跨学科合作的STEM教育初探

姚毅锋 吴婷婷

[摘   要]广东省深圳市盐田区梅沙小学以学校门口一块不起眼的烂泥地为探究对象，开发了跨学科合作的人工湖湿地STEM项目。以科学为首，语文、英语、信息技术、美术、音乐等多学科参与，引导学生通过多种形式表达了对人工湖湿地的认识、理解与保护。

[关键词]STEM;跨学科;湿地保护

一、项目背景

广东省深圳市盐田区梅沙小学自2012年起开展“先学后教、问题导学”的课改实验，旨在培养学生使用互联网等工具发现问题和解决问题、探究质疑、合作共享的学习能力和品质，取得了比较好的效果。2016年发布的《中国学生发展核心素养》总体框架，提出了人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新六大核心素养，并进一步细化为包括理性思维、批判质疑、勇于探究、勤于反思、劳动意识、问题解决、技术运用等在内的18个基本要点。在新的时代背景和发展学生六大核心素养的新要求下，学校主动探索，选择了跨学科合作STEM项目作为深化课程改革的切入点。而人工湖湿地探究是学校跨学科合作STEM项目的最初尝试，目的是培养学生团队合作、解决问题、理性思维、批判质疑、勇于探究和运用技术的学习素养。

二、项目准备

1.确定项目并成立项目组

人工湖湿地指的是梅沙小学门前一块“奇怪”的泥地，那里杂草丛生，各种植物聚集，百鸟嬉戏。由于学生对它有浓厚的兴趣，学校于2017年2月初确定了人工湖湿地的探究项目。

2017年2月24日，学校组建了项目团队，校长为项目主持人。选择有共同兴趣、爱好、研究点，致力于共同承担任务、共同解决问题、共享知识和经验，分别来自科学、语文、英语、美术、音乐、信息技术学科的6名教师组成了项目研究团队，并由科学教师为项目研究执行的负责人。

2.确定湿地研究目标

由项目组共同探讨湿地研究目标，分为总目标和分目标，力求使学生们能在项目学习过程中增长知识，提升素养。项目的总目标为：认识湿地、爱护湿地、保护环境;能根据不同学科特点自由表达对湿地的认识与理解。项目的分目标为：提升综合素养——关注、关心、关爱身边的自然，有社会责任感;提升学科素养——养成精细的观察能力，善于发现问题，并有意识地运用多学科知识解决问题;提升工具使用素养——能熟练运用指南针、望远镜、放大镜等工具，能绘制思维导图、写自然观察笔记等。

3.确定研究方法和途径

研究方法和途径以项目组的总教案和各学科组的分教案体现。总教案的内容为：借用广东省特级教师的鸢尾花模式（IRIS），将研究项目分为引言（Introduction）、阅读（Reading）、探究（Inquiry）、分享（Sharing）四个部分，以“小师弟”娓娓道来地讲故事的生动活泼的形式呈现出来，所涉及的内容包括深圳八大湿地、人工湖湿地之动植物、人造湿地与社区等。总教案的整合由项目执行负责人完成。

分教案是按照总教案的要求，由各个学科教师根据学科特点提出一至两个具体任务，由学生选择用自己喜欢的方式对湿地进行探究，这些具体任务就是各分教案要体现的内容。如科学学科的任务是观察人工湖动物或植物;信息技术学科的任务是用3D打印建模技术绘制所观察到的动物或植物;美术学科的任务是用喜欢的表现形式绘制动植物;语文学科则提倡用图文的形式展示学习成果，表達自己的观点等。

三、项目开展

1.推进步骤

第一步，根据“先学后教”的原则，让学生从校园网下载总教案，明确研究方法和步骤。在家长陪同等保证安全的前提下，选定深圳八大湿地之一进行考察。

第二步，由项目研究执行负责人向学生解读总教案。

第三步，集体实地考察人工湖湿地（人造湿地）;请相关的工程师讲解人造湿地的构造及其作用;观察湿地动植物。

第四步，课堂研讨，成果分享。

第五步，分科探究，自由表达。

第六步，总结并呈现成果。

2.生成性问题的出现与解决

学生进行湿地研究，就要学会并熟练使用望远镜观察鸟类，用放大镜观察植物和小动物。除了实地观察，学生还要阅读大量书籍，浏览多种相关网站，多途径了解湿地。在这一跨学科项目学习过程中，学生遇到了各种各样的问题，既有独立思考，又有合作探讨，并能够大胆质疑，勇于探究，尝试用多种方法解决问题。以下是其中几个典型的事例。

