基于STEAM理念，开展科学微景观制作课程

陈悦

摘 要：在本文中，笔者基于STEAM理念设计开展了微景观制作课程，从课程设计、材料选择、学生创意发挥等方面描述了该课程过程中面临的问题以及解决办法。本次课程设计是基于STEAM理念的大胆尝试，体现了科学的综合性和多样性。

关键词：STEAM; 微景观; 科学教学

中图分类号：G623.6         文献标识码：A      文章编号：1006-3315（2021）5-074-002

STEAM教育是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineer）、艺术（Arts）和数学（Mathematics）教育的简称，重点旨在打破学科领域边界，并将领域综合知识与技能迁移到新情境中去，培养发展学生的科学综合素养。科学是一门综合性较强的学科，与STEAM理念融合性很高，在课程改进和研究方面都极具参考价值。

一、课程目标

STEAM课程设计主要可以分为两大类，一类为工程设计类，一类为科学探究类。不论是哪一类都重在培养学生发现问题并在不同情境中解决问题的能力。相应内容如下：

1.对日常学习生活中出现的“特别”现象具备敏锐的洞察力，善于联系各个学科所学知识，结合实际发现有意义的科学问题的能力。

2.针对已有问题，可以综合多方面知识，制定出类似实验方案的解决问题的能力。

3.能够利用现代信息技术手段，查找并收集实验方案中对实验结果可能产生影响因素的能力。

4.自主合理规划、解决方案的能力。

5.客观评价、总结优缺点，并对工程方案进行再优化创新的能力。

二、案例剖析

微景观属于STEAM课程中的工程设计类课程，这类课程的核心任务是工程问题的解决，培养学生的工程技术及意识，加强学生整合知识的能力，激发学生工程学习的兴趣。以微景观课程教学为例，教师可基于STEAM理念，从收集资料、废物利用和放飞想象等几个方面入手，提升学生的理科思维与合作能力，实现对学生的高阶思维能力的深层次训练，以及提高学生的科学素养。

传统的生态瓶教学安排了2课时，第一课时让学生进行设计制作并了解制作方法，重点强调了生物所需的生存条件，而对环境美化并没有做过多的要求，因此设计过程主要围绕以下几个问题来展开：1、准备在生态瓶中放入哪些生物？2、在有限的空间里，适合什么样的生物生活呢？3、他们的食物来源如何解决？4、生物放入顺序是否有要求？四个问题的解决让学生知道了生物的生存离不开植物提供的氧气，因此在制作过程中我们需要准备植物并且确保植物存活后再加入其它生物。由于有确保植物存活这一项要求，所以生态瓶的制作要求学生课后完成;第二课时通过调整生物数量让学生知道动物和植物相互依存、相互作用以及相互制约的。由于生态瓶的制作目标明确：确保生物生存，所以準备的材料结构单一，并没有激起学生很大的兴趣，也不能充分发散学生的思维，开发学生创意，最后一个班做出成品带到学校的9个实验小组中只有6组，另一个班只有7组，完成率为72.2%.

STEAM理念下的微景观课程安排了3课时完成，课时内容如下：

第一课时：情境导入，明确任务

为了能让学生更快地融入工程设计类课程，结合我校即将面临改造建设的实际情况，在课程引入时，我给学生创造了如下情境：学校马上要进行改建，现急招小小工程设计师设计建造学生心中的理想型校园，如果你是工程师你会设计一所什么样的校园呢？在这里可以让学生第一次展开想象：五彩斑斓的儿童天地、古色古香的中式园林、放飞想象的未来科技、生动活泼的草原风光……在这个过程中引导学生说出学校里面哪些是必须要有的：如图书馆、食堂、运动场、教学楼等等。那如何将我们的设计想法呈现给更多人看呢？学生很容易想到画图，由此向学生介绍微景观：微景观是针对现实环境的一种缩小模型，是在保留原有景观特征基础上而设计制造的“模型”[1]，能直观的体现设计意图，弥补图纸在表现上的局限性，微景观的组成元素主要由以下四个部分：植物、小路、池塘、建筑，为了能更直观的让学生了解微景观制作方法，这里我用图片呈现的方式介绍。让学生以小组为单位设计整个校园难度比较大，内容很多，无法在规定时间内完成，所以我要求学生根据建筑功能选择不同的场景，并以小组为单位进行建筑的周边环境设计，在引导过程中可给学生适当的实例，在表现学生个性的同时，不能忽视建筑的本质功能，其周边环境设计也应当体现其实用性。课后要求学生根据他们挑选的场景搜集相关资料：可参考其他学校的环境、小区环境、公园及园林环境等。

对于综合性较强的STEAM课程而言，在课程的一开始激发学生的学习兴趣，提高学生的探究积极性尤其重要，它影响着后面课程能否顺利展开。

第二课时：收集资料，形成设计

收集资料是布置给学生关于微景观制作课程的第一个任务，网络、图书馆、实地考察等，都是学生可以调用起来的资源。在收集资料的基础上，教师要引导学生结合资料展开主动思考，形成可行的思路和方案，并进一步按照方案扩充资料的积累。

