跨學(xué)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(qū)梅沙小學(xué)以學(xué)校門口一塊不起眼的爛泥地為探究對(duì)象，開發(fā)了跨學(xué)科合作的人工湖濕地STEM項(xiàng)目。以科學(xué)為首，語文、英語、信息技術(shù)、美術(shù)、音樂等多學(xué)科參與，引導(dǎo)學(xué)生通過多種形式表達(dá)了對(duì)人工湖濕地的認(rèn)識(shí)、理解與保護(hù)。

[關(guān)鍵詞]STEM;跨學(xué)科;濕地保護(hù)

一、項(xiàng)目背景

廣東省深圳市鹽田區(qū)梅沙小學(xué)自2012年起開展“先學(xué)后教、問題導(dǎo)學(xué)”的課改實(shí)驗(yàn)，旨在培養(yǎng)學(xué)生使用互聯(lián)網(wǎng)等工具發(fā)現(xiàn)問題和解決問題、探究質(zhì)疑、合作共享的學(xué)習(xí)能力和品質(zhì)，取得了比較好的效果。2016年發(fā)布的《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》總體框架，提出了人文底蘊(yùn)、科學(xué)精神、學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、健康生活、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、實(shí)踐創(chuàng)新六大核心素養(yǎng)，并進(jìn)一步細(xì)化為包括理性思維、批判質(zhì)疑、勇于探究、勤于反思、勞動(dòng)意識(shí)、問題解決、技術(shù)運(yùn)用等在內(nèi)的18個(gè)基本要點(diǎn)。在新的時(shí)代背景和發(fā)展學(xué)生六大核心素養(yǎng)的新要求下，學(xué)校主動(dòng)探索，選擇了跨學(xué)科合作STEM項(xiàng)目作為深化課程改革的切入點(diǎn)。而人工湖濕地探究是學(xué)?？鐚W(xué)科合作STEM項(xiàng)目的最初嘗試，目的是培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作、解決問題、理性思維、批判質(zhì)疑、勇于探究和運(yùn)用技術(shù)的學(xué)習(xí)素養(yǎng)。

二、項(xiàng)目準(zhǔn)備

1.確定項(xiàng)目并成立項(xiàng)目組

人工湖濕地指的是梅沙小學(xué)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(xué)生對(duì)它有濃厚的興趣，學(xué)校于2017年2月初確定了人工湖濕地的探究項(xiàng)目。

2017年2月24日，學(xué)校組建了項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，校長為項(xiàng)目主持人。選擇有共同興趣、愛好、研究點(diǎn)，致力于共同承擔(dān)任務(wù)、共同解決問題、共享知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，分別來自科學(xué)、語文、英語、美術(shù)、音樂、信息技術(shù)學(xué)科的6名教師組成了項(xiàng)目研究團(tuán)隊(duì)，并由科學(xué)教師為項(xiàng)目研究執(zhí)行的負(fù)責(zé)人。

2.確定濕地研究目標(biāo)

由項(xiàng)目組共同探討濕地研究目標(biāo)，分為總目標(biāo)和分目標(biāo)，力求使學(xué)生們能在項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程中增長知識(shí)，提升素養(yǎng)。項(xiàng)目的總目標(biāo)為：認(rèn)識(shí)濕地、愛護(hù)濕地、保護(hù)環(huán)境;能根據(jù)不同學(xué)科特點(diǎn)自由表達(dá)對(duì)濕地的認(rèn)識(shí)與理解。項(xiàng)目的分目標(biāo)為：提升綜合素養(yǎng)——關(guān)注、關(guān)心、關(guān)愛身邊的自然，有社會(huì)責(zé)任感;提升學(xué)科素養(yǎng)——養(yǎng)成精細(xì)的觀察能力，善于發(fā)現(xiàn)問題，并有意識(shí)地運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)解決問題;提升工具使用素養(yǎng)——能熟練運(yùn)用指南針、望遠(yuǎn)鏡、放大鏡等工具，能繪制思維導(dǎo)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(xiàng)目組的總教案和各學(xué)科組的分教案體現(xiàn)?？偨贪傅膬?nèi)容為：借用廣東省特級(jí)教師的鳶尾花模式（IRIS），將研究項(xiàng)目分為引言（Introduction）、閱讀（Reading）、探究（Inquiry）、分享（Sharing）四個(gè)部分，以“小師弟”娓娓道來地講故事的生動(dòng)活潑的形式呈現(xiàn)出來，所涉及的內(nèi)容包括深圳八大濕地、人工湖濕地之動(dòng)植物、人造濕地與社區(qū)等?？偨贪傅恼嫌身?xiàng)目執(zhí)行負(fù)責(zé)人完成。

