基于STEAM 的仿生設計及創意物化活動方案

肖小亮

活動背景

目前，國內STEAM 教育逐漸向低齡化發展，其中一個重要的切入途徑是仿生。但初中教材所提的仿生都是高大上的，如電子蛙眼、復眼照相機等，與學生的生活關系較遠。鑒于初中學生通過7 年級的學習，已基本能理解“形態結構與功能相適應”“形態結構與生活環境相適應”這兩個生物學觀點，同時對動植物、人體的結構也有一定的理解，因此，我希望通過設計一系列STEM 仿生活動案例，引導學生進一步觀察、分析、體驗，重點進行仿生設計，有針對性地訓練設計思維和創意物化技能，為其今后的創新思維發展奠定基礎。

活動目標

知識與技能：觀察植物、動物、人體形態結構，概述其結構與功能相適應、形態結構與生活環境相適應的特點，挖掘其仿生設計的切入點。

過程與方法：通過仿生項目學習設計，培養學生觀察、發現、分析問題和解決問題的能力;學習過程滲透STEAM 理念和應用，并想方法將創意設計物化，培養學生的學科橫貫能力。

情感態度價值觀：形成牢固的“結構與功能相統一、形態結構與生活環境相適應”的生物學觀點;關注生活，關注細節，善于創新設計，增強社會責任感。

活動內容

借“做中學”理念，嘗試“小班化”教學實踐，讓青少年體驗一系列STEAM 仿生活動案例（表1），在熟練掌握跨學科融合應用技巧后進行自主選題，展開項目研究形成仿生設計作品，最后進行現場答辯，甚至爭取創意物化參加校園創客集市義賣，真正做到學以致用。

活動過程

第1 階段：開題

通過功能室布置情景、發放學習支架（印刷成冊）和PPT 介紹仿生案例，營造仿生學習氛圍;進行團隊建設，布置項目學習的要求、評價標準，尤其是獎勵方式。本節開題課主要是激發學生的學習動力，讓學生對仿生學習產生內驅力。

第2 階段：體驗與探究

課堂體驗多個STEAM 仿生案例，積累和掌握仿生設計的思維與方法。每節課都要作好充分準備，特別是創作材料準備，給學生更多體驗與動手的機會。

第3 階段：基于項目的學習

該階段是在學生進行足夠體驗的基礎上，對學生進行選題輔導和方法輔導，為項目設計和成果的生成展示作準備。首先，引導學生從課堂內容到課外內容，從指定生物到自選生物，每節課最少思考3 個仿生點子，不斷激活思維。然后，讓學生從眾多仿生設計中，挑選最有價值、最容易物化的點子，綜合分析其科學性、可行性，并結合設計思維思考如何讓產品能更方便人們的生活。活動要強調設計思維的綜合應用，學生重點掌握設計思維積極改變世界的信念和觸發創意的方法，以人們生活品質的持續提高為目標，依據文化的方式與方法開展創意設計與實踐。

第4 階段：項目成果答辯和創意集市義賣

聘請3 位權威專家擔任評委，以小組為單位進行項目成果PPT 展示答辯，引導學生進行有效而規范的學習答辯。答辯后，引導學生將較好的部分創意物化出作品，參加學校的創意集市義賣，進一步展示自己的學習成果。

重點、難點、創新點

重點：仿生 STEAM 活動體驗。

難點：基于 STEAM 理念的自主研究及成果展示。

創新點：①項目學習選題新穎，STEAM 教育切入點是仿生應用，靠近初中生學習最近發展區。②基于學科核心素養主線，引導學生從更高視角理解生物奇妙而獨特的結構設計并仿生應用其智慧：一是設計思維（科學思維）與科學實踐（科學探究）主線，二是生命觀念與社會責任主線，引導創作應用造福人類，讓“立德樹人”任務落地。

效果評價

過程評價。一是關注課堂參與度，重點根據課堂上討論的參與度，對各個組的仿生創意分享進行評分;二是關注作品質量和答辯情況。同時，在學習過程中進行考勤和表現評分。

終結評價。 以“ 基 于STEAM 理念的自主研究及成果展評活動”的形式展開，邀請專業評委進行問辯、評分，最后評出分數和獲獎級別，并在選修證書上注明。

專家評語

該方案充分運用了“做中學”理念和科學探究的方法論，讓學生體驗仿生案例的制作過程，激發探究主動性。依托生物學課程，讓學生進行多樣化的仿生設計，深化了學生的科學學習，提升了創意實踐的有效性，體現出較好的完整性和可行性，示范效應明顯。希望繼續完善，以充分發揮其提升青少年科學素質的創新作用。