基于STEAM理念的小学生生物安全科技教育实践研究

文_梅良艳/广州市番禺区钟村第二小学

近年来，全球公共卫生事件频发，生物安全已成为国家安全的重要组成部分。本方案基于STEAM教育理念，构建“知风险、会防护、能创新”三位一体的生物安全素养培养体系，通过16项活动分4章递进式实施，提升小学生生物安全核心知识与技能，养成科学健康的行为习惯，培养问题解决能力与创新传播能力。

活动目标

认知建构目标

活动分4个阶段（种子—绿芽—花朵—果实），符合小学生认知发展规律。参与学生将掌握5大类生物安全知识，涵盖病原体传播、食品安全、饮水安全、动植物保护，以及国门检疫等方面。同时，理解12种常见传染病的季节性特征与防护要点，建立对微生物、病毒等微观世界的直观认知，为后续的实践操作和创新思维培养奠定知识基础。

实践能力目标

要求参与学生掌握七步洗手法等基础防护技能，能够独立完成水质检测、堆肥制作等实践操作，并能熟练使用显微镜、数据可视化工具等设备。

创新思维目标

鼓励参与学生至少开发1项生物安全创新作品，如模型、影像或数据产品等，能运用工程设计思维解决实际问题。同时，掌握科学叙事能力，能够制作优质科普作品。

行为养成目标

参与学生个人卫生行为达标率超90%，建立健康监测的元认知能力，并养成服务社区的自觉行动。

社会影响目标

通过项目实施，构建“1（校本课程）+3（影像、模型、数据包）+N（家庭、社区、媒体等）”辐射网络，产出6类可推广成果，如课程资源包、影像作品、防疫年历集等，通过“学校—家庭—社区”联防，力争使传染病发病率降低80%以上。

活动形式

组建“未来可期”科技创新社团，按探究对象分为花、叶、根、水4个小组，学生根据兴趣报名并由教师审核，确保跨学科能力均衡。各小组用1课时设计含分工、时间轴、成果形式的探究方案，教师提供STEAM任务模板。

活动对象

校内活动及分享环节共计1 112人，包括广州番禺区钟村第二小学1—6年级共1 056名学生及56名教师。校外探究环节涉及“未来可期”科技创新社团12名成员、家长及辅导教师。

活动时间

2024年2月—2025年2月。

导师分组

指导教师团队分成项目管理组、课程设计组、学科专家组、实践指导组和评估专家组。同时，邀请广州市儿童医院睡眠中心主任、广州医科大学儿科学院耳鼻喉科教研室教学主任许家健，广东省电视台导演姚岚，中国第四代植物科学绘画师、浙江大学特聘客座讲师孙英宝等外聘专家进行指导。

样本选取与资源创建

与广州海关、直饮水厂、国家植物园、大夫山森林公园等机构合作，获取专业人士和专业机构的广泛支持。

活动内容

第一章 种子·筑基启航

活动1. 成立科技创新社团

教师指导学生查阅资料，学习《中华人民共和国国家安全法》等12部法律法规，讨论生物安全与国家安全的联系，激发使命感。成立科技创新社团，商定社团章程，设计3类场景服装（实验室、户外、理论课）及社团徽章、旗帜，通过方案阐述、民主投票确定最终方案。

活动2. 校内防疫筑基，校外实践拓展

通过系统学习七步洗手法，开展每日卫生打卡活动，同时组织七步洗手法视频竞赛、防疫知识竞赛及“健康班级”评比，全面培养学生卫生习惯。

组织学生分组参与直饮水厂过滤系统研学、社区水质检测（使用pH试纸、TDS笔实操）、植物微观标本采集（显微镜观察）3项实践活动，提升生物安全实践能力。

学生进行水质检测

活动3. 海关研学，筑牢国门生物防线

社团师生参加广州海关“国安有我，人人有责”专题活动，通过聆听工作人员讲解外来物种入侵危害、观摩检测设备及操作流程、互动体验等环节，深化对国门安全防控的认知。

活动4. 水厂研学探秘，社区检测实践

线下开展家庭用水方式问卷调查，统计自来水、桶装水及净水器使用情况，并同步进行线上调研。系统整理天然水、自来水等5类饮用水的特性差异及安全标准。此外，师生一同参观现代化直饮水处理车间，系统学习五级过滤系统（砂滤—活性炭—精密过滤—保安过滤—RO反渗透）的工作原理，并观察可乐由深褐色变为无色的完整净化过程，直观理解水质净化的科学原理。

在工程师指导下，学生掌握使用TDS笔快速检测溶解性固体含量，以及大肠杆菌培养实验、高锰酸钾还原实验等检测技术。

第二章 绿芽·探索成长

活动5. 茶色病毒实验

通过茶包模拟病毒扩散实验，直观理解病毒传播原理，并类比口罩防护及洗手对阻断传播链的重要作用。

活动6. 模型巧手构建，立体认知生物安全

使用黏土、乐高颗粒等材料，按比例制作细胞、病毒及防疫物资模型，构建微型社区场景，以立体方式认识生物安全。

活动7. 标本奥秘探析 

学习显微镜的使用方法，详细记录标本形态、结构及关键特征，建立科学的观察档案。针对设备有限、轮流观察效率低的问题，引入电子目镜，实现显微镜影像与电脑屏幕、教室大屏同步显示，并支持录像和拍照功能，共享观察，提升效率。

显微镜下的百合花蕊

活动8. 电影创作启蒙

邀请电视台导演指导学生系统体验从脚本创作到后期剪辑的微电影制作全流程。

学生按脚本拍摄实验过程

第三章 花朵·实践绽放

活动9. 植物结构探究

邀请科普工作者、中国第四代植物科学绘画师在植物园开讲“种子的神奇”。学生分组研究植物根、茎、叶、花的结构，通过标本采集、解剖观察和数据记录开展探究，并采用互拍方式完整记录研究过程。

到野外采集百合花标本

采集棉花、玉米、向日葵幼根，制作玻片标本，进行显微观察，发现主根、侧根及根毛的分布规律。电子目镜记录显示，不同植物根系维管束排列各异，如棉花呈放射状、玉米内皮层凯氏带明显等，启发学生以国画、油画、手工画、刮画、粘贴画、水粉画、水彩画等各类方式制作自然笔记。

活动10. 科学影像展现科技创新活力

学生团队创作《剖根究底》系列科普微电影，其中，《团结树》荣获全国青少年科学影像节两项大奖。学生全程参与策划、导演、拍摄及剪辑，亲身体验了电影制作的每一个环节。

活动11. 环保巧思传承优秀传统文化

学生将采集到的植物标本制作成创意环保摆件，在传递生态理念的同时，弘扬传统文化。

活动12. 养成卫生习惯

通过系统学习七步洗手法，帮助学生将卫生知识转化为日常习惯，切实提升校园健康防护水平。

第四章 果实·收获升华

活动13. 安全知识入年历

结合不同季节传染病特点，组织学生创作生物安全主题手抄报并汇编成年历，系统普及全年防疫知识。

活动14. 科普影片助力环保

实施校园落叶堆肥项目，完整记录转化过程并制作成科普视频，广泛传播资源循环利用理念。

活动15. 实践成果数据可视化

通过对比活动实施前后的传染病发病率数据，制作可视化图表，科学评估项目成效。

活动16. 活动评价复盘

全面总结各阶段活动成果，分析存在的问题，规划后续研究方向，持续推进生物安全教育创新。

活动评价

活动评价采用过程性评价与终结性评价相结合的方式，详见表1、表2。