分教案是按照總教案的要求，由各個(gè)學(xué)科教師根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)提出一至兩個(gè)具體任務(wù)，由學(xué)生選擇用自己喜歡的方式對(duì)濕地進(jìn)行探究，這些具體任務(wù)就是各分教案要體現(xiàn)的內(nèi)容。如科學(xué)學(xué)科的任務(wù)是觀察人工湖動(dòng)物或植物;信息技術(shù)學(xué)科的任務(wù)是用3D打印建模技術(shù)繪制所觀察到的動(dòng)物或植物;美術(shù)學(xué)科的任務(wù)是用喜歡的表現(xiàn)形式繪制動(dòng)植物;語文學(xué)科則提倡用圖文的形式展示學(xué)習(xí)成果，表達(dá)自己的觀點(diǎn)等。

三、項(xiàng)目開展

1.推進(jìn)步驟

第一步，根據(jù)“先學(xué)后教”的原則，讓學(xué)生從校園網(wǎng)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(jìn)行考察。

第二步，由項(xiàng)目研究執(zhí)行負(fù)責(zé)人向?qū)W生解讀總教案。

第三步，集體實(shí)地考察人工湖濕地（人造濕地）;請(qǐng)相關(guān)的工程師講解人造濕地的構(gòu)造及其作用;觀察濕地動(dòng)植物。

第四步，課堂研討，成果分享。

第五步，分科探究，自由表達(dá)。

第六步，總結(jié)并呈現(xiàn)成果。

2.生成性問題的出現(xiàn)與解決

學(xué)生進(jìn)行濕地研究，就要學(xué)會(huì)并熟練使用望遠(yuǎn)鏡觀察鳥類，用放大鏡觀察植物和小動(dòng)物。除了實(shí)地觀察，學(xué)生還要閱讀大量書籍，瀏覽多種相關(guān)網(wǎng)站，多途徑了解濕地。在這一跨學(xué)科項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生遇到了各種各樣的問題，既有獨(dú)立思考，又有合作探討，并能夠大膽質(zhì)疑，勇于探究，嘗試用多種方法解決問題。以下是其中幾個(gè)典型的事例。

（1）辨認(rèn)鳥類

學(xué)生很喜歡濕地中的鳥，他們會(huì)拿著望遠(yuǎn)鏡一動(dòng)不動(dòng)地蹲在濕地里聚精會(huì)神地觀察。他們通過網(wǎng)絡(luò)搜索和查閱書籍等方法認(rèn)識(shí)鳥類，但總會(huì)有似是而非，不能確認(rèn)的鳥。最后他們求助了鹽田外國語中學(xué)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(qū)常見的23種鳥類的資料。學(xué)生對(duì)照照片與圖譜，反復(fù)觀察對(duì)比，基本上都能辨認(rèn)并說出這些鳥的名字。這樣，就更激發(fā)了他們學(xué)習(xí)和觀察鳥類的熱情。

（2）為什么會(huì)出現(xiàn)牛背鷺

有學(xué)生在人工湖濕地發(fā)現(xiàn)了牛背鷺！然而牛背鷺是腐食動(dòng)物，本不應(yīng)出現(xiàn)在大梅沙人工湖濕地。于是學(xué)生就產(chǎn)生了假設(shè)：牛背鷺的出現(xiàn)，說明人工湖濕地環(huán)境惡化。為了驗(yàn)證這一假設(shè)，學(xué)生抽取水樣，用PH試紙檢測(cè)水的酸堿度;用顯微鏡觀察水中的微生物。最后將檢驗(yàn)結(jié)果與保護(hù)較好的濕地進(jìn)行對(duì)比觀察，發(fā)現(xiàn)人工湖濕地的水質(zhì)確實(shí)相對(duì)較差。學(xué)生為此在周邊社區(qū)進(jìn)行了調(diào)查，得知負(fù)責(zé)維護(hù)這塊濕地的公司由于運(yùn)行維護(hù)成本太高而倒閉了，公司倒閉后，濕地由附近小區(qū)負(fù)責(zé)，而小區(qū)只能進(jìn)行簡單的維護(hù)。這樣就得出了以下結(jié)論：假設(shè)成立，牛背鷺的出現(xiàn)，確實(shí)說明大梅沙人工湖濕地環(huán)境惡化了。學(xué)生自發(fā)撰寫保護(hù)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(fā)現(xiàn)問題—提出假設(shè)—驗(yàn)證—調(diào)查—解決問題”的過程中，也培養(yǎng)了學(xué)生的公民責(zé)任感，喚起了學(xué)生責(zé)任擔(dān)當(dāng)?shù)囊庾R(shí)。

