以“做一個可愛的盆栽”活動為例探析指向核心素養的STEM教學設計

◇劉利霞（山東：東營市河口區教育局）

一、課程背景

盆栽是栽在盆里的、有生命的植物的總稱。傳統的中國盆栽可分成兩大類：一是山水盆景，是以石為主體，樹為點綴，以寫實的手法創作布局，表現山水景色的盆栽；二是樹木盆景，以樹木為主體，石、草、苔及飾物為輔，模仿自然樹相，表現各樹種的本質與特性。

學習了青島版小學科學二年級上冊“植物與環境”單元和三年級下冊第四單元“植物的生長”后，學生了解了植物生長所需的條件，掌握了種子的結構、種子發芽的條件、植物的無性繁殖和植物的生長等有關內容，但僅限于理論，實踐層面并沒有實質性進展。為了加強學生的實踐操作能力、更好地構建知識結構，通過“做一個可愛的盆栽”活動，指導學生親自種養植物、制作創意小盆栽，并根據老師的要求進行有目的觀察，結合生活經驗，運用觀察、比較、分析、推測等方法，幫助學生真正了解種子發芽的條件和植物生存、生長的條件。

二、教學目標

根據《義務教育小學科學課程標準》和科學學科核心素養的基本要求，將STEM 要素與教學內容進行對比分析，明確最終的教學目標。（見文后表格）

三、教學重難點

（一）教學重點

能獨立地設計觀察對照實驗，系統地研究種子萌發、植物生長和扦插的內容；能利用手邊的材料，設計美觀、實用、環保的花盆。

（二）教學難點

在種子萌發、生長和植株扦插過程中，對光照、水分、溫度等條件的控制（光照不是影響種子發芽的因素，但是會影響“盆栽”的效果，如綠豆發芽時，不接受光照，得到的是白色的“豆芽”，接受光照則會得到綠色“豆芽”）。

對蛋殼的裝飾（用畫筆或貼畫等對蛋殼進行裝飾，在澆水的過程中會對裝飾有損壞）。

長時間堅持實事求是地觀察實驗現象；圖文結合地記錄實驗結果。

四、課時安排

課上時間80 分鐘，復習種子的結構、種子發芽的條件、植物的無性繁殖和植物的生長等有關內容。課后小組合作、創意制作植物盆栽，并觀察記錄兩周。

五、材料清單

薰衣草種子、三葉草種子、多肉植物葉片、多肉葉片生出的小嫩芽、落地生根(不死鳥)、洗好的蛋殼、小藥瓶、一次性紙杯、各種廢棄紙盒、布丁玻璃瓶、變臉小花盆、營養土、小鏟子、燒杯、清水、滴管、注射器、麻繩、彩筆、橡皮泥、瓶蓋、小彩石等裝飾品、培養皿、泡沫板、紙槽、標簽等。

六、教學流程

（一）課前準備，激發興趣

查閱資料：用種子種植綠植和用扦插的方式種植綠植分別應該注意哪些問題？如何盡可能地制作比較完整的蛋殼？制作幾個比較完整的蛋殼；在家中尋找適合做盆栽的廢棄的小容器（如廢紙盒等）和小裝飾品；尋找多肉植物的葉片或小苗。

