基于STEAM理念，開展科學微景觀制作課程

陳悅

摘 要：在本文中，筆者基于STEAM理念設計開展了微景觀制作課程，從課程設計、材料選擇、學生創意發揮等方面描述了該課程過程中面臨的問題以及解決辦法。本次課程設計是基于STEAM理念的大膽嘗試，體現了科學的綜合性和多樣性。

關鍵詞：STEAM; 微景觀; 科學教學

中圖分類號：G623.6? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? 文章編號：1006-3315（2021）5-074-002

STEAM教育是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineer）、藝術（Arts）和數學（Mathematics）教育的簡稱，重點旨在打破學科領域邊界，并將領域綜合知識與技能遷移到新情境中去，培養發展學生的科學綜合素養。科學是一門綜合性較強的學科，與STEAM理念融合性很高，在課程改進和研究方面都極具參考價值。

一、課程目標

STEAM課程設計主要可以分為兩大類，一類為工程設計類，一類為科學探究類。不論是哪一類都重在培養學生發現問題并在不同情境中解決問題的能力。相應內容如下：

1.對日常學習生活中出現的“特別”現象具備敏銳的洞察力，善于聯系各個學科所學知識，結合實際發現有意義的科學問題的能力。

2.針對已有問題，可以綜合多方面知識，制定出類似實驗方案的解決問題的能力。

3.能夠利用現代信息技術手段，查找并收集實驗方案中對實驗結果可能產生影響因素的能力。

4.自主合理規劃、解決方案的能力。

5.客觀評價、總結優缺點，并對工程方案進行再優化創新的能力。

二、案例剖析

微景觀屬于STEAM課程中的工程設計類課程，這類課程的核心任務是工程問題的解決，培養學生的工程技術及意識，加強學生整合知識的能力，激發學生工程學習的興趣。以微景觀課程教學為例，教師可基于STEAM理念，從收集資料、廢物利用和放飛想象等幾個方面入手，提升學生的理科思維與合作能力，實現對學生的高階思維能力的深層次訓練，以及提高學生的科學素養。

傳統的生態瓶教學安排了2課時，第一課時讓學生進行設計制作并了解制作方法，重點強調了生物所需的生存條件，而對環境美化并沒有做過多的要求，因此設計過程主要圍繞以下幾個問題來展開：1、準備在生態瓶中放入哪些生物？2、在有限的空間里，適合什么樣的生物生活呢？3、他們的食物來源如何解決？4、生物放入順序是否有要求？四個問題的解決讓學生知道了生物的生存離不開植物提供的氧氣，因此在制作過程中我們需要準備植物并且確保植物存活后再加入其它生物。由于有確保植物存活這一項要求，所以生態瓶的制作要求學生課后完成;第二課時通過調整生物數量讓學生知道動物和植物相互依存、相互作用以及相互制約的。由于生態瓶的制作目標明確：確保生物生存，所以準備的材料結構單一，并沒有激起學生很大的興趣，也不能充分發散學生的思維，開發學生創意，最后一個班做出成品帶到學校的9個實驗小組中只有6組，另一個班只有7組，完成率為72.2%.

STEAM理念下的微景觀課程安排了3課時完成，課時內容如下：

第一課時：情境導入，明確任務

為了能讓學生更快地融入工程設計類課程，結合我校即將面臨改造建設的實際情況，在課程引入時，我給學生創造了如下情境：學校馬上要進行改建，現急招小小工程設計師設計建造學生心中的理想型校園，如果你是工程師你會設計一所什么樣的校園呢？在這里可以讓學生第一次展開想象：五彩斑斕的兒童天地、古色古香的中式園林、放飛想象的未來科技、生動活潑的草原風光……在這個過程中引導學生說出學校里面哪些是必須要有的：如圖書館、食堂、運動場、教學樓等等。那如何將我們的設計想法呈現給更多人看呢？學生很容易想到畫圖，由此向學生介紹微景觀：微景觀是針對現實環境的一種縮小模型，是在保留原有景觀特征基礎上而設計制造的“模型”[1]，能直觀的體現設計意圖，彌補圖紙在表現上的局限性，微景觀的組成元素主要由以下四個部分：植物、小路、池塘、建筑，為了能更直觀的讓學生了解微景觀制作方法，這里我用圖片呈現的方式介紹。讓學生以小組為單位設計整個校園難度比較大，內容很多，無法在規定時間內完成，所以我要求學生根據建筑功能選擇不同的場景，并以小組為單位進行建筑的周邊環境設計，在引導過程中可給學生適當的實例，在表現學生個性的同時，不能忽視建筑的本質功能，其周邊環境設計也應當體現其實用性。課后要求學生根據他們挑選的場景搜集相關資料：可參考其他學校的環境、小區環境、公園及園林環境等。

對于綜合性較強的STEAM課程而言，在課程的一開始激發學生的學習興趣，提高學生的探究積極性尤其重要，它影響著后面課程能否順利展開。

第二課時：收集資料，形成設計

收集資料是布置給學生關于微景觀制作課程的第一個任務，網絡、圖書館、實地考察等，都是學生可以調用起來的資源。在收集資料的基礎上，教師要引導學生結合資料展開主動思考，形成可行的思路和方案，并進一步按照方案擴充資料的積累。

