小學(xué)科學(xué)STEAM課程設(shè)計(jì)案例一、課程設(shè)計(jì)背景與目標(biāo)在城市校園環(huán)境中，雨季積水、綠化單一等問(wèn)題普遍存在。結(jié)合小學(xué)科學(xué)“生物與環(huán)境”“物質(zhì)的狀態(tài)與變化”等核心概念，本課程以“如何利用校園閑置角落建造雨水花園，解決積水問(wèn)題并提升生態(tài)景觀”為驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，整合科學(xué)（S）、技術(shù)（T）、工程（E）、藝術(shù)（A）、數(shù)學(xué)（M）多學(xué)科知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷“發(fā)現(xiàn)問(wèn)題—探究原理—設(shè)計(jì)方案—實(shí)踐建造—反思優(yōu)化”的完整項(xiàng)目周期。課程目標(biāo)科學(xué)（S）：理解水循環(huán)原理（降水、滲透、蒸發(fā)），認(rèn)識(shí)本地植物的生長(zhǎng)習(xí)性與環(huán)境適應(yīng)性；技術(shù)（T）：掌握實(shí)地測(cè)量、數(shù)字化繪圖（如平板繪制設(shè)計(jì)圖）、數(shù)據(jù)記錄與分析的技術(shù)工具；工程（E）：經(jīng)歷“需求分析—方案設(shè)計(jì)—原型制作—優(yōu)化改進(jìn)”的工程流程，解決土壤改良、排水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等實(shí)際問(wèn)題；藝術(shù)（A）：結(jié)合美學(xué)原則設(shè)計(jì)花園景觀（植物色彩搭配、空間層次布局），提升視覺(jué)表達(dá)能力；數(shù)學(xué)（M）：運(yùn)用比例、面積計(jì)算規(guī)劃花園尺寸，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析優(yōu)化植物種植密度。二、課程實(shí)施階段（以五年級(jí)為例，共12課時(shí)）（一）準(zhǔn)備階段：情境感知與資源儲(chǔ)備（2課時(shí)）1.真實(shí)情境導(dǎo)入：帶領(lǐng)學(xué)生觀察校園雨季積水點(diǎn)（如操場(chǎng)角落、教學(xué)樓旁空地），拍攝積水照片、測(cè)量積水深度（用標(biāo)尺），記錄“積水時(shí)長(zhǎng)”“影響區(qū)域”等數(shù)據(jù)，引發(fā)“如何讓雨水‘變廢為寶’”的思考。2.知識(shí)前測(cè)與分組：通過(guò)問(wèn)卷了解學(xué)生對(duì)“水循環(huán)”“植物生長(zhǎng)需求”的認(rèn)知，結(jié)合興趣與能力異質(zhì)分組（每組4-5人），明確“設(shè)計(jì)師”“工程師”“數(shù)據(jù)員”“藝術(shù)家”等角色。3.資源整合：聯(lián)系校園后勤獲取工具（小鏟子、卷尺），采購(gòu)適生植物（薄荷、矮牽牛、酢漿草等耐澇品種），邀請(qǐng)園藝師開(kāi)展“雨水花園生態(tài)功能”講座。（二）探究階段：原理建構(gòu)與技術(shù)實(shí)踐（4課時(shí)）1.科學(xué)探究：水循環(huán)與植物適應(yīng)性開(kāi)展“模擬水循環(huán)”實(shí)驗(yàn)：用透明水箱、土壤、綠植、噴壺模擬降水、滲透、蒸發(fā)過(guò)程，觀察“雨水”在不同土壤（沙土、黏土、腐殖土）中的滲透速度，記錄數(shù)據(jù)并分析“為何積水區(qū)土壤易板結(jié)”。實(shí)地調(diào)研本地植物：走訪社區(qū)花園、植物園，記錄“耐澇植物”的葉片形態(tài)、根系結(jié)構(gòu)，繪制“植物生存環(huán)境思維導(dǎo)圖”。2.技術(shù)整合：測(cè)量與數(shù)字化設(shè)計(jì)實(shí)地測(cè)量：小組用卷尺測(cè)量待改造區(qū)域的長(zhǎng)、寬、坡度，用平板（安裝測(cè)距APP）驗(yàn)證數(shù)據(jù)，計(jì)算面積（長(zhǎng)×寬），記錄“現(xiàn)有土壤類(lèi)型”“光照時(shí)長(zhǎng)”等環(huán)境參數(shù)。數(shù)字化繪圖：使用“畫(huà)圖3D”或簡(jiǎn)易CAD軟件，將實(shí)地?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為比例圖紙（如1:50），標(biāo)注積水點(diǎn)、光照方向，初步規(guī)劃“滲水區(qū)”“種植區(qū)”“步道”的位置。（三）實(shí)踐階段：工程建造與藝術(shù)表達(dá)（5課時(shí)）1.工程設(shè)計(jì)：方案迭代與可行性分析小組頭腦風(fēng)暴：結(jié)合科學(xué)探究結(jié)論，設(shè)計(jì)雨水花園的“三層結(jié)構(gòu)”（表層植被、中層滲濾介質(zhì)、底層排水層），繪制手繪方案并標(biāo)注材料（如碎石、腐殖土、植物品種）。方案論證：邀請(qǐng)園藝師、科學(xué)教師組成“評(píng)審團(tuán)”，從“排水效率”“植物存活率”“成本預(yù)算”等維度提出修改建議（如“黏土區(qū)需混合沙土改良”“步道寬度應(yīng)滿足兩人并行”），小組迭代優(yōu)化方案。2.