STEAM項目“探究多肉植物水培種植”的實踐與創新

龔斯惠

多肉植物因其美麗的外形廣受大家的喜歡，但是在種植多肉植物時常因為澆水不當而黑腐死亡。生活中很多植物可以水培種植，學生在網絡中了解到少數多肉植物可以水培，但關于多肉植物水培的信息并不全面。因此，學生產生了好奇：所有多肉植物都可以水培嗎？哪些比較適合水培種植呢？這就是本次項目中要解決的問題。問題源于學生對生活的思考，學生如同科學家一樣，經歷科學實驗探究過程，運用STEAM課程理念，融合科學、技術、工程、數學、美術學科知識，最后形成水培種植的多肉植物成果總結出多肉植物水培方法，也為生活中選擇適合水培的多肉植物提供建議。

一、聚焦問題，設計方案

課時1：聚焦多肉植物種植易死亡的情況，設計多肉植物水培種植方案。

教師通過圖片展示黑腐的多肉植物，學生聯系在生活中種植多肉植物的經驗，發現種植多肉植物時常出現葉子變黑，腐爛，最后死亡。教師提出問題：“多肉植物為什么容易黑腐死亡呢？”課前，學生通過日常生活觀察、上網、查閱書籍等方法搜集相關資料。在課堂上，學生分享自己的查找資料，討論并總結多肉植物容易黑腐的原因：第一是澆水不當，第二是土壤中有真菌容易感染植物，使多肉植物變黑、腐爛。

教師進一步提出問題：“不要土壤，用生活中常見的水培方法可以把多肉植物種植得更好嗎？”學生先結合生活中其他植物水培的經驗進行思考和猜測，并說明原因。教師再向學生介紹已有的嘗試用水培方法種植多肉植物的情況，并進一步追問：“所有多肉植物都適合水培種植？”。學生關注多肉植物的生長特性，發現不同種類多肉植物的需水量不同，并產生疑問：需水量不同是否會影響水培種植的結果呢？學生從而產生了實驗探究需水量不同的多肉植物水培種植特點的沖動。

學生圍繞“改變的條件”“不變的條件”“如何判斷多肉植物適合水培”三個問題進行討論和思考，嘗試提出探究適合水培的多肉植物種類的實驗方案，其他小組進行補充，逐漸得到初步方案：選擇需水量不同的多肉植物，在同樣大小的水培瓶中，加入同樣多的水量，在校園的植物園進行水培種植，觀察多肉植物根和葉的形色變化。

教師結合已有的多肉植物水培方法，引導學生不斷完善實驗方案，并得到最終方案：①選植物：各小組從需水量較多的白牡丹、吉娃娃和需水量較少的鹿角海棠、五十鈴玉的四種多肉植物選擇想研究的多肉植物;②修根：對多肉植物根系進行修剪，剪掉老根;③晾根：把根部洗干凈后，放在室內晾根一周;④水培：把多肉植物三分之二的根泡在水里，放在陰涼通風處培養兩周左右后再移到陽光下。其中，一周用清水養，一周用稀釋400倍營養液培養。⑤觀察：小組成員采取列表法和攝影法每周一和周四輪流觀察和記錄多肉植物根和葉的形色變化，完成實驗記錄表（如表1），持續3周水培實驗，并收集實驗問題和困難。

由于整個實驗研究的過程較長，為了提高學生在整個實驗探究中的積極性，保證實驗探究順利進行，教師在班級上設立“多肉小組評選墻”墻。在整個研究過程中，各小組和教師根據評價量規（如表2）在“多肉小組評選墻”進行投票，其中小組給除了自己小組外的2個小組進行投票，得一票的小組可以+1分，每兩周進行一次評選，教師統計得分。

二、分析問題，改進實驗

課時2-3：學生分析水培研究中遇到的問題，改進多肉植物水培方案。

根據前面3周水培實驗的研究，各小組從生長情況和實驗中遇到的問題兩方面進行2分鐘的簡單匯報，其中重點匯報現階段遇到的問題。如，天氣溫度升高，添加營養液后，水中長青苔情況嚴重。由于水培瓶中的水過多，導致多肉植物易出現黑腐死亡的情況，等等。

在小組匯報過程中，教師及時把每個小組的問題寫在黑板上。針對遇到的問題，學生根據實驗情況各抒己見，提出解決方案，其他學生不斷補充，慢慢改進原有的多肉植物水培方案。對于一些在課堂上無法解決的問題，作為課后作業，查找資料后再解決問題。

由于實驗探究時間較長，為了及時解決在實驗過程出現的問題，采取以下措施：第一，班級中設立“多肉植物水培問題墻”（如表3），學生在“問題墻”寫出遇到的問題，發揮全班的力量，寫出解決方法。老師每周對“問題墻”的問題和方法進行一次整理。第二，設立一個班級“多肉植物水培”微信群。通過微信群，老師了解各小組的實驗情況，并對他們遇到的困難給予一定的指導和幫助（如圖1）。教師根據“問題墻”和“多肉植物水培”微信群所反映的情況，如果實驗出現的問題較多，及時增加課時解決問題，對實驗方案進行改進，繼續進行實驗研究。

