一、研究背景

STEM教育被引入中国的基础教育之中，通过把科学、工程、技术、数学和艺术等领域内学科知识和技能的教学整合到一起，使原本零碎的不同学科知识变成一个互相联系统一的整体，这样就消除了传统教学中各学科知识割裂、不利于学生综合使用解决实际问题的障碍，是一种跨学科的的学习方法。STEM教育为学生的学习建立了一个新的植物梁，提供更全面认识和学习的机会。

我校在“达人立校，笃行致远”办学理念的引领下，结合学生的思维发展特点和兴趣点，以学校的“植物种类繁多、绿化面积大”的特点，开发了“植物身份ID”的主题研究活动，即围绕着这一模糊性主题，由学生自主选择不同的研究方向，通过观察和思考，发现自己感兴趣的研究问题并结成研究小组，在多位不同学科背景的老师的组织、引导、启发下，用长周期的时间以“植物身份ID”为载体，去解决问题、完成研究，并用适当的形式展示研究成果。

二、研究目标

1．通过对“植物身份ID”的主题研究，利用设计思维导图的方式拓展学生的思维的广度和深度，培养学生多角度观察思考、自主提出研究问题的能力。

2．经历对于“植物身份ID”的主题研究，经历调查、实验、设计制作、艺术创作等研究过程，培养学生观察实践和求证的能力。

3．借助对“植物身份ID”的主题研究，运用多种展示手段和评价形式理解主题研究的开放性、互动性和多元性，培养综合考虑问题的研究思维能力。

三、活动方案

四、活动过程

（一）基于主题研究的准备

1．依据兴趣，提出话题。

STEM教育是科学、技术、工程、数学四门学科的融合教育，是一种贯通学科知识、联系真实世界、以问题为导向、形成严谨和系统化学习经验的学习方式教育。“研究性学习能力”是融合教育最好的体现形式之一，在教师的指导下，以学生为中心在现实情境中经历研究性学习活动，并在研究过程中让学生主动综合运用各种知识、技能、方法，培养发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的能力。

根据以上的理念原则，学校在五年级召开了一次全级讨论会，就“开展STEM主题研究”为讨论话题，让学生自主展开交流、讨论。在这一过程中，老师们将“主题”确定应遵循的原则与学生进行明确，要求“主题活动”既要学生感兴趣，又要生活实际相融合。研究中不仅要多角度，思维还要有深度；既要有动手、动脑的相结合，更要有动笔写画抒情相整合。在讨论阶段结束后，教师收集到6个班的讨论主题主要有如下：

（1）在学校经常会出现浪费水的现象（例如水龙头没关好、洗手时水龙头开的很大等），我们想调查以月为时间单位，探究学校会浪费水的数量，并以这些数据呈现给全校同学，从而倡导同学们节约用水。

（2）我们想研究节约用纸的活动主题，主要是在垃圾桶经常发现没有用完的纸张，这是一种浪费，我们可以对这种现象进行调查研究，提出节约用纸的方法和倡议。

（3）我们学校有很多植物，而且种类也很多，但是同学们基本对这些植物是不认识的，我们想为学校的植物做一个身份证。

……

2．研究小组讨论，确定“植物身份ID”的主题。

STEAM强调以整合的教学方式培养学生掌握知识和技能，并能进行灵活的迁移应用以解决生活中真实的问题，因此在主题研究设计中我们应体现跨学科、趣味性、体验性、情境性、协作性、设计性、艺术性、实证性和技术增强性等。在研究小组集会中，全体师生共同探讨确定主题的原则：去年学校开少代会前收集到学生的提案，有许多学生提出学校的植物没有标签，不认识，希望学校把所有的植物都贴上标签……经过师生共同筛选，最终确定“植物身份ID”为研究小组研究的主题。

3．教师分工，制定计划。

在主题确定之后，所有老师围绕研究主题共同备课，确定了研究方案；根据老师们所教学科，以及老师的特长，确定了辅导老师的分工及人员搭配；并且根据一学期的课时安排，初步制定了每次课的时间，主要内容，学生准备等。

