比高温萃取失效的原因，结合化学“有机溶剂挥发”知识点）；第三组：挖掘“文革干扰”“团队成员感染疟疾”等挫折，讨论科研突破的非智力因素（坚持、协作、人文关怀）。教师引导：用“问题链”推动深度思考——“为何最初的乙醚提取物疗效不稳定？”“低温萃取如何保护青蒿素的活性结构？”串联化学分子结构、生物学酶活性等跨学科知识。3.角色思辨：“科研伦理与创新边界”辩论（15分钟）辩题：“为验证青蒿素疗效，是否应在有限条件下优先用于疟疾患者？”正方：“生命至上，紧急情况下的临床试用是‘医者仁心’的体现，且后续通过严格流程补全伦理审查，符合‘风险—受益’原则”；反方：“科研伦理是底线，任何创新都不能突破‘尊重、不伤害、公平’的伦理框架，应先通过动物实验再逐步推进”。总结升华：引导学生认识到，科研创新需平衡“突破的勇气”与“伦理的约束”，屠呦呦团队的实践既体现了人文关怀，也在后续研究中完善了伦理规范，这是科学精神与人文精神的统一。4.行动延伸：“我的微型科研项目”（10分钟）布置课后任务：以小组为单位，选择一个生活中的小问题（如“校园垃圾分类的优化方案”“植物防虫的天然药剂研发”），模仿屠呦呦的“问题—探究—验证”流程，设计1周的微型科研计划，重点体现“传统经验+现代方法”的融合思路。三、教学实施的关键要点（一）案例选择的“三维标准”1.学科融合性：案例需涉及多学科知识（如屠呦呦案例覆盖化学、生物、医学、历史），契合STEM教育的跨学科本质；2.精神典型性：人物需具备“挫折—突破”的成长弧光（如袁隆平“三系法”研发中的失败与坚持），避免“完美英雄”叙事，让学生感知真实的科研生态；3.时代关联性：结合当下科技热点（如ChatGPT研发中的团队协作、嫦娥探月工程的青年科研力量），增强案例的现实代入感。（二）教学方法的“双轨驱动”认知维度：采用“史料实证+问题导向”，通过原始文献（如屠呦呦的《青蒿素的发现：传统中医给世界的礼物》论文节选）、实验模拟（如用酒精与水的混合液模拟“低温萃取”），让抽象知识具象化；情感维度：运用“共情体验”，如让学生撰写“给1972年屠呦呦的一封信”，代入科研困境中的心理活动，深化对“坚持”的理解。（三）效果评估的“多元视角”1.过程性评估：观察小组讨论中对科研逻辑的分析深度、辩论时的伦理思辨能力；2.成果性评估：微型科研项目的方案设计（如是否体现跨学科方法、是否解决真实问题）、反思日志中对科学精神的提炼；3.情感性评估：通过“科技人物影响力投票”“我的科研偶像访谈”等活动，量化学生的价值认同变化。四、教学反思与优化方向（一）现存挑战部分学生对“传统医学的现代转化”理解浮于表面，需补充“中药复方筛选”“分子对接技术”等前沿案例，强化“古今融合”的科技逻辑；小组讨论中易出现“搭便车”现象，需优化角色分工（如设置“记录员”“质疑者”“总结者”），提升协作质量。（二）优化策略1.案例迭代：引入“女性科技工作者”（如吴健雄、颜宁）、“国际科技合作”（如CERN的Higgs玻色子发现）等多元案例，打破“男性主导”“本土叙事”的局限；2.技术赋能：利用VR重现“青蒿素提取实验室”，让学生沉浸式体验科研场景；通过AI工具分析学生的反思日志，精准定位认知误区；3.成果转化：将优秀微型科研项目推荐至青少年科技创新大赛，形成“教学—实践—竞赛”的闭环，让科技人物的精神真正转化为学生的行动动力。结语科技人物故事教学不是简单的“事迹宣讲”，而是通过“还原科研现场—解构创新逻