[专题]农村青少年STEM活动设计与实施——以“植物叶”主题活动为例
基层和农村科技辅导员往往认为农村缺乏活动条件与资源，开展青少年STEM科技创新活动的困难和阻力很大。其实，农村有着丰富的自然资源，山、石、田、土、花、鸟、虫、鱼、风、云、雷、雨、草、树木、房屋等都可以成为开展青少年STEM科技创新实践活动的资源与对象。
以随处可见的植物叶为资源和载体即可进行大量STEM科技创新实践活动的开发设计与实施。
以植物叶为主题的
农村STEM科技创新实践活动的选题
“学成于思，起于疑”，对于STEM活动来说，问题是最为必要和重要的载体和因素。引导学生从学习及社会生活中发现问题、提出问题、筛选问题，选择出有研究价值的问题，并将其转化为研究小课题，再用科学的方法进行表述，进而科学合理地确立活动主题，是STEM项目实施的第一步，也是进一步开展实践活动与研究的前提条件。
各种各样的植物较容易被开发为STEM科技创新活动的载体。如植物的叶，无论在树林、学校、院落里都随处可见，学生对它们很熟悉，也很容易引起学生的兴趣。比如学校生活中一个最常见的烦恼：校园里栽种有许多品类的树，当落叶时，学生会发现刚刚打扫完没多久，校园里就又落满了大大小小、五颜六色的树叶，打扫校园里的落叶变成了值日的“老大难”问题。围绕这个现象，学生会有许多问题，如“树叶为什么会落下来？”“这两棵树的树叶形状为什么不一样？”“这是花还是叶，为什么长得像猴面鹰的脑袋？”“枫树的叶到了秋天就变红了，樟树的叶却是在春天变红，银杏树的叶也是在秋天变色，但却是变黄了呢！”“春天怎么也有红色的枫叶？”“树叶有什么用啊？”等。
教师组织学生以小组为单位把有关叶子的问题列出清单，然后筛选问题，确定大的活动主题和小组研究主题，“叶趣”的科技创新实践活动主题随即被确定下来。
以植物叶为主题的
农村STEM科技创新实践活动的设计
教师引导学生小组展开头脑风暴，和教师、同学、家人一起讨论，把家中长辈曾经玩过的“叶的项目”和自己想玩的项目列出清单，再根据清单归纳出活动目标，确定活动内容、活动地点和活动实施方案。
这一活动目标和内容涵盖了STEM教育的5个方面。
科学知识方面包括叶的形态结构和叶的生理功能、食用价值、药用价值，以及美化环境和保护环境的生态功能等。STEM创新实践活动的技术运用则体现在显微镜的使用，植物标本的制作方法，利用现代网络技术和计算机查找资料、收集资料、分析资料的方法，叶编、叶雕的方法等。创意工程物化包括把自己的想法付诸实践，比如做全叶拓印、腊叶标本、叶脉标本、创制仿形叶画、叶编、叶雕、叶哨等。数学统计分析包括学习样本统计和数据分析，如对叶的蒸腾作用、叶片生长速度、不同部位叶片的形态对比等数据进行统计分析等。艺术审美则表现在通过创作叶画、叶编、叶雕、叶哨等活动，培养学生的艺术审美能力。
培养学生自主查阅资料、寻求答案、主动获知的能力
围绕植物叶的
农村STEM科技创新实践活动的实施
思维引路，技能配合，让学生在实践中学习科学知识与技能
活动实施的第一步是指导学生走进校园、社区、街道、公园、田野等，采集或拍摄各种各样的叶。
接下来，可以在向学生讲述“植物学叶形和叶脉是按其形态特征进行命名”这一原则之后，就学生收集的叶子，引导学生充分发挥形象思维对其进行自主命名。再结合自主评价与互相评议，并与课件中公认的术语进行对照，认识各种各样的叶的特点、形态结构，以此充分激励和发挥学生的主体作用，习得科学知识。
当关注过叶形和叶脉这些外形结构特征之后，学生自然会想要了解叶的内部结构。接下来可以引导学生采用解剖实验的方法，将鲜叶切片、制成装片，用显微镜观察叶的微观组织结构，学习了解叶片在营养的制造和传输等方面对植物生长的作用。从而引导学生通过观察、比较等方法，运用多种感觉器官和仪器设备观察叶子的形态、结构、气味、颜色等特征。
自主观察，自主发现，在实践探讨中了解叶的奇闻趣事
在体验了STEM科技实践活动的乐趣，且掌握了一定的科学知识和方法之后，学生的积极性被调动，好奇心和探究思维也随之活跃起来。此时，科技辅导员可以放手让学生自主观察、自主发现、动手实践、自主探讨，培养他们自主查阅资料、寻求答案、主动获知的能力。
比如学生在实践活动中，常常会采集和发现若干与众不同的叶子标本和照片，似花非花的“苞叶”、似茎非茎的“鳞叶”、 似刺非刺的“刺叶”、 似藤非藤的“卷须叶”等，在争论异常激烈且无果的情况下，纷纷找到指导教师充当裁判。此时，科技辅导员要引导他们学习自己利用关键词通过网络或书本查阅资料、寻求答案。这样，学生很快就会认识到玉米棒、玉兰花、莲花、白鹤芋、鹅掌楸等植物的“苞叶”，洋葱、百合等植物的“鳞叶”，仙人掌、仙人球、仙人柱等植物的“刺叶”，剑兰、大蓟、枸骨树等植物的“叶刺”，落地生根、多肉植物等的“无性繁殖叶”，以及须叶藤的“卷须叶”、猪笼草的“捕虫叶”等功能各异的若干变态叶。还认知了这些变态叶是植物适应生态环境进化演变的结果。