（1）辨认鸟类

学生很喜欢湿地中的鸟，他们会拿着望远镜一动不动地蹲在湿地里聚精会神地观察。他们通过网络搜索和查阅书籍等方法认识鸟类，但总会有似是而非，不能确认的鸟。最后他们求助了盐田外国语中学的陈霄翔老师和深圳市游云工作室，并在他们的大力支持下，共享了梅沙片区常见的23种鸟类的资料。学生对照照片与图谱，反复观察对比，基本上都能辨认并说出这些鸟的名字。这样，就更激发了他们学习和观察鸟类的热情。

（2）为什么会出现牛背鹭

有学生在人工湖湿地发现了牛背鹭！然而牛背鹭是腐食动物，本不应出现在大梅沙人工湖湿地。于是学生就产生了假设：牛背鹭的出现，说明人工湖湿地环境恶化。为了验证这一假设，学生抽取水样，用PH试纸检测水的酸碱度;用显微镜观察水中的微生物。最后将检验结果与保护较好的湿地进行对比观察，发现人工湖湿地的水质确实相对较差。学生为此在周边社区进行了调查，得知负责维护这块湿地的公司由于运行维护成本太高而倒闭了，公司倒闭后，湿地由附近小区负责，而小区只能进行简单的维护。这样就得出了以下结论：假设成立，牛背鹭的出现，确实说明大梅沙人工湖湿地环境恶化了。学生自发撰写保护人工湖湿地的倡议书，并将倡议书交给梅沙街道办。在这样“发现问题—提出假设—验证—调查—解决问题”的过程中，也培养了学生的公民责任感，唤起了学生责任担当的意识。

（3）如何知道植物的名称

了解植物是一件棘手的事情，植物因相似而难以区分，研究团队中又没有生物专业教师。学生们尝试在《植物观察指南》中查找，在网络上搜索，但是查找效率低，准确率也低。这使学生们感到迷茫了。后来，一名学生找到一个叫作“形色”的手机APP，只要对植物进行拍照，就可以实现对比和准确的识别，就能知道植物的名字和相关知识。学生们有了“形色”，认识植物就更方便了。有趣的是，如今很多学生家长也下载了“形色”APP，并多了一个与孩子共同的爱好——认识身边的植物。

纵观整个项目，师生以生成性问题为抓手，每当出现问题时，就直面问题，逐一击破。生成性教学的魅力，不只在于问题解决，更在于它激发了学生的探究精神以及解决问题的创造性。

四、项目作品与成果

2017年4月27—28日，刘敏佳、吴婷婷两位教师参加了广东省第二届创客教育论坛，分享了在人工湖湿地探究项目中教师的故事和学生的故事。2017年5月26日，《南方教育时报》以《项目学习，师生探索共同成长》为题对学校的这一项目进行了整版报道。2017年9月，学校与武汉大学出版社合作，正式出版了七万余字的《人工湖湿地故事》一书，并由中国教育科学研究院课程研究中心的杨宝山研究员为该书作序。

在所有成果中，最可贵的是学生们分享的一系列感悟和成长记录。学生的科学报告单格式规范，图文并茂，记录了观察时间、地点、合作人、内容、结论或建议;英语周记语法正确，时态正确，使用了专业术语;美术作品形式多样，充满了大胆的想象，构图饱满，能抓住动植物的特征，通过画面传达自己对湿地的情感;语文周记记录了自己的思维过程，用多种文体、多种媒介表达自己的观点;在欣赏音乐后，会通过创编歌舞进一步表达自己的真情实感等。在这一项目中，学生撰写了多篇学习感受，如《最爱这片湿地》《人工湖湿地的美》《难忘的一次湿地活动》《不！白鹭你别走》《湿地研究给我的启发》《湿地活动随感》《湿地项目之我见》《湿地里的红树林》《湿地见闻》《我爱湿地》《多姿多彩的湿地》等。

五、小结与展望

课改的核心是創新，开发项目的核心同样是创新。这次跨学科合作STEM项目的顺利开展，源于不同学科教师对课改信念的执着。人工湖湿地是学生身边的资源，“站在离孩子最近的地方开发项目”不仅使学生增长了知识，提高了实践能力，培养了探究精神，更激发了学生的环保意识和家国情怀。

人工湖湿地项目的开发，开辟了梅沙小学多学科深入合作学习的先河，迈出了学校开展STEM教育的第一步。它推进了学校多学科深度融合的课程改革，自主探索了适合学校实际发展的STEM教育，锻炼了一批理论联系实际的开拓者，为全面落实提高学生六大核心素养，在人力资源和课程资源上做了初步的准备并积累了宝贵的经验。

（责任编辑   郭向和）