（二）基于问题的实践活动

1．植物调查：学校有多少种植物？

善于发现问题，会提有价值的问题这是具有科学思维的表现，学生有了问题，才会有思考，也才会有主动参与的探究。老师们给每个学生下发学校植物调查表，搜索校园植物，运用科学知识去探究观察植物，对不知名的植物，通过课外查找资料，网络或者咨询一些专业人士来查明身份，并且用记录表记录下来。然后在班级内进行交流，制出学校植物汇总表。

2．制作植物ID分布图：每种植物分布在校园的哪里？

STEM教育活动，就是要让学生融合学科知识以及技能的交互使用，从而提高学生问题解决的效率。在收集了校园的植物种类之后，这些植物信息都是比较凌乱的，而且分布的区域也没有一个具体的定位。所以在这个阶段，学生提出了要对所收集的所有植物根据其特征进行分类整理，通过数学的比例尺、估算、方位，植物种类辨析知识等，把校园的植物位置、名称等信息做成分布图。

3．调查研究植物信息：如何丰富植物信息？

随着研究活动的不断深入，学生已经不再满足于知道校园植物的分布定位和名称的获得。有些研究小组提出了这样的问题：“我们小组能不能进一步丰富校园植物的信息？”这样就能够让所有的同学不仅知道每一种植物的名称，还能根据这些植物的名称，说出该种植物的特性，例如植物的别名、产地、作用、科、属等属性。

有了这样的想法，学生通过访谈科学老师，到网上寻找植物，有些研究小组还取得了家长的支持，在手机里下载了APP“形色”，通过不同的途径去获得各种各样植物的属性信息。

4．探究编制植物身份ID号码：如何识别同一类植物？

在科学、数学老师的引导下，各研究小组对所收集到的植物数据进行综合分析、比较，发现同属一类植物的有很多棵，例如大王椰子学校就由8棵，分布在校园不同的地方，而且大小、树形各不相同，如何解决这个问题？

老师们组织学生对这个问题进行讨论：如何识别同一类植物？经过协商、研究，最终有同学提出可以把校园的植物和人一样，我们每一个人都有一个身份证，能不能给校园的每一棵植物都进行身份编码？如果可以进行身份编码，那编码的要素是什么？有的学生认为编码的要素要有植物科、属；有的认为要有小组的名称；有的认为要有班级信息……。大家在七嘴八舌的讨论着，研究的氛围异常热烈。

最后，在数学老师的组织和引导下，所有同学制定出了富鹏小学植物身份ID号码编码要素，有如下：

5．探究生成植物身份ID二维码：如何让植物身份证容纳更多的信息？

一张植物身份证的制作要考虑其外形、美观、容纳的内容等，然而学生在研究过程中，随着研究活动的不断深入，挖掘到的植物信息非常的丰富，也彰显了STEM教育理念研究性主题活动的个性化特点，例如有些研究小组的植物身份证里面就有植物简介、植物信息；有些研究小组把研究的植物画成了卡通画；有些小组要把研究的植物图片、研究过程的视频等放到身份证里等等。

学生不禁提出了疑问：如何让植物身份证能容纳更多的信息？如何解决这个研究阶段的问题，学生提出是否可以好像我国身份证哪样，做一个芯片放在植物身份证？但这个解决方案很快就否决了，因为学生马上到网上查找了电子芯片的制作方法，所涉及到的技术和制作工具等太复杂和高端，只能另辟途径了。又有学生提出了能否使用二维码？经过资料查阅和走访信息技术老师，学生发现可以用网上APP生成二维码，用二维码能把研究小组研究的植物信息放进去，只要老师和同学们用手机扫码，就可以从手机端阅读植物的信息。

制作二维码的方法：

第一步：

准备好植物身份ID所有材料提醒建立一个文档方便上传，资料例如：植物简介，研究图片、卡通、LOGO,视频。小故事等等。

第二步：

利用https://cli.im/   草科二维码制作，注意免费容量是50mb，里面视频只能提供五个人，超过就要付费了。

第三步：

登录https://cli.im/在编辑栏写好要制作标题还可以配颜色，音乐。点击内容编辑进入编辑，Word文档最好复制黏贴如植物简介，小故事等上传文档只看见文档界面，图片卡通视频可以点击编辑栏进行上传。

