跨學科合作的STEM教育初探

姚毅鋒 吳婷婷

[摘? ?要]廣東省深圳市鹽田區梅沙小學以學校門口一塊不起眼的爛泥地為探究對象，開發了跨學科合作的人工湖濕地STEM項目。以科學為首，語文、英語、信息技術、美術、音樂等多學科參與，引導學生通過多種形式表達了對人工湖濕地的認識、理解與保護。

[關鍵詞]STEM;跨學科;濕地保護

一、項目背景

廣東省深圳市鹽田區梅沙小學自2012年起開展“先學后教、問題導學”的課改實驗，旨在培養學生使用互聯網等工具發現問題和解決問題、探究質疑、合作共享的學習能力和品質，取得了比較好的效果。2016年發布的《中國學生發展核心素養》總體框架，提出了人文底蘊、科學精神、學會學習、健康生活、責任擔當、實踐創新六大核心素養，并進一步細化為包括理性思維、批判質疑、勇于探究、勤于反思、勞動意識、問題解決、技術運用等在內的18個基本要點。在新的時代背景和發展學生六大核心素養的新要求下，學校主動探索，選擇了跨學科合作STEM項目作為深化課程改革的切入點。而人工湖濕地探究是學校跨學科合作STEM項目的最初嘗試，目的是培養學生團隊合作、解決問題、理性思維、批判質疑、勇于探究和運用技術的學習素養。

二、項目準備

1.確定項目并成立項目組

人工湖濕地指的是梅沙小學門前一塊“奇怪”的泥地，那里雜草叢生，各種植物聚集，百鳥嬉戲。由于學生對它有濃厚的興趣，學校于2017年2月初確定了人工湖濕地的探究項目。

2017年2月24日，學校組建了項目團隊，校長為項目主持人。選擇有共同興趣、愛好、研究點，致力于共同承擔任務、共同解決問題、共享知識和經驗，分別來自科學、語文、英語、美術、音樂、信息技術學科的6名教師組成了項目研究團隊，并由科學教師為項目研究執行的負責人。

2.確定濕地研究目標

由項目組共同探討濕地研究目標，分為總目標和分目標，力求使學生們能在項目學習過程中增長知識，提升素養。項目的總目標為：認識濕地、愛護濕地、保護環境;能根據不同學科特點自由表達對濕地的認識與理解。項目的分目標為：提升綜合素養——關注、關心、關愛身邊的自然，有社會責任感;提升學科素養——養成精細的觀察能力，善于發現問題，并有意識地運用多學科知識解決問題;提升工具使用素養——能熟練運用指南針、望遠鏡、放大鏡等工具，能繪制思維導圖、寫自然觀察筆記等。

3.確定研究方法和途徑

研究方法和途徑以項目組的總教案和各學科組的分教案體現。總教案的內容為：借用廣東省特級教師的鳶尾花模式（IRIS），將研究項目分為引言（Introduction）、閱讀（Reading）、探究（Inquiry）、分享（Sharing）四個部分，以“小師弟”娓娓道來地講故事的生動活潑的形式呈現出來，所涉及的內容包括深圳八大濕地、人工湖濕地之動植物、人造濕地與社區等。總教案的整合由項目執行負責人完成。

分教案是按照總教案的要求，由各個學科教師根據學科特點提出一至兩個具體任務，由學生選擇用自己喜歡的方式對濕地進行探究，這些具體任務就是各分教案要體現的內容。如科學學科的任務是觀察人工湖動物或植物;信息技術學科的任務是用3D打印建模技術繪制所觀察到的動物或植物;美術學科的任務是用喜歡的表現形式繪制動植物;語文學科則提倡用圖文的形式展示學習成果，表達自己的觀點等。

三、項目開展

1.推進步驟

第一步，根據“先學后教”的原則，讓學生從校園網下載總教案，明確研究方法和步驟。在家長陪同等保證安全的前提下，選定深圳八大濕地之一進行考察。

第二步，由項目研究執行負責人向學生解讀總教案。

第三步，集體實地考察人工湖濕地（人造濕地）;請相關的工程師講解人造濕地的構造及其作用;觀察濕地動植物。

第四步，課堂研討，成果分享。

第五步，分科探究，自由表達。

第六步，總結并呈現成果。

2.生成性問題的出現與解決

學生進行濕地研究，就要學會并熟練使用望遠鏡觀察鳥類，用放大鏡觀察植物和小動物。除了實地觀察，學生還要閱讀大量書籍，瀏覽多種相關網站，多途徑了解濕地。在這一跨學科項目學習過程中，學生遇到了各種各樣的問題，既有獨立思考，又有合作探討，并能夠大膽質疑，勇于探究，嘗試用多種方法解決問題。以下是其中幾個典型的事例。

（1）辨認鳥類

學生很喜歡濕地中的鳥，他們會拿著望遠鏡一動不動地蹲在濕地里聚精會神地觀察。他們通過網絡搜索和查閱書籍等方法認識鳥類，但總會有似是而非，不能確認的鳥。最后他們求助了鹽田外國語中學的陳霄翔老師和深圳市游云工作室，并在他們的大力支持下，共享了梅沙片區常見的23種鳥類的資料。學生對照照片與圖譜，反復觀察對比，基本上都能辨認并說出這些鳥的名字。這樣，就更激發了他們學習和觀察鳥類的熱情。

（2）為什么會出現牛背鷺

有學生在人工湖濕地發現了牛背鷺！然而牛背鷺是腐食動物，本不應出現在大梅沙人工湖濕地。于是學生就產生了假設：牛背鷺的出現，說明人工湖濕地環境惡化。為了驗證這一假設，學生抽取水樣，用PH試紙檢測水的酸堿度;用顯微鏡觀察水中的微生物。最后將檢驗結果與保護較好的濕地進行對比觀察，發現人工湖濕地的水質確實相對較差。學生為此在周邊社區進行了調查，得知負責維護這塊濕地的公司由于運行維護成本太高而倒閉了，公司倒閉后，濕地由附近小區負責，而小區只能進行簡單的維護。這樣就得出了以下結論：假設成立，牛背鷺的出現，確實說明大梅沙人工湖濕地環境惡化了。學生自發撰寫保護人工湖濕地的倡議書，并將倡議書交給梅沙街道辦。在這樣“發現問題—提出假設—驗證—調查—解決問題”的過程中，也培養了學生的公民責任感，喚起了學生責任擔當的意識。

（3）如何知道植物的名稱

了解植物是一件棘手的事情，植物因相似而難以區分，研究團隊中又沒有生物專業教師。學生們嘗試在《植物觀察指南》中查找，在網絡上搜索，但是查找效率低，準確率也低。這使學生們感到迷茫了。后來，一名學生找到一個叫作“形色”的手機APP，只要對植物進行拍照，就可以實現對比和準確的識別，就能知道植物的名字和相關知識。學生們有了“形色”，認識植物就更方便了。有趣的是，如今很多學生家長也下載了“形色”APP，并多了一個與孩子共同的愛好——認識身邊的植物。

縱觀整個項目，師生以生成性問題為抓手，每當出現問題時，就直面問題，逐一擊破。生成性教學的魅力，不只在于問題解決，更在于它激發了學生的探究精神以及解決問題的創造性。

四、項目作品與成果

2017年4月27—28日，劉敏佳、吳婷婷兩位教師參加了廣東省第二屆創客教育論壇，分享了在人工湖濕地探究項目中教師的故事和學生的故事。2017年5月26日，《南方教育時報》以《項目學習，師生探索共同成長》為題對學校的這一項目進行了整版報道。2017年9月，學校與武漢大學出版社合作，正式出版了七萬余字的《人工湖濕地故事》一書，并由中國教育科學研究院課程研究中心的楊寶山研究員為該書作序。

在所有成果中，最可貴的是學生們分享的一系列感悟和成長記錄。學生的科學報告單格式規范，圖文并茂，記錄了觀察時間、地點、合作人、內容、結論或建議;英語周記語法正確，時態正確，使用了專業術語;美術作品形式多樣，充滿了大膽的想象，構圖飽滿，能抓住動植物的特征，通過畫面傳達自己對濕地的情感;語文周記記錄了自己的思維過程，用多種文體、多種媒介表達自己的觀點;在欣賞音樂后，會通過創編歌舞進一步表達自己的真情實感等。在這一項目中，學生撰寫了多篇學習感受，如《最愛這片濕地》《人工湖濕地的美》《難忘的一次濕地活動》《不！白鷺你別走》《濕地研究給我的啟發》《濕地活動隨感》《濕地項目之我見》《濕地里的紅樹林》《濕地見聞》《我愛濕地》《多姿多彩的濕地》等。

五、小結與展望

課改的核心是創新，開發項目的核心同樣是創新。這次跨學科合作STEM項目的順利開展，源于不同學科教師對課改信念的執著。人工湖濕地是學生身邊的資源，“站在離孩子最近的地方開發項目”不僅使學生增長了知識，提高了實踐能力，培養了探究精神，更激發了學生的環保意識和家國情懷。

人工湖濕地項目的開發，開辟了梅沙小學多學科深入合作學習的先河，邁出了學校開展STEM教育的第一步。它推進了學校多學科深度融合的課程改革，自主探索了適合學校實際發展的STEM教育，鍛煉了一批理論聯系實際的開拓者，為全面落實提高學生六大核心素養，在人力資源和課程資源上做了初步的準備并積累了寶貴的經驗。

（責任編輯? ?郭向和）