以“做一個(gè)可愛(ài)的盆栽”活動(dòng)為例探析指向核心素養(yǎng)的STEM教學(xué)設(shè)計(jì)

◇劉利霞（山東：東營(yíng)市河口區(qū)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(chēng)。傳統(tǒng)的中國(guó)盆栽可分成兩大類(lèi)：一是山水盆景，是以石為主體，樹(shù)為點(diǎn)綴，以寫(xiě)實(shí)的手法創(chuàng)作布局，表現(xiàn)山水景色的盆栽；二是樹(shù)木盆景，以樹(shù)木為主體，石、草、苔及飾物為輔，模仿自然樹(shù)相，表現(xiàn)各樹(shù)種的本質(zhì)與特性。

學(xué)習(xí)了青島版小學(xué)科學(xué)二年級(jí)上冊(cè)“植物與環(huán)境”單元和三年級(jí)下冊(cè)第四單元“植物的生長(zhǎng)”后，學(xué)生了解了植物生長(zhǎng)所需的條件，掌握了種子的結(jié)構(gòu)、種子發(fā)芽的條件、植物的無(wú)性繁殖和植物的生長(zhǎng)等有關(guān)內(nèi)容，但僅限于理論，實(shí)踐層面并沒(méi)有實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。為了加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力、更好地構(gòu)建知識(shí)結(jié)構(gòu)，通過(guò)“做一個(gè)可愛(ài)的盆栽”活動(dòng)，指導(dǎo)學(xué)生親自種養(yǎng)植物、制作創(chuàng)意小盆栽，并根據(jù)老師的要求進(jìn)行有目的觀(guān)察，結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用觀(guān)察、比較、分析、推測(cè)等方法，幫助學(xué)生真正了解種子發(fā)芽的條件和植物生存、生長(zhǎng)的條件。

二、教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》和科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的基本要求，將STEM 要素與教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行對(duì)比分析，明確最終的教學(xué)目標(biāo)。（見(jiàn)文后表格）

三、教學(xué)重難點(diǎn)

（一）教學(xué)重點(diǎn)

能獨(dú)立地設(shè)計(jì)觀(guān)察對(duì)照實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)地研究種子萌發(fā)、植物生長(zhǎng)和扦插的內(nèi)容；能利用手邊的材料，設(shè)計(jì)美觀(guān)、實(shí)用、環(huán)保的花盆。

（二）教學(xué)難點(diǎn)

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

對(duì)蛋殼的裝飾（用畫(huà)筆或貼畫(huà)等對(duì)蛋殼進(jìn)行裝飾，在澆水的過(guò)程中會(huì)對(duì)裝飾有損壞）。

長(zhǎng)時(shí)間堅(jiān)持實(shí)事求是地觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；圖文結(jié)合地記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

四、課時(shí)安排

課上時(shí)間80 分鐘，復(fù)習(xí)種子的結(jié)構(gòu)、種子發(fā)芽的條件、植物的無(wú)性繁殖和植物的生長(zhǎng)等有關(guān)內(nèi)容。課后小組合作、創(chuàng)意制作植物盆栽，并觀(guān)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(niǎo))、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(yíng)養(yǎng)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(yǎng)皿、泡沫板、紙槽、標(biāo)簽等。

六、教學(xué)流程

（一）課前準(zhǔn)備，激發(fā)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(yīng)該注意哪些問(wèn)題？如何盡可能地制作比較完整的蛋殼？制作幾個(gè)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(shè)計(jì)意圖：通過(guò)查閱資料和材料搜尋，既能激發(fā)學(xué)生的興趣，又為課程的開(kāi)展提供堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。

（二）視頻導(dǎo)入，引發(fā)思考

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

聯(lián)系蛋殼的形態(tài)結(jié)構(gòu)，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(dāng)作小花盆。這樣既減少了廢物的輸出，又美化了環(huán)境，可謂一舉兩得。

如果以蛋殼和學(xué)生自己找的這些小容器為載體做小盆栽，需要考慮哪些問(wèn)題？

小組討論，回顧舊知：種子萌發(fā)需要怎樣的條件？植株是怎樣生長(zhǎng)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(jié)：種子萌發(fā)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(zhǎng)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(shí)需采用帶芽的枝條，并將其下端插入土壤中。

設(shè)計(jì)意圖：由“蛋殼的藝術(shù)盛宴”引出本節(jié)課對(duì)蛋殼的應(yīng)用，思考蛋殼作為盆栽容器的好處和原理，進(jìn)而討論盆栽植物涉及的知識(shí)，為接下來(lái)的實(shí)踐活動(dòng)奠定理論基礎(chǔ)。

（三）頭腦風(fēng)暴，設(shè)計(jì)方案

每一個(gè)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)桌上的材料和自己準(zhǔn)備的蛋殼等小容器，討論如何制作小盆栽，并設(shè)計(jì)一個(gè)可操作的實(shí)驗(yàn)方案。