第四步：

完成3后点击生成二维码，可以对二维码进行美化，如自己喜欢的图案，插入自己头像，当然是我们学校的LOGO。

第五步：

用自己微信号扫描制作好的二维码，首次扫描需要注册大概一分钟完成注册，再点击下载就制作完植物身份ID二维码。

6．探究植物身份定位ID标签logo制作：如何制作个性化的logo？

植物身份证的成品内涵基本定型，剩下的制作环节是对植物身份证的外形设计。虽然每个研究小组研究的方向一致，但由于研究使用的技术、途径、思维方法等均有差异，导致成品的表现形式并不相同。基于对学生的个性化培养，教师指导学生可以根据研究小组的讨论、交流，设计自己喜欢的logo。例如有的学生说可以在身份证里加入学校校徽作为logo，也可以用研究的每种植物树形、叶脉、花朵、果实等制作成身份证的logo。

制作成身份证的logo的方法：

第一步：

第二步：

第三步：

（五）展示阶段——成果展

学生们经过主题研究课的学习，完成了自主的研究，制作出了独具创意的A植物简介、B植物信息C、植物卡通画、D研究植物图片、E研究植物微视频、F我和植物的小故事、G每种植物logo、H植物身份ID标签。

在展评中，学生和老师可以为自己欣赏的作品投票，而投票的依据可以是来自科学性、创新性、艺术性、实用性、节约材料、环保等多方面的考量，评价的结果也不是简单的等级，可以赋予每一个作品最恰当的个性化称号评价。多元的评价标准和评价方式体现了整体育人的想法，尝试为每一个学生提供适合其发展的“尺子”，正如学生在设计制作过程中力求了解如何适时的应用技术，并能够针对任务选择最合适的方法。

五、启示：STEM教育主题研究活动学习

（一）整合课程，综合学习

STEM就是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathe-matics）的简称，它由STEM教育战略衍生而来，后来加入了艺术（Arts），演变成STEAM，成为包容性更强的跨学科综合教育。

“植物身份ID”的主题研究活动，不仅用到了数学知识，还用到了技术、工程、科学、艺术领域的知识。由学生自主性选题，并完成了整个“植物身份ID”任务解决过程，就相当于完成了一项工程；在这项工程问题解决的过程中，学生用到了比例知识画出校园植物的分布图、运用“数字编码”知识给每一棵植物制定身份证等，这些都是运用到了数学知识；通过前期对校园植物的调查及数据收集，通过植物的特性及特征分析，把植物进行分类，用到了科学知识；把植物的身份ID、特性、故事等信息用电脑技术制作成二维码，通过扫码可以了解每一种植物内含信息，用到了技术方面知识；把植物的信息制作成一张植物身份证的过程，设计出科学、严谨、美观的身份证，在设计过程中用到了美术知识。

（二）整合资源，交互学习

基于STEM教育主题学习活动是学生从连接自己的生活经验入手，综合调用所理解和掌握的知识，通过不断合作、发现、搜寻、尝试、理解和解决问题的过程完成整个主题项目学习。

“植物身份ID”是一个融合了学习动机、学习情境、学科知识、团队协作于一体的多维度交互的学习活动，学生在以制作植物身份证这一终极目标时，需要解决很多的问题，例如如何组合团队？如何收集并分类植物？如何制作二维码？……，在这一学习过程中，与同伴交互，分小组讨论交流，不同观点的交锋、补充、修正，加深了每个学生对当前问题的理解和对学科知识、技能等的掌握。与科学老师交互，学生了解了植物的特性、特征以及分类方法；与数学老师交互，了解了数字编码的方法；与信息技术老师交互，二维码制作方法的学习拓宽了学生解决问题的视野，让植物身份证透过信息技术承载了更多的植物信息。

STEM主题研究活动的创建具有挑战性、生活性，而生活的全部就是解决问题，通过“植物身份ID”的主题研究活动学习，学生以自主学习和小组学习的形式，在教师的引导下解决真实问题，培养了研究性学习能力。

[参考文献]

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[2]黄芳. 浅谈小学科学高效课堂教学的策略[A]. 教育部基础教育课程改革研究中心.2018年“教育教学创新研究”高峰论坛论文集[C].教育部基础教育课程改革研究中心:教育部基础教育课程改革研究中心,2018: