基于STEAM 的仿生設(shè)計(jì)及創(chuàng)意物化活動(dòng)方案

肖小亮

活動(dòng)背景

目前，國(guó)內(nèi)STEAM 教育逐漸向低齡化發(fā)展，其中一個(gè)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(fù)眼照相機(jī)等，與學(xué)生的生活關(guān)系較遠(yuǎn)。鑒于初中學(xué)生通過(guò)7 年級(jí)的學(xué)習(xí)，已基本能理解“形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”“形態(tài)結(jié)構(gòu)與生活環(huán)境相適應(yīng)”這兩個(gè)生物學(xué)觀點(diǎn)，同時(shí)對(duì)動(dòng)植物、人體的結(jié)構(gòu)也有一定的理解，因此，我希望通過(guò)設(shè)計(jì)一系列STEM 仿生活動(dòng)案例，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步觀察、分析、體驗(yàn)，重點(diǎn)進(jìn)行仿生設(shè)計(jì)，有針對(duì)性地訓(xùn)練設(shè)計(jì)思維和創(chuàng)意物化技能，為其今后的創(chuàng)新思維發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

活動(dòng)目標(biāo)

知識(shí)與技能：觀察植物、動(dòng)物、人體形態(tài)結(jié)構(gòu)，概述其結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)、形態(tài)結(jié)構(gòu)與生活環(huán)境相適應(yīng)的特點(diǎn)，挖掘其仿生設(shè)計(jì)的切入點(diǎn)。

過(guò)程與方法：通過(guò)仿生項(xiàng)目學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生觀察、發(fā)現(xiàn)、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力;學(xué)習(xí)過(guò)程滲透STEAM 理念和應(yīng)用，并想方法將創(chuàng)意設(shè)計(jì)物化，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科橫貫?zāi)芰Α?/p>

情感態(tài)度價(jià)值觀：形成牢固的“結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一、形態(tài)結(jié)構(gòu)與生活環(huán)境相適應(yīng)”的生物學(xué)觀點(diǎn);關(guān)注生活，關(guān)注細(xì)節(jié)，善于創(chuàng)新設(shè)計(jì)，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。

活動(dòng)內(nèi)容

借“做中學(xué)”理念，嘗試“小班化”教學(xué)實(shí)踐，讓青少年體驗(yàn)一系列STEAM 仿生活動(dòng)案例（表1），在熟練掌握跨學(xué)科融合應(yīng)用技巧后進(jìn)行自主選題，展開(kāi)項(xiàng)目研究形成仿生設(shè)計(jì)作品，最后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)答辯，甚至爭(zhēng)取創(chuàng)意物化參加校園創(chuàng)客集市義賣，真正做到學(xué)以致用。

活動(dòng)過(guò)程

第1 階段：開(kāi)題

通過(guò)功能室布置情景、發(fā)放學(xué)習(xí)支架（印刷成冊(cè)）和PPT 介紹仿生案例，營(yíng)造仿生學(xué)習(xí)氛圍;進(jìn)行團(tuán)隊(duì)建設(shè)，布置項(xiàng)目學(xué)習(xí)的要求、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，尤其是獎(jiǎng)勵(lì)方式。本節(jié)開(kāi)題課主要是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，讓學(xué)生對(duì)仿生學(xué)習(xí)產(chǎn)生內(nèi)驅(qū)力。

第2 階段：體驗(yàn)與探究

課堂體驗(yàn)多個(gè)STEAM 仿生案例，積累和掌握仿生設(shè)計(jì)的思維與方法。每節(jié)課都要作好充分準(zhǔn)備，特別是創(chuàng)作材料準(zhǔn)備，給學(xué)生更多體驗(yàn)與動(dòng)手的機(jī)會(huì)。

第3 階段：基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)

該階段是在學(xué)生進(jìn)行足夠體驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)學(xué)生進(jìn)行選題輔導(dǎo)和方法輔導(dǎo)，為項(xiàng)目設(shè)計(jì)和成果的生成展示作準(zhǔn)備。首先，引導(dǎo)學(xué)生從課堂內(nèi)容到課外內(nèi)容，從指定生物到自選生物，每節(jié)課最少思考3 個(gè)仿生點(diǎn)子，不斷激活思維。然后，讓學(xué)生從眾多仿生設(shè)計(jì)中，挑選最有價(jià)值、最容易物化的點(diǎn)子，綜合分析其科學(xué)性、可行性，并結(jié)合設(shè)計(jì)思維思考如何讓產(chǎn)品能更方便人們的生活。活動(dòng)要強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)思維的綜合應(yīng)用，學(xué)生重點(diǎn)掌握設(shè)計(jì)思維積極改變世界的信念和觸發(fā)創(chuàng)意的方法，以人們生活品質(zhì)的持續(xù)提高為目標(biāo)，依據(jù)文化的方式與方法開(kāi)展創(chuàng)意設(shè)計(jì)與實(shí)踐。

第4 階段：項(xiàng)目成果答辯和創(chuàng)意集市義賣

聘請(qǐng)3 位權(quán)威專家擔(dān)任評(píng)委，以小組為單位進(jìn)行項(xiàng)目成果PPT 展示答辯，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有效而規(guī)范的學(xué)習(xí)答辯。答辯后，引導(dǎo)學(xué)生將較好的部分創(chuàng)意物化出作品，參加學(xué)校的創(chuàng)意集市義賣，進(jìn)一步展示自己的學(xué)習(xí)成果。

重點(diǎn)、難點(diǎn)、創(chuàng)新點(diǎn)

重點(diǎn)：仿生 STEAM 活動(dòng)體驗(yàn)。

難點(diǎn)：基于 STEAM 理念的自主研究及成果展示。

創(chuàng)新點(diǎn)：①項(xiàng)目學(xué)習(xí)選題新穎，STEAM 教育切入點(diǎn)是仿生應(yīng)用，靠近初中生學(xué)習(xí)最近發(fā)展區(qū)。②基于學(xué)科核心素養(yǎng)主線，引導(dǎo)學(xué)生從更高視角理解生物奇妙而獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并仿生應(yīng)用其智慧：一是設(shè)計(jì)思維（科學(xué)思維）與科學(xué)實(shí)踐（科學(xué)探究）主線，二是生命觀念與社會(huì)責(zé)任主線，引導(dǎo)創(chuàng)作應(yīng)用造福人類，讓“立德樹人”任務(wù)落地。

效果評(píng)價(jià)

過(guò)程評(píng)價(jià)。一是關(guān)注課堂參與度，重點(diǎn)根據(jù)課堂上討論的參與度，對(duì)各個(gè)組的仿生創(chuàng)意分享進(jìn)行評(píng)分;二是關(guān)注作品質(zhì)量和答辯情況。同時(shí)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中進(jìn)行考勤和表現(xiàn)評(píng)分。

終結(jié)評(píng)價(jià)。 以“ 基 于STEAM 理念的自主研究及成果展評(píng)活動(dòng)”的形式展開(kāi)，邀請(qǐng)專業(yè)評(píng)委進(jìn)行問(wèn)辯、評(píng)分，最后評(píng)出分?jǐn)?shù)和獲獎(jiǎng)級(jí)別，并在選修證書上注明。

專家評(píng)語(yǔ)

該方案充分運(yùn)用了“做中學(xué)”理念和科學(xué)探究的方法論，讓學(xué)生體驗(yàn)仿生案例的制作過(guò)程，激發(fā)探究主動(dòng)性。依托生物學(xué)課程，讓學(xué)生進(jìn)行多樣化的仿生設(shè)計(jì)，深化了學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)，提升了創(chuàng)意實(shí)踐的有效性，體現(xiàn)出較好的完整性和可行性，示范效應(yīng)明顯。希望繼續(xù)完善，以充分發(fā)揮其提升青少年科學(xué)素質(zhì)的創(chuàng)新作用。