藝術(shù)融入：景觀美學(xué)與空間布局色彩規(guī)劃：分析植物葉片、花朵的色彩（如薄荷的綠、矮牽牛的紫、酢漿草的粉），運(yùn)用“對(duì)比色”“鄰近色”原則設(shè)計(jì)種植帶，繪制“色彩分布圖”?？臻g設(shè)計(jì)：結(jié)合校園文化（如“書(shū)香校園”主題），在步道旁設(shè)置“自然觀察角”（放置放大鏡、觀察手冊(cè)），用鵝卵石拼貼?；?qǐng)D案，增強(qiáng)人文藝術(shù)感。3.動(dòng)手建造：?jiǎn)栴}解決與協(xié)作實(shí)踐土壤改良：分組混合黏土、沙土、腐殖土（比例3:2:1），用pH試紙檢測(cè)酸堿度（目標(biāo)pH6.5-7.5），調(diào)整后鋪設(shè)“滲濾層”（10cm碎石+5cm腐殖土）。植物種植：按設(shè)計(jì)圖確定間距（如薄荷株距20cm），分層種植（草本→灌木→藤本），搭建簡(jiǎn)易灌溉系統(tǒng)（飲料瓶打孔做滴灌），解決“如何避免幼苗倒伏”（用小木棍支撐）等問(wèn)題。（四）展示與反思階段（1課時(shí)）1.成果展示：小組制作“雨水花園成長(zhǎng)手冊(cè)”（含設(shè)計(jì)圖、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、植物生長(zhǎng)日記），在校園開(kāi)放日向師生、家長(zhǎng)講解項(xiàng)目過(guò)程，用AR技術(shù)（掃描二維碼）展示“未來(lái)生長(zhǎng)效果”。2.多元評(píng)價(jià)：采用“STAR評(píng)價(jià)表”（科學(xué)探究的深度、技術(shù)工具的運(yùn)用、工程方案的可行性、藝術(shù)表達(dá)的創(chuàng)意、數(shù)學(xué)計(jì)算的準(zhǔn)確性），結(jié)合自評(píng)（“我最滿意的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)”）、互評(píng)（“他組方案的創(chuàng)新點(diǎn)”）、教師評(píng)（“工程思維的體現(xiàn)”）、家長(zhǎng)評(píng)（“環(huán)保意識(shí)的提升”）。3.反思優(yōu)化：收集“植物存活率”“雨季積水改善率”等數(shù)據(jù)，討論“如何延長(zhǎng)花園生命周期”（如設(shè)置“學(xué)生養(yǎng)護(hù)輪值表”），為后續(xù)課程（如“花園生態(tài)系統(tǒng)觀察”）埋下伏筆。三、課程創(chuàng)新點(diǎn)與教學(xué)成效（一）創(chuàng)新點(diǎn)1.真實(shí)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)：以校園積水這一真實(shí)痛點(diǎn)為線索，打破“學(xué)科孤島”，讓學(xué)生在“解決問(wèn)題”中自然整合多學(xué)科知識(shí)（如數(shù)學(xué)計(jì)算服務(wù)于工程設(shè)計(jì)，藝術(shù)審美優(yōu)化科學(xué)實(shí)踐）。2.工程實(shí)踐與藝術(shù)審美融合：不僅關(guān)注“功能實(shí)現(xiàn)”（排水、綠化），更強(qiáng)調(diào)“美學(xué)表達(dá)”（色彩、空間設(shè)計(jì)），培養(yǎng)學(xué)生“技術(shù)+人文”的綜合素養(yǎng)。3.長(zhǎng)周期項(xiàng)目跟蹤：課程結(jié)束后，學(xué)生持續(xù)觀察植物生長(zhǎng)、雨水滲透效果，形成“科學(xué)探究—實(shí)踐改進(jìn)—生態(tài)觀察”的閉環(huán)，深化STEAM理解。（二）教學(xué)成效科學(xué)素養(yǎng)：85%的學(xué)生能準(zhǔn)確解釋“雨水花園如何促進(jìn)水循環(huán)”，78%掌握“植物—土壤—水分”的相互作用原理。工程思維：學(xué)生在“方案迭代”中學(xué)會(huì)“需求分析—原型設(shè)計(jì)—測(cè)試優(yōu)化”的工程流程，解決“土壤板結(jié)”“幼苗倒伏”等真實(shí)問(wèn)題的能力顯著提升。藝術(shù)表達(dá)：植物色彩搭配、空間布局的作品中，62%體現(xiàn)“對(duì)比色協(xié)調(diào)”“層次化設(shè)計(jì)”的美學(xué)原則，視覺(jué)表達(dá)更具創(chuàng)意。社會(huì)情感：跨組協(xié)作解決“工具分配”“意見(jiàn)分歧”的案例達(dá)90%，學(xué)生的責(zé)任意識(shí)、環(huán)保意識(shí)（如“雨水資源再利用”）得到家長(zhǎng)、社區(qū)的高度認(rèn)可。四、課程設(shè)計(jì)反思與延伸本課程在實(shí)施中需注意：①安全管理（工具使用、植物過(guò)敏提示）；②差異化支持（為動(dòng)手能力弱的學(xué)生提供“步驟卡”，為能力強(qiáng)的學(xué)生增設(shè)“生態(tài)監(jiān)測(cè)”拓展任務(wù)）。未來(lái)可延伸至“社區(qū)雨水花園設(shè)計(jì)”“家庭微型生態(tài)瓶制作”等項(xiàng)目，形成“校園—社區(qū)—家庭”的STEAM教育生態(tài)鏈。小學(xué)科學(xué)STEAM課程的核心，在于以真實(shí)問(wèn)題為錨點(diǎn)，讓學(xué)生在“做中學(xué)”“創(chuàng)中學(xué)”中實(shí)現(xiàn)知識(shí)的深度建構(gòu)與素養(yǎng)的全面發(fā)展?！坝?/p>