基于STEAM 的仿生设计及创意物化活动方案

肖小亮

活动背景

目前，国内STEAM 教育逐渐向低龄化发展，其中一个重要的切入途径是仿生。但初中教材所提的仿生都是高大上的，如电子蛙眼、复眼照相机等，与学生的生活关系较远。鉴于初中学生通过7 年级的学习，已基本能理解“形态结构与功能相适应”“形态结构与生活环境相适应”这两个生物学观点，同时对动植物、人体的结构也有一定的理解，因此，我希望通过设计一系列STEM 仿生活动案例，引导学生进一步观察、分析、体验，重点进行仿生设计，有针对性地训练设计思维和创意物化技能，为其今后的创新思维发展奠定基础。

活动目标

知识与技能：观察植物、动物、人体形态结构，概述其结构与功能相适应、形态结构与生活环境相适应的特点，挖掘其仿生设计的切入点。

过程与方法：通过仿生项目学习设计，培养学生观察、发现、分析问题和解决问题的能力;学习过程渗透STEAM 理念和应用，并想方法将创意设计物化，培养学生的学科横贯能力。

情感态度价值观：形成牢固的“结构与功能相统一、形态结构与生活环境相适应”的生物学观点;关注生活，关注细节，善于创新设计，增强社会责任感。

活动内容

借“做中学”理念，尝试“小班化”教学实践，让青少年体验一系列STEAM 仿生活动案例（表1），在熟练掌握跨学科融合应用技巧后进行自主选题，展开项目研究形成仿生设计作品，最后进行现场答辩，甚至争取创意物化参加校园创客集市义卖，真正做到学以致用。

活动过程

第1 阶段：开题

通过功能室布置情景、发放学习支架（印刷成册）和PPT 介绍仿生案例，营造仿生学习氛围;进行团队建设，布置项目学习的要求、评价标准，尤其是奖励方式。本节开题课主要是激发学生的学习动力，让学生对仿生学习产生内驱力。

第2 阶段：体验与探究

课堂体验多个STEAM 仿生案例，积累和掌握仿生设计的思维与方法。每节课都要作好充分准备，特别是创作材料准备，给学生更多体验与动手的机会。

第3 阶段：基于项目的学习

该阶段是在学生进行足够体验的基础上，对学生进行选题辅导和方法辅导，为项目设计和成果的生成展示作准备。首先，引导学生从课堂内容到课外内容，從指定生物到自选生物，每节课最少思考3 个仿生点子，不断激活思维。然后，让学生从众多仿生设计中，挑选最有价值、最容易物化的点子，综合分析其科学性、可行性，并结合设计思维思考如何让产品能更方便人们的生活。活动要强调设计思维的综合应用，学生重点掌握设计思维积极改变世界的信念和触发创意的方法，以人们生活品质的持续提高为目标，依据文化的方式与方法开展创意设计与实践。

第4 阶段：项目成果答辩和创意集市义卖

聘请3 位权威专家担任评委，以小组为单位进行项目成果PPT 展示答辩，引导学生进行有效而规范的学习答辩。答辩后，引导学生将较好的部分创意物化出作品，参加学校的创意集市义卖，进一步展示自己的学习成果。

重点、难点、创新点

重点：仿生 STEAM 活动体验。

难点：基于 STEAM 理念的自主研究及成果展示。

创新点：①项目学习选题新颖，STEAM 教育切入点是仿生应用，靠近初中生学习最近发展区。②基于学科核心素养主线，引导学生从更高视角理解生物奇妙而独特的结构设计并仿生应用其智慧：一是设计思维（科学思维）与科学实践（科学探究）主线，二是生命观念与社会责任主线，引导创作应用造福人类，让“立德树人”任务落地。

效果评价

过程评价。一是关注课堂参与度，重点根据课堂上讨论的参与度，对各个组的仿生创意分享进行评分;二是关注作品质量和答辩情况。同时，在学习过程中进行考勤和表现评分。

终结评价。 以“ 基 于STEAM 理念的自主研究及成果展评活动”的形式展开，邀请专业评委进行问辩、评分，最后评出分数和获奖级别，并在选修证书上注明。

专家评语

该方案充分运用了“做中学”理念和科学探究的方法论，让学生体验仿生案例的制作过程，激发探究主动性。依托生物学课程，让学生进行多样化的仿生设计，深化了学生的科学学习，提升了创意实践的有效性，体现出较好的完整性和可行性，示范效应明显。希望继续完善，以充分发挥其提升青少年科学素质的创新作用。