設計意圖：通過查閱資料和材料搜尋，既能激發學生的興趣，又為課程的開展提供堅實的物質基礎。

（二）視頻導入，引發思考

欣賞視頻“蛋殼的藝術盛宴”，想一想：在日常生活中我們還可以利用蛋殼來做點什么？蛋殼能用作小容器養花草嗎？蛋殼可以用作小容器的一個很重要原因是什么？

聯系蛋殼的形態結構，分析得出：蛋殼的表面分布著大量的氣孔，具有很好的透氣性，所以可以當作小花盆。這樣既減少了廢物的輸出，又美化了環境，可謂一舉兩得。

如果以蛋殼和學生自己找的這些小容器為載體做小盆栽，需要考慮哪些問題？

小組討論，回顧舊知：種子萌發需要怎樣的條件？植株是怎樣生長的？植物除了用種子繁殖，還可以怎樣繁殖？植物扦插的方法是什么？

師生共同總結：種子萌發需要的條件包括完整有活力的胚、適宜的溫度、適量的水分和充足的空氣；植株生長需要適宜的溫度、光照，適量的水分和充足的空氣、土壤等；植物除了用種子繁殖，還可以用根莖葉繁殖；植物扦插時需采用帶芽的枝條，并將其下端插入土壤中。

設計意圖：由“蛋殼的藝術盛宴”引出本節課對蛋殼的應用，思考蛋殼作為盆栽容器的好處和原理，進而討論盆栽植物涉及的知識，為接下來的實踐活動奠定理論基礎。

（三）頭腦風暴，設計方案

每一個小組根據實驗桌上的材料和自己準備的蛋殼等小容器，討論如何制作小盆栽，并設計一個可操作的實驗方案。

設計意圖：要提升學生的科學素養，就要讓學生經歷科學家的思維過程，讓學生像工程師一樣設計實驗方案，并通過實踐不斷完善。因此，此環節是本節STEM探究課的中心環節。

（四）評價補充，動手操作

展示一下各小組的實驗方案，另一個同材料組的學生進行評價并補充完善，實現方案的升級。最后，師生總結實驗可大致分為以下幾步：裝土、種植、修飾、展示與交流。明確實驗方案后，開啟藝術創作。

設計意圖：評價分為過程性評價和終結性評價。在學生設計、完善實驗方案的過程中，可以很好地發揮自評、他評的過程性評價，以此推進實驗方案的升級和學生科學思維的螺旋式上升。

（五）展示成果，總結反思

本節STEM 課的目標是幫助學生更加深刻地理解科學教學中的一些概念，如植物種子發芽、植株生長的條件等，通過創意制作盆栽的活動，使學生成為決策者和創新者，掌握解決問題的一般方法，提高學生的合作能力和技術素養，幫助學生打開未來世界的大門等。因此，老師在開展STEM課程時，要幫助學生認識各學科之間的內在聯系，在活動中，要允許學生犯錯誤，并把學生的錯誤作為重要的教學資源。引導學生自主討論并設計實驗方案；引導學生關注生活中的實際問題；幫助學生組建合作團隊，培養學生分工協作的意識；要有意識地將學生所學知識與相關活動聯系起來，指導學生完成活動總結和自我評價；要從事實到概念再到觀念，進行情感方面的升華。

要素課標要求內容目標S（科學）植物體的主要組成部分、種子的內部構造、種子萌發的條件；植物有生命周期，能產生后代，使其世代相傳；根據有關特征對植物進行簡單分類。學生通過親身體驗一種植物的生長、發育、衰老、死亡的過程，樹立生命結構觀和生物進化觀，并感受生命的偉大。E和T（工程和技術）5.4⑤描述植物一般由根、莖、葉、花、果實和種子構成；5.6⑧舉例說出水、陽光、空氣、溫度的變化對生物生存的影響；6.1①說出植物的生存和生長需要水、陽光和空氣。12.1①應用身邊的材料和工具，制作簡單的手工作品；12.3④初步體驗利用工具可以更好地進行觀察與測量；12.2③嘗試設計和制作某種產品的簡化實物模型，并反映其中的部分科學原理。提出可探究的科學問題（如種子發芽的條件？植物生長的條件？植物的繁殖方式有哪些？）；設計并實施方案：分析問題→確定問題→提出解決方法→設計方案→實施方案→修改完善。學會像工程師一樣設計方案、實施方案，并通過實踐不斷修改完善。M（數學）控制光照、水分等條件；圖文結合記錄種子發芽、生長、扦插、移栽的情況。學會將統計、歸納等數學方法運用到生產實踐中。