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研究报告

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基于STEM理念的初中生物学实践活动探索——以“自制反射弧模拟演示器

一、活动背景与意义

1.1活动背景

(1)在现代教育理念中，STEM教育强调科学、技术、工程和数学的交叉融合，旨在培养学生的创新思维和实践能力。生物学作为STEM教育的重要组成部分，不仅关乎学生对生命现象的理解，也关系到他们解决实际问题的能力。因此，开展基于STEM理念的生物学实践活动，对于提升学生的综合素质具有重要意义。

(2)反射弧作为生物学中的一个基本概念，是指神经元通过突触传递信号，从而引起机体对刺激做出反应的过程。它是动物神经调节的基本方式，也是生物进化过程中形成的复杂神经回路。然而，传统的生物学教学往往以理论为主，学生对于反射弧的实际运作机制缺乏直观感受。因此，通过制作和操作反射弧模拟演示器，可以帮助学生直观地理解反射弧的形成和作用过程。

(3)随着科学技术的不断发展，各种模拟工具和实验设备日益丰富，为生物学实践活动提供了更多可能性。自制反射弧模拟演示器作为一种创新的教学手段，不仅能够激发学生的学习兴趣，还能提高他们动手操作和解决问题的能力。同时，通过这样的实践活动，学生能够更好地理解生物学知识在现实生活中的应用，从而培养他们的科学素养和社会责任感。

1.2活动意义

(1)开展基于STEM理念的生物学实践活动，对于学生来说具有重要的教育意义。首先，它能够帮助学生将抽象的生物学理论知识与实际操作相结合，通过亲自动手制作模拟演示器，加深对反射弧等生物学概念的理解。这种实践过程不仅能够提高学生的认知能力，还能够培养他们的创新思维和问题解决能力。

(2)其次，自制反射弧模拟演示器的活动过程有助于提升学生的科学探究能力。学生在活动中需要运用科学方法，如观察、实验、分析等，通过这些步骤来验证假设和探究现象。这样的探究过程不仅能够让学生掌握科学研究的基本方法，还能够培养他们的科学精神和严谨态度。

(3)此外，通过参与此类实践活动，学生能够增强团队合作意识。在小组合作完成模拟演示器的制作和实验过程中，学生需要分工协作，共同解决问题。这种合作学习模式有助于培养学生的沟通能力、协调能力和团队精神，对于他们未来的学习和工作都具有积极的影响。同时，这样的活动也有利于促进学生之间的交流与互动，营造良好的学习氛围。

1.3活动目标

(1)本次活动的主要目标是通过自制反射弧模拟演示器的制作和操作，帮助学生建立对生物学基本概念——反射弧——的直观理解。具体来说，目标包括：让学生理解反射弧的构成、功能以及其与神经系统的关系；通过实践操作，使学生掌握制作和测试反射弧模型的基本技能；培养学生在观察、分析、解决问题等方面的实践能力。

(2)在活动过程中，我们期望学生能够发展科学探究能力，包括提出问题、设计实验、收集和分析数据以及得出结论。此外，通过合作完成项目，学生应学会团队协作，提高沟通与协调能力，以及学会尊重他人的意见，共同完成任务。通过这样的实践活动，我们旨在培养学生的创新精神和批判性思维，为他们未来的学习打下坚实的基础。

(3)最终，活动目标还包括提升学生的科学素养和社会责任感。通过亲身体验科学研究的过程，学生将更加认识到科学在日常生活和社会发展中的重要性。同时，学生也将学会如何将科学知识应用于解决实际问题，以及如何在遵守伦理和社会责任的前提下，开展科学研究活动。这些目标不仅有助于学生的全面发展，也符合现代教育对于培养学生成为未来社会合格公民的要求。

二、活动准备

2.1材料准备

(1)材料准备是进行自制反射弧模拟演示器活动的基础环节。首先，我们需要收集各类电路组件，如电池、电阻、开关、导线等，这些是构成电路的基本要素，对于模拟神经冲动在神经元间传递至关重要。其次，应准备一些能够模拟神经元结构的材料，如硬纸板、塑料管、橡皮筋等，以搭建模拟神经元的模型。此外，为了便于学生观察实验现象，还需准备一些标记清晰的标签和指示器。

(2)在材料选择上，应注重安全性、耐用性和易于操作。例如，电池应选择安全可靠的型号，导线应采用绝缘性能好的材质，以免学生在操作过程中发生意外。同时，为了提高实验的准确性和可重复性，所用的材料应尽可能保持一致。此外，考虑到学生的年龄特点，所选材料应便于他们理解和操作，如使用不同颜色区分不同的导线。

(3)除了基本的实验材料外，还应当准备一些辅助工具，如剪刀、胶水、螺丝刀等，以方便学生在制作过程中进行切割、固定和组装。此外，为了记录实验数据和分析实验结果，还应准备一些记录表格、笔和其他文具。通过周全的材料准备，可以为活动的顺利进行提供有力保障，同时也能激发学生的学习兴趣，培养他们的动手能力和创新能力。

2.2工具准备

(1)工具准备是开展自制反射弧模拟演示器活动的重要环节，它直接关系到实验的顺利进行