（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(qū)分，研究團(tuán)隊(duì)中又沒有生物專業(yè)教師。學(xué)生們嘗試在《植物觀察指南》中查找，在網(wǎng)絡(luò)上搜索，但是查找效率低，準(zhǔn)確率也低。這使學(xué)生們感到迷茫了。后來，一名學(xué)生找到一個(gè)叫作“形色”的手機(jī)APP，只要對(duì)植物進(jìn)行拍照，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)比和準(zhǔn)確的識(shí)別，就能知道植物的名字和相關(guān)知識(shí)。學(xué)生們有了“形色”，認(rèn)識(shí)植物就更方便了。有趣的是，如今很多學(xué)生家長也下載了“形色”APP，并多了一個(gè)與孩子共同的愛好——認(rèn)識(shí)身邊的植物。

縱觀整個(gè)項(xiàng)目，師生以生成性問題為抓手，每當(dāng)出現(xiàn)問題時(shí)，就直面問題，逐一擊破。生成性教學(xué)的魅力，不只在于問題解決，更在于它激發(fā)了學(xué)生的探究精神以及解決問題的創(chuàng)造性。

四、項(xiàng)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(chuàng)客教育論壇，分享了在人工湖濕地探究項(xiàng)目中教師的故事和學(xué)生的故事。2017年5月26日，《南方教育時(shí)報(bào)》以《項(xiàng)目學(xué)習(xí)，師生探索共同成長》為題對(duì)學(xué)校的這一項(xiàng)目進(jìn)行了整版報(bào)道。2017年9月，學(xué)校與武漢大學(xué)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(xué)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(xué)生們分享的一系列感悟和成長記錄。學(xué)生的科學(xué)報(bào)告單格式規(guī)范，圖文并茂，記錄了觀察時(shí)間、地點(diǎn)、合作人、內(nèi)容、結(jié)論或建議;英語周記語法正確，時(shí)態(tài)正確，使用了專業(yè)術(shù)語;美術(shù)作品形式多樣，充滿了大膽的想象，構(gòu)圖飽滿，能抓住動(dòng)植物的特征，通過畫面?zhèn)鬟_(dá)自己對(duì)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(dá)自己的觀點(diǎn);在欣賞音樂后，會(huì)通過創(chuàng)編歌舞進(jìn)一步表達(dá)自己的真情實(shí)感等。在這一項(xiàng)目中，學(xué)生撰寫了多篇學(xué)習(xí)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(dòng)》《不！白鷺你別走》《濕地研究給我的啟發(fā)》《濕地活動(dòng)隨感》《濕地項(xiàng)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(jié)與展望

課改的核心是創(chuàng)新，開發(fā)項(xiàng)目的核心同樣是創(chuàng)新。這次跨學(xué)科合作STEM項(xiàng)目的順利開展，源于不同學(xué)科教師對(duì)課改信念的執(zhí)著。人工湖濕地是學(xué)生身邊的資源，“站在離孩子最近的地方開發(fā)項(xiàng)目”不僅使學(xué)生增長了知識(shí)，提高了實(shí)踐能力，培養(yǎng)了探究精神，更激發(fā)了學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和家國情懷。

人工湖濕地項(xiàng)目的開發(fā)，開辟了梅沙小學(xué)多學(xué)科深入合作學(xué)習(xí)的先河，邁出了學(xué)校開展STEM教育的第一步。它推進(jìn)了學(xué)校多學(xué)科深度融合的課程改革，自主探索了適合學(xué)校實(shí)際發(fā)展的STEM教育，鍛煉了一批理論聯(lián)系實(shí)際的開拓者，為全面落實(shí)提高學(xué)生六大核心素養(yǎng)，在人力資源和課程資源上做了初步的準(zhǔn)備并積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

（責(zé)任編輯? ?郭向和）