基于STEAM理念的校园植物调查研学实践

肖逸群 冯庆

摘 要 阐述以校园植物调查项目为核心开展的植物认种、二维码树牌制作、智能鸟巢设计、激光雕刻DIY和美植摄影大赛等校内研学实践，构建以STEAM理念为框架的校园植物研究性学习。

关键词 STEAM教育 植物调查 校内研学

随着以培养创新人才为目的的STEM教育在美国兴起，更加完善的STEAM教育模式也逐渐渗透到我国的中小学教育中。STEAM教育打破学科界限，是科学、技术、工程、艺术和数学多学科融合的超学科教育概念。近年来，高考改革模式的变更引发了研学热。研学即研究性学习，是学生根据自身兴趣，在教师的指导下选择项目、开展研究的过程。下面尝试以校园植物调查为切入点，开展丰富的拓展创新实践，以促进学生科学探究思维、技术应用能力、审美承责意识等综合素养的提高。

1 基于STEAM理念的研学实践背景

研学基地建设中，突出区域性、实践性、问题性、跨学科性、多元评价五大特征。中山纪念中学是由孙科创办纪念国父孙中山先生的一所名校，位于风景优美的翠亨村，紧邻植被丰富的五桂山脉。校园占地850亩，依山傍水，古韵清雅。校园植被丰富，是鸟类适宜的栖息地。近年来，由于校园植被更替和植物挂牌的损毁，给师生的植物识别造成一定的困难。故应用二维码技术对调查统计的校园植物进行重新建档，同时设计智能人工鸟巢挂在树干上，为鸟类越冬和繁殖提供适宜的环境。在调查植物过程中，通过校内美植摄影大赛收集植物的图片，提高学生的审美水平。可将植物的相关资源制作成手工台历或明信片，利用激光雕刻技术制作台历架、特色挂牌等。

2 STEAM教学与研学实践的内在联系

STEAM教学和研学实践都是以培养创新性强、综合素质高的健全人才为目的，通过“做中学”实现学生综合素养的培养，提高学生的社会适应能力。它们都具有创新性、灵活性、实践性和综合性的特征。研究过程聚焦小课题，多角度思考，挖掘新方向。以学生为主体、以教师为主导开展的校园植物调查研学实践过程中，均体现了STEAM教学理念，二者具有密不可分的内在联系（表1）。

3 基于STEAM理念的研学实践实施

3.1 项目一：植物资源调查

调查过程由学生兴趣小组制定计划、进行分工，将学校分为牌坊区、寿屏公园区、高一高二学堂区、初中高三学堂区、山下宿舍区和山顶宿舍区6个区。设计植物种类和名称表格，以便调查时进行记录。教师在学生进行调查前，应注意宣传调查的安全规范，避免造成不必要的人身伤害。调查过程中，可以借助手机进行拍照或录制视频，以保存植物的相关素材。同时，可以借助手机上的植物识别软件，如形色、百度百科和中国植物志等，帮助确定植物的名称。最后，将调查的植物名称进行统计和分类。

植物调查涉及到植物的认种、分类，以及科学的植物资源统计方法，是科学、技术与数学学科的综合训练。除此以外，学生还根据兴趣制作腊叶标签和叶脉书签，不仅锻炼动手能力，还能提高学生的观察能力和科学思维水平。

3.2 项目二：二维码树牌制作

二维码技术是一种广泛应用的信息识别技术，但是在校园教育中的应用还有待研究。以往校园植物的识别主要靠挂牌，这种科学普及方法不仅投入大，而且常因环境变化难以得到有效管理。中山纪念中学校园植物初步统计178种被子植物，其中常见裸子植物9种、单子叶植物36种、双子叶植物133种、有毒植物约26种。学生将二维码技术与校园植物的识别相结合，不仅有助于师生普及植物认种知识，还能促进学生形成正确的生命观念和积极的探究精神，有利于学生生物学学科核心素养的培养。

二维码的制作可以利用众多的二维码制作软件，如草料二维码网站，可以将承载有学生讲解植物知识和文化的视频的网址转换成二维码，实现在小体积的树牌上传递更多的植物资源信息。在制作树牌时，学生不仅要形状美观，还要考虑在二维码外贴钢化玻璃等方法，防止不法分子修改树牌二维码至不良网站。这个问题的探讨和解决过程涉及到信息技术、工程和艺术学科，也有效地增强了学生的社会责任感。

3.3 项目三：智能鸟巢设计

由于我校植被丰富，且紧邻五桂山脉，鸟的种类也很多。冬天临近时，学生提出制作和安放人工鸟巢以便鸟类越冬。在教师的指导下，学生设计了利用红外装置感知鸟类归巢的智能鸟巢（图1），计划通过智能鸟巢统计人工投放鸟巢的有效率，且在安装摄像头后可监测鸟类的行为。预计在鸟类广泛入住后还可统计鸟的种类，对鸟类的保护起到促进作用。

学生通过对鸟的体型研究，设计的鸟巢多种多样，是跨科学、工程和数学学科的综合研究，有利于学生的创新能力和数学思维的培养。

3.4 项目四：激光雕刻DIY

激光雕刻是一种建立在数控技术之上的激光应用。学生将自己需要构建的模型通过电脑设计好后，利用激光在材料上进行雕刻图文或切割图形，并将切割好的材料搭建成為立体结构。例如，为校园植物手工台历制作支架、为人工鸟巢设计木板模型等，都可以通过激光雕刻轻松解决。它的优点是可以设计成多种具有特色的模型，且同一个设计在短时间内可反复雕刻、切割，就像打印机一样方便。

激光雕刻技术具有独立性，又能为学生的研学服务。在制作雕刻的过程中涉及技术、工程和数学等多个学科，有效提高了学生信息技术的应用能力和数学建模能力。

3.5 项目五：美植摄影大赛

在全校范围内开展对校园植物的摄影大赛，不仅为校园的摄影发烧友提供平台，还能收集大量的校园植物实景图片，使植物资源的统计更加丰富。

在摄影过程中，需要学生有一双善于发现美的眼睛，游历在校园山水之间，放松心情、陶冶情操，还能追求艺术之美。摄影大赛是摄影技术与艺术的完美结合，学生不仅锻炼了身体素质，审美水平也得到提高。

4 基于STEAM理念的研学实践反思

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》中提出“要适当的将跨学科知识和技能融入实践活动，特别是将STEM整合到实践活动中”。在校园植物调查的项目研究中，学生兴趣小组开发了很多相关的子项目，每个项目都是多学科的融合实践。诸如这种在校园内开展的研学活动不仅场所便利、还有学校的大力支持和各学科教师的综合指导，充分体现了STEAM教学的理念。

在校内研学实践中，学科教师应顺应新时代的潮流变化，及时更新教育观念，以本学科研究为基点，以学校为小社会，多角度、广视野地拓展教学，真正让STEAM理念走进研学实践，培养具有综合素养的社会人。