三、整理數據，實驗分析

課時4：學生整理已獲得的實驗數據，進行分析研究。 再進行4周實驗探究后，各小組已得到一定的實驗材料（如圖2），教師引導各小組對整個實驗研究中所得的實驗數據、文字和圖片進行整理成圖表。由于實驗數據和圖片較多，教師及時給學生一定的指導。 教師通過問題“根長度變化的數據有什么規律，這說明了什么？”

“對比不同時期的多肉植物的圖片，多肉植物的根部和葉子的形色有什么變化，這說明了什么？”引導學生小組對整理后的數據和圖表進行討論分析，并反思和改進實驗探究過程中出現的問題。各小組完成數據圖表分析后，課后利用足夠的時間整理出多肉植物水培種植指南、實驗報告和PPT，用于存檔和展示。

四、展示成果，得出結論

課時5：小組展示匯報實驗成果，并總結探究結論。

經過數據整理和分析后，各小組也得到了一定的實驗探究成果。每個小組在4分鐘內進行成果匯報，內容包括：整個實驗開展情況、小組分工、實驗記錄、數據分析、實驗結論以及各小組制作的水肉植物水培指南。每個小組匯報完畢后，學生和教師可以向小組提出問題或者建議。匯報小組的成員對老師或者其他同學的疑問做出回應。

在成果匯報展示環節中，各小組和老師根據小組的匯報情況，給除了自己小組外的表現好的2個小組進行投票，每得一票的小組可以+1分。

最后，教師以問題“多肉植物水培的方法是什么”“適合水培的多肉植物有哪些”引導學生根據匯報情況以及整個實驗探究情況進行總結和整理多肉植物水培的方法和適合水培的多肉植物種類。課后，學生根據本次探究活動，小組合作書寫科學小論文。

五、創意組合，小組評選

課時6：創意組合多肉植物，進行整個實驗探究的小組評選。

教師展示一些多肉植物創意組合的圖片，學生根據自己的創意和想法，把多肉植物進行創意組合，展現更好的視覺效果。著，各小組學生對自己的創意組合的成果分享和交流。其中，創意組合較好的多肉植物放在教室中種植和展示。由于本次主要實驗探究的對象只有四種多肉植物，為了得到更好的創意組合作品，學生產生了水培種植其他多肉植物的沖動，繼續開展更多種類多肉植物的水培研究。

最后，教師根據各小組在“多肉小組評價墻”和小組匯報環節中的投票得分情況，進行實驗探究過程性評價和實驗探究終結性評價，評選2個“最強多肉小組”。評選為“最強多肉小組”的2個小組每位成員可以得到一盆多肉植物。

六、總結反思，持續發展

在接近2個月的項目探究中，學生在發現問題，查詢資料，設計實驗，開展實驗，改進實驗，分析結果，展示分享中經歷了一次科學家的探究之路，獲得了多肉植物水培種植的指南，探究出適合水培種植的多肉植物種類，解決了生活難題，這是一種難得的高品質學習。在“探究多肉植物水培種植”的教學過程中，教師重在落實STEAM的三種理念：

第一，學生融合多學科知識和能力解決問題，提高綜合素養。STEAM教育不是單獨學科的運用，而是把多學科的知識變成一個相互聯系的整體，通過知識遷移，應用轉化，進而解決問題。在本個項目學習中，學生通過生活中已有的植物水培技術進行實驗，通過科學實驗探究不斷完善多肉植物水培種植的方法。在處理實驗數據過程中，學生運用數學知識，制作根部長度變化折線圖，進行數據分析。學生還根據創意和美感，將水培的多肉植物進行創意組合，形成更美的多肉植物水培成果。

第二，學生利用課堂研究成果解決實際問題，培養實踐能力。STEAM教育強調的從生活中來，到生活中去。多肉植物水培探究動力源于生活問題，最終的探究成果也為學生在生活中進行多肉植物水培種植提供了一定的建議。在探究過程中，學生感受到實踐的意義，在今后的生活中更愿意嘗試通過實踐探究解決實際問題。這利于學生的終身可持續發展，達到STEAM教育的真正目的。

第三，通過多元評價體系，激發STEAM課程活力。整個探究項目持續較長時間，怎樣才能維持學生探究的積極性呢？多元的評價體系就是一個很好的把手。評價主體包括教師和學生，通過“多肉小組評價墻”關注學生的實驗探究過程性評價，成果匯報環節的相互投票實現實驗探究終結性評價。評價量規包括了學生動手能力，實驗分工情況、語言表達能力以及創新能力等等，最終評選出2個“最強多肉小組”，并設定了一定的獎品。為了獲得“最強多肉小組”的稱號和獎品，學生主動參與到STEAM課程探究中，激發STEAM課程活力，也利于培養學生的綜合能力。