学生还可能会在观察实践中发现和了解形态各异的叶上花果——虫瘿；在实验探讨中了解叶子神奇的光合作用、蒸腾作用等；通过落叶是正面朝上还是背面朝上的实验统计分析，了解等面叶与异面叶的区别；学习并归纳叶子具有内在微观的生理功能和外在宏观的美化环境、保护环境等功能。
充分调动学生的好吃、好奇心理，引导学生了解传统文化
孩子们好吃、好奇、好玩、好动，他们自然会提出与叶的用途有关的实践课题。此时，科技辅导员应该充分利用学生的这些心理，引导学生感悟和传承趣味无穷的叶文化，感受中华民族传统文化的博大精深。比如，充分引导他们搜索与叶有关的饮食医药文化，进而引导他们收集整理与叶有关的民间习俗文化、成语文化、诗词文化等。
叶子的食用价值
充分利用学生好动、好玩的心理，引导学生创新制作、体验叶趣
好玩、好动是孩子们的天性，他们的创意是无穷的，创新也无处不在。如在制作叶贴画和拓印画时，孩子们巧妙利用叶、枝、果实和种子，制作了上百幅优秀作品；在制作叶的标本的时候发现，原来的叶片压制标本元素单一、难以辨认，便在原来的标本制作基础上，增加了新的元素，加上了植物的彩图和叶形的描述、叶的用途和叶文化知识，使叶片标本添加了一分生机和活力；在民间艺人手把手地教导下，孩子们用棕叶、兰草叶等编织蛇、蝗虫等小动物，编出来的作品栩栩如生，家长们对孩子们的作品赞不绝口；更有孩子根据叶能分泌杀菌素、清新空气的功能提出了创意病房的建议，给病人给予心理和环境上的关怀；提出了设计叶水杯、叶灯具、叶装饰等创意，让自己的生活充满自然的味道。
学生的拓印叶画
STEM教育强调学生在科技实践活动中利用多学科知识并通过动手操作解决实际问题，而实际的操作方法和科学思维也在这一过程中获得。科技辅导员在整个活动指导过程中，培养学生形成了科学方法、实践技能、创新意识和思维。比如在实践技能方面，培养了学生叶片标本、叶脉书签、叶贴画和叶片拓印画的设计与制作技能等；在科学方法方面，传授了观察法、调查法、实验探究法等科技创新的技能和方法等。此外，对户外活动的安全、救护常识等相关技能也有所涉及。
最后，学生在校园内展示自己的叶画、叶脉书签、叶编，向教师、同学、朋友赠送自己制作的叶贺卡，开展叶文化朗诵交流会和叶片展，展示自己的创意设计和调查报告，孩子们的脸上洋溢着收获的喜悦和满满的成就感。
学生在校园内展示自己的“叶”作品
以叶为主题的STEM科技创新实践活动可以持续1年之久，学生会感悟：“大自然真神奇！”“植物的叶真有趣！”“我原来挺有艺术家的天赋！”“我知道了三叶节的来历，祖国的文化真了不起！”“原来树叶中有这么多有趣的学问！”“在这次活动中，我们不仅学到了许多植物学知识，还学会了制作叶片标本，设计制作叶贴画、拓印画和叶编，还学会了查找资料、收集和整理信息等科学研究的方法，掌握了一些创造技能技法，收获真的是太大了！”“叶片还可以做口哨！”“保护自然环境就是保护人类自己，我们要多栽种植物，不随便摘花摘叶，让我们的环境更美一些！”“我还懂得了合作很重要，正所谓'红花须得绿叶衬’，只有欣赏他人，集合众人的力量，我们才能创造更多的美！”“我还发现了虫瘿，以后我要好好研究研究！”。
叶趣综合实践活动汇报
关于农村STEM科技创新实践活动
开展实施的反思与感悟
从叶引发的“叶趣”STEM科技创新实践活动，涵盖了科学、语文、数学、生物、物理、化学、地理、美术、音乐等多个学科，活动内容丰富多彩、妙趣横生。更重要的是学生在观察、实验、调查和自主探究中学习了科学课堂上无法学到的知识，形成了探究思维和创新能力，体验了发现和创造的快乐，这是大自然给农村科技辅导员和孩子们最丰厚的资源馈赠。
激励和发挥学生的主体作用，让学生主动学习科学知识
农村STEM科技创新实践活动的开展，对于农村青少年科技辅导员及学生来说，身边并不缺少科技活动资源，只是缺少善于发现的眼睛和深入指导的能力。只要农村青少年科技辅导员善于引导、发现，大自然就是孩子们最好的STEM科技创新活动场所。
（本文系湖南省普通高等学校教学改革研究项目“全民科学素质行动计划背景下科学教育师范生科普能力培养的研究与实践”（批准号：HNJG-2020-1099）的研究成果）
本文原载于《中国科技教育》2021年第3期专题“农村青少年STEM活动的设计与指导”，作者：谢爱华（湖南省娄底市第三完全小学）、李必鑫（湖南第一师范学院）。中国青辅协会员可点击“阅读原文”登录杂志官网免费浏览全文。