結合學生選擇的設計內容對學生進行分組后，讓學生以小組為單位通過收集資料、查閱相關信息、交流探討，形成各小組的微景觀制作方案，并將方案以圖畫的形式呈現，幫助小組完善設計。他們的圖畫設計我請了學校的美術老師從顏色、結構等方面參與評價，幫助學生理解美術與自然、美術與生活、美術與人文的緊密聯系。我則從實用性的角度出發，給予針對性的指導和補充，比如：路線設計是否合理、建筑物朝向設計、選擇植物的種類等等，幫助學生把微景觀制作的方案進一步完善和精細化，以便后續實踐工作的進行，完成設計后要求學生課后收集可以利用的材料：比如制作微景觀所用的容器、建筑物制作材料、適合放在微景觀中的綠色植物等。

收集資料屬于課程的準備工作，也是學生開始實際性參與的基礎任務。教師有一點需要注意，那就是要讓學生以“工程師”角色身份參與到微景觀課程的收集資料、形成設計的過程中，在這樣的角色認知下，學生對自我要求會更加嚴格，也更有興趣參與微景觀課程，積極性更高。

第三課時：遴選材料，動手制作

在這堂課開始前，我觀察了學生準備的材料，果然不出我所料有所欠缺，好在我提前考慮到學生材料可能準備不全，我給學生準備了如下材料以方便學生順利完成制作：輕石和水苔（主要用于沒有孔的微景觀容器）、綠色植物（苔蘚、文竹、袖珍椰子、竹柏、羅漢松等）、沙土、彩砂、小石子、鑷子等輔助工具。不過學生準備的材料還是有讓我驚喜的地方：有的小組利用卡紙提前做好了“教學樓”，有的小組用家里的樂高搭了一座“城堡”。大部分小組帶的容器都是沒有孔的，所以我想學生介紹了輕石和水苔的作用：防止積水，幫助植物更好的生存。

在設計和交流方案、遴選材料之后，學生便可以進行動手操作，完成自己的微景觀制作。在制作過程中，發現學生反饋回來很多問題，有的說到：“老師，我們小組按照方案已經基本制作完成了，可是看起來不夠好看，體現不出來我們的主題。”還有的學生在制作過程中會產生一些創新型的想法和設計，想要加入到里面。這時候，教師要及時指導和解決學生們的問題，繼續鼓勵學生在原有方案的基礎上結合實際情況進行優化創新，不要局限在最初的方案設定上，大膽的發揮創造力和想象力，讓最后的作品更加精彩，這也是對學生解決問題的能力以及優化創新的能力的一種訓練。

學生在進行制作微景觀模型時，引導他們從生活中尋找可利用的廢棄物作為原材料，這些廢棄物加上學生的奇思妙想和巧妙改造，不僅能制作出所需的微景觀模型，還能讓學生在廢物利用的過程中樹立環保觀念，減少廢棄物對環境的污染和危害，這個過程也具有極大的教育意義。STEAM教育理念更關注學生學習的自主性和實踐性，廢物利用的材料選取是很好的方向，但這不能是教師給出的任務，而是要引導學生主動思考、發現并提出問題、分析并討論問題，最終解決問題，這才有助于學生思維能力的培養及提升，讓STEAM理念自然地浸入小學科學課堂中。

在STEAM理念的指導下，我們在微景觀課程教學中所做的嘗試與創新都旨在逐步培養學生提出研究問題的能力、制定方案解決問題的能力、自主收集材料的能力、自主合理地規劃、解決方案的能力以及優化創新的能力。只有轉變教育理念，不斷改進教學方式，STEAM理念才能真正落地，發揮最大實效。

課后展示：客觀評價，拓展升華

成果評價應當多樣化，包括教師評價、學生自評以及同學評價，能得到老師、同學的認可極大的激發設計者的再創造，對于培養學生的工程式思維有極大的意義。

微景觀設計制作完成后，可以讓學生在校園內進行以“我和我的學校”為主題的展示評比，通過投票的方式讓學生評選出學生心中的理想型校園，但是僅憑借制作的微景觀獲得其他同學的喜愛是遠遠不夠的，還需要學生進行宣傳，表達出每個小組的設計理念及意義，在這個過程中可以讓學生自行設計宣傳方法：設計廣告圖、演講式宣傳等，讓學生能夠將在STEAM理念指導下課程設計中整合的多學科知識通過自己的方式表達，進一步提高學生對跨學科知識綜合應用的能力。

三、課程小結

課時完成后，我將此次STEAM理念下的課程與常規課程進行了對比與反思。

*關于表格內完成率的說明：該完成率是指班內能上交作品小組個數占總小組數的比值。其中傳統教學兩個班18個小組上交作品數為13個，而STEAM理念教學兩個班18個小組上交作品為18個。導致完成率有差距一方面是因為傳統教學內容單一，學生興致不高，另一方面是傳統教學由于實驗的特殊性：1、材料在生活中便于取得;2、需要學生確保植物存活后才能繼續實驗;所以我將材料準備工作交由學生完成，導致部分小組沒有完成。STEAM理念教學雖然作品完成率為100%，但其實在學生探究過程中，還是有個別學生沒有參與設計制作。

總之，STEAM理念和傳統的單學科、重書本知識的教育方式不同，它更重視綜合性實踐，更關注學生的能力培養、合作交流，更強調跨學科、體驗性、合作性、創新性、情境性、藝術性等核心特征。本次課程以微景觀為例，從藝術、工程、科學等方面展開，讓學生知道環境與科學、環境與藝術、環境與工程息息相關，綜合多個方面幫助學生開闊視野、發揮想象力。作為教師，我們更要秉承STEAM理念的核心理念，開發學生感興趣的且與生活相關的項目，讓學生在過程的潛移默化中吸收知識、錘煉思維、提升能力、開拓創新，從而進一步提升小學科學課堂教學的有效性。

參考文獻：

劉欣宇.基于生態原則居民社區微景觀設計研究[D]天津大學，2017