结合学生选择的设计内容对学生进行分组后，让学生以小组为单位通过收集资料、查阅相关信息、交流探讨，形成各小组的微景观制作方案，并将方案以图画的形式呈现，帮助小组完善设计。他们的图画设计我请了学校的美术老师从颜色、结构等方面参与评价，帮助学生理解美术与自然、美术与生活、美术与人文的紧密联系。我则从实用性的角度出发，给予针对性的指导和补充，比如：路线设计是否合理、建筑物朝向设计、选择植物的种类等等，帮助学生把微景观制作的方案进一步完善和精细化，以便后续实践工作的进行，完成设计后要求学生课后收集可以利用的材料：比如制作微景观所用的容器、建筑物制作材料、适合放在微景观中的绿色植物等。

收集资料属于课程的准备工作，也是学生开始实际性参与的基础任务。教师有一点需要注意，那就是要让学生以“工程师”角色身份参与到微景观课程的收集资料、形成设计的过程中，在这样的角色认知下，学生对自我要求会更加严格，也更有兴趣参与微景观课程，积极性更高。

第三课时：遴选材料，动手制作

在这堂课开始前，我观察了学生准备的材料，果然不出我所料有所欠缺，好在我提前考虑到学生材料可能准备不全，我给学生准备了如下材料以方便学生顺利完成制作：轻石和水苔（主要用于没有孔的微景观容器）、绿色植物（苔藓、文竹、袖珍椰子、竹柏、罗汉松等）、沙土、彩砂、小石子、镊子等辅助工具。不过学生准备的材料还是有让我惊喜的地方：有的小组利用卡纸提前做好了“教学楼”，有的小组用家里的乐高搭了一座“城堡”。大部分小组带的容器都是没有孔的，所以我想学生介绍了轻石和水苔的作用：防止积水，帮助植物更好的生存。

在设计和交流方案、遴选材料之后，学生便可以进行动手操作，完成自己的微景观制作。在制作过程中，发现学生反馈回来很多问题，有的说到：“老师，我们小组按照方案已经基本制作完成了，可是看起来不够好看，体现不出来我们的主题。”还有的学生在制作过程中会产生一些创新型的想法和设计，想要加入到里面。这时候，教师要及时指导和解决学生们的问题，继续鼓励学生在原有方案的基础上结合实际情况进行优化创新，不要局限在最初的方案设定上，大胆的发挥创造力和想象力，让最后的作品更加精彩，这也是对学生解决问题的能力以及优化创新的能力的一种训练。

学生在进行制作微景观模型时，引导他们从生活中寻找可利用的废弃物作为原材料，这些废弃物加上学生的奇思妙想和巧妙改造，不仅能制作出所需的微景观模型，还能让学生在废物利用的过程中树立环保观念，减少废弃物对环境的污染和危害，这个过程也具有极大的教育意义。STEAM教育理念更关注学生学习的自主性和实践性，废物利用的材料选取是很好的方向，但这不能是教师给出的任务，而是要引导学生主动思考、发现并提出问题、分析并讨论问题，最终解决问题，这才有助于学生思维能力的培养及提升，让STEAM理念自然地浸入小学科学课堂中。

在STEAM理念的指导下，我们在微景观课程教学中所做的尝试与创新都旨在逐步培养学生提出研究问题的能力、制定方案解决问题的能力、自主收集材料的能力、自主合理地规划、解决方案的能力以及优化创新的能力。只有轉变教育理念，不断改进教学方式，STEAM理念才能真正落地，发挥最大实效。

课后展示：客观评价，拓展升华

成果评价应当多样化，包括教师评价、学生自评以及同学评价，能得到老师、同学的认可极大的激发设计者的再创造，对于培养学生的工程式思维有极大的意义。

微景观设计制作完成后，可以让学生在校园内进行以“我和我的学校”为主题的展示评比，通过投票的方式让学生评选出学生心中的理想型校园，但是仅凭借制作的微景观获得其他同学的喜爱是远远不够的，还需要学生进行宣传，表达出每个小组的设计理念及意义，在这个过程中可以让学生自行设计宣传方法：设计广告图、演讲式宣传等，让学生能够将在STEAM理念指导下课程设计中整合的多学科知识通过自己的方式表达，进一步提高学生对跨学科知识综合应用的能力。

三、课程小结

课时完成后，我将此次STEAM理念下的课程与常规课程进行了对比与反思。

*关于表格内完成率的说明：该完成率是指班内能上交作品小组个数占总小组数的比值。其中传统教学两个班18个小组上交作品数为13个，而STEAM理念教学两个班18个小组上交作品为18个。导致完成率有差距一方面是因为传统教学内容单一，学生兴致不高，另一方面是传统教学由于实验的特殊性：1、材料在生活中便于取得;2、需要学生确保植物存活后才能继续实验;所以我将材料准备工作交由学生完成，导致部分小组没有完成。STEAM理念教学虽然作品完成率为100%，但其实在学生探究过程中，还是有个别学生没有参与设计制作。

总之，STEAM理念和传统的单学科、重书本知识的教育方式不同，它更重视综合性实践，更关注学生的能力培养、合作交流，更强调跨学科、体验性、合作性、创新性、情境性、艺术性等核心特征。本次课程以微景观为例，从艺术、工程、科学等方面展开，让学生知道环境与科学、环境与艺术、环境与工程息息相关，综合多个方面帮助学生开阔视野、发挥想象力。作为教师，我们更要秉承STEAM理念的核心理念，开发学生感兴趣的且与生活相关的项目，让学生在过程的潜移默化中吸收知识、锤炼思维、提升能力、开拓创新，从而进一步提升小学科学课堂教学的有效性。

参考文献：

刘欣宇.基于生态原则居民社区微景观设计研究[D]天津大学，2017