設(shè)計(jì)意圖：要提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，就要讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)家的思維過(guò)程，讓學(xué)生像工程師一樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并通過(guò)實(shí)踐不斷完善。因此，此環(huán)節(jié)是本節(jié)STEM探究課的中心環(huán)節(jié)。

（四）評(píng)價(jià)補(bǔ)充，動(dòng)手操作

展示一下各小組的實(shí)驗(yàn)方案，另一個(gè)同材料組的學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)并補(bǔ)充完善，實(shí)現(xiàn)方案的升級(jí)。最后，師生總結(jié)實(shí)驗(yàn)可大致分為以下幾步：裝土、種植、修飾、展示與交流。明確實(shí)驗(yàn)方案后，開(kāi)啟藝術(shù)創(chuàng)作。

設(shè)計(jì)意圖：評(píng)價(jià)分為過(guò)程性評(píng)價(jià)和終結(jié)性評(píng)價(jià)。在學(xué)生設(shè)計(jì)、完善實(shí)驗(yàn)方案的過(guò)程中，可以很好地發(fā)揮自評(píng)、他評(píng)的過(guò)程性評(píng)價(jià)，以此推進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案的升級(jí)和學(xué)生科學(xué)思維的螺旋式上升。

（五）展示成果，總結(jié)反思

本節(jié)STEM 課的目標(biāo)是幫助學(xué)生更加深刻地理解科學(xué)教學(xué)中的一些概念，如植物種子發(fā)芽、植株生長(zhǎng)的條件等，通過(guò)創(chuàng)意制作盆栽的活動(dòng)，使學(xué)生成為決策者和創(chuàng)新者，掌握解決問(wèn)題的一般方法，提高學(xué)生的合作能力和技術(shù)素養(yǎng)，幫助學(xué)生打開(kāi)未來(lái)世界的大門(mén)等。因此，老師在開(kāi)展STEM課程時(shí)，要幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)各學(xué)科之間的內(nèi)在聯(lián)系，在活動(dòng)中，要允許學(xué)生犯錯(cuò)誤，并把學(xué)生的錯(cuò)誤作為重要的教學(xué)資源。引導(dǎo)學(xué)生自主討論并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案；引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活中的實(shí)際問(wèn)題；幫助學(xué)生組建合作團(tuán)隊(duì)，培養(yǎng)學(xué)生分工協(xié)作的意識(shí)；要有意識(shí)地將學(xué)生所學(xué)知識(shí)與相關(guān)活動(dòng)聯(lián)系起來(lái)，指導(dǎo)學(xué)生完成活動(dòng)總結(jié)和自我評(píng)價(jià)；要從事實(shí)到概念再到觀(guān)念，進(jìn)行情感方面的升華。

要素課標(biāo)要求內(nèi)容目標(biāo)S（科學(xué)）植物體的主要組成部分、種子的內(nèi)部構(gòu)造、種子萌發(fā)的條件；植物有生命周期，能產(chǎn)生后代，使其世代相傳；根據(jù)有關(guān)特征對(duì)植物進(jìn)行簡(jiǎn)單分類(lèi)。學(xué)生通過(guò)親身體驗(yàn)一種植物的生長(zhǎng)、發(fā)育、衰老、死亡的過(guò)程，樹(shù)立生命結(jié)構(gòu)觀(guān)和生物進(jìn)化觀(guān)，并感受生命的偉大。E和T（工程和技術(shù)）5.4⑤描述植物一般由根、莖、葉、花、果實(shí)和種子構(gòu)成；5.6⑧舉例說(shuō)出水、陽(yáng)光、空氣、溫度的變化對(duì)生物生存的影響；6.1①說(shuō)出植物的生存和生長(zhǎng)需要水、陽(yáng)光和空氣。12.1①應(yīng)用身邊的材料和工具，制作簡(jiǎn)單的手工作品；12.3④初步體驗(yàn)利用工具可以更好地進(jìn)行觀(guān)察與測(cè)量；12.2③嘗試設(shè)計(jì)和制作某種產(chǎn)品的簡(jiǎn)化實(shí)物模型，并反映其中的部分科學(xué)原理。提出可探究的科學(xué)問(wèn)題（如種子發(fā)芽的條件？植物生長(zhǎng)的條件？植物的繁殖方式有哪些？）；設(shè)計(jì)并實(shí)施方案：分析問(wèn)題→確定問(wèn)題→提出解決方法→設(shè)計(jì)方案→實(shí)施方案→修改完善。學(xué)會(huì)像工程師一樣設(shè)計(jì)方案、實(shí)施方案，并通過(guò)實(shí)踐不斷修改完善。M（數(shù)學(xué)）控制光照、水分等條件；圖文結(jié)合記錄種子發(fā)芽、生長(zhǎng)、扦插、移栽的情況。學(xué)會(huì)將統(tǒng)計(jì)、歸納等數(shù)學(xué)方法運(yùn)用到生產(chǎn)實(shí)踐中。