初中生享受STEAM下的本草文化课程：认知本草、品味文化

（一）课程设计思路

1.课程背景

“STEAM下的本草文化”是“本草园”课程中的生命科学进阶课程，它是基于“本草园”课程的设计理念所开发的针对初中段学生的特色综合课程。本课程以STEAM教育的理念，培养学生对中医药文化及价值观的认同感，对中医药生命健康观的理解，探究中医药科学知识的兴趣，以及对中草药创新发展的参与感和使命感。

2.课程结构

（1）课程目标。

①具有传承优秀的中医药传统文化，并把它发扬光大的责任感和使命感。

②理解中医药相关的认识世界的方法论和价值观，并具备基本的道德素养。

③了解中医药相关的科学探究的方法，能够进行初步的自主探索。学习古代先贤在探索中医药知识时相关的科学精神。

④在了解中医药知识的基础上，能够发挥创意进行方案设计并验证想法；对中医药的现代发展以及未来发展做出初步的设想。

⑤掌握一些中医药相关的科学、系统的养生保健的知识及方法，并在生活中实践和应用。

（2）课程内容。

课程按照中医药的时间发展顺序展开，分为“探源中医药文化”“走进中医药世界”“中医药产品研发”“未来智能中医药”四大板块。“探源中医药文化”主要是希望学生认识中国古人观察和了解世界的方法，理解古人在当时的历史条件下所作出的一些结论；“走进中医药世界”是在学生了解了中国古人对世界认识和思考的哲学基础之后，能够理解古人在医药领域所总结的，具有中国特色的几个重要的诊疗思想；“中医药产品研发”则是在现代科研和加工技术下，学生对前沿的中医药产品和科研成果进行研究，并根据现代的科学手段和方法进行自主创造；“未来智能中医药”是学生利用智能技术，解决传统中医药面向未来的传承和发展问题。（图4-7）

图4-7　“STEAM下的本草文化”课程架构

①探源中医药文化。

“探源中医药文化”围绕着中医药理论中最为重要的天人相应、阴阳理论、五行理论展开。“天人相应”指的是中医认为天与人存在着密切的联系，人的行为应该遵循天的变化来调整。“阴阳理论”是古人发现一切事物皆有阴阳两面，并且阴阳两面能够互相转化。“五行理论”是古人经过观察，将世界上的所有事物分为五类，并且这五类事物之间有着生化克制的相互关系。学生通过学习这些理论，能够理解古人认识世界的方法，在古为今用的哲理中能够利用这些方法处理现代社会的问题。

本节的STEAM活动设计是以中国传统文化中重要的节日——重阳节为题，请学生根据之前所学习的天人相应、阴阳理论及五行理论，利用“本草园”中的中草药制作一款符合这个节日主题的香薰。（见图4-8）

图4-8　“探源中医药文化”相关活动

②走进中医药世界。

“走进中医药世界”围绕着中医药最为重要的几个诊疗思想——援物比类、司外揣内、藏象学说、整体观念展开。“援物比类”是指中医在观察到自然界或者周围发生的一些现象之后，把其中包含的道理用于疾病治疗。“司外揣内”指的是中医通过病人的身体外在的表现揣测内部疾病发生的原因，通常是通过“望、闻、问、切”四种诊断方法来收集信息。“藏象学说”则是阐述了中医所认知的人的身体内部的脏腑关系。“整体观念”是中医与西医的核心区别，中医将人体作为一个有机整体，人体与其周围的环境也是一个整体，并把这些信息作为诊断的依据。

学生学习这些诊疗的方法，并不是用于疾病的诊断，而是从中体会中医诊疗的智慧，比如：从援物比类中可以学习到迁移运用的方法，从司外揣内和藏象学说中则可以体会到通过外在表现判断内部成因的方法，从整体观念中可以领会从全局视角看待问题的方法。学习了这些思想之后，学生们通过仿生服装的设计将这些思想加以运用；并且在STEAM活动——“治未病的养生茶”中，结合之前学习的中医诊疗方法，利用“本草园”中的中药设计一款能够“治未病”的养生茶。（图4-9）

图4-9　“走进中医药世界”相关活动

③中医药产品研发。

在学习了传统中医药诊疗方法之后，学生们会参与到现代中医药产品的设计项目中。“中医药产品研发”包含两个项目，第一个是设计中草药外用杀菌产品，学生会先了解现代中医药科研的发展，了解屠呦呦从古方中发现并提取青蒿素的精彩故事，接受设计一款中草药外用的杀菌产品这一挑战。学生们需要使用“本草园”中的本草进行外用产品的实验和研发。

在完成了这个项目的挑战之后，学生们会以“夏日研学活动”为题，设计夏日研学旅行时需要携带的本草医疗箱。每个学生小组需要根据夏日旅行的实际需求，来设计自己小组所要携带的中草药产品。全班每个小组设计的产品应当能组成一个完整的、功能不能重复的本草医疗箱。

图4-10　“中医药产品研发”相关活动

④未来智能中医药。

在实践了现代中医药产品的设计研发后，学生们会进入面向未来的智能时代的中医药项目的实践活动。智能时代出现了大量的新技术和智能设备等。传承了千年的中医药在受到冲击的同时，也面临着在新的技术环境下传承和发展的问题。“未来智能中医药”包含两个项目：“智能本草园”和“智慧校园中医系统”。

“智能本草园”项目挑战为：学生利用传感器、单片机及物联网技术来制作智能化辅助的设备，监测和控制“本草园”中中草药的生长环境。因为中草药对于生长环境要求较为严格，传统的种植手段可能无法进行及时有效的监管，而利用这些智能设备，学生们可以创造出一个智能化的“本草园”。

“智慧校园中医系统”项目挑战为：学生利用智能化的传感系统、控制器、智能移动终端等技术，设计一个智慧中医的校园医生系统。这个项目以智能时代下中医传承为主题，将场景设定为校园，学生们可以发挥自己的想象和自己对于智能设备的了解，利用设计流程，作出方案的设计和产品的规划。

图4-11　“未来智能中医药”相关活动

3.组织实施

（1）学习对象：中学段六、七、八年级学生。

（2）课时安排：共40课时，每课时40分钟。

（3）活动场地：“本草园”实践基地、“本草园”活动室以及教室等。

（4）学习资源：教学课件，学习活动单，中草药种植、加工和应用制作的材料及活动设备。

（5）活动建议：

①知识的融会贯通。

在开展活动时，需注重各学科知识间的融会贯通，根据活动项目自然地组织学科知识。“STEAM下的本草文化”课程是以中医药为知识载体，STEAM教育为理念设计和开发的一门融合型的课程。首先，中医药这一主题本身就是科学、技术、工程、数学、艺术的综合体。其次，以STEAM为理念展开课程，有利于学生综合素养的培养，既可以活化学生在学科课程中学到的知识，又创设了一个对知识进行综合运用的机会。

②知识的灵活运用。

为了使得学生可以灵活运用知识，课程的组织是根据主题轴梳理学生需要学习的核心知识，把学生需要学习的每一个核心知识都按照知识类型进行分类。因此，在教学中需根据变化的情境采取灵活多变的教学模式与策略，特别是对于学生在活动中的生成性问题需进行个性化处理，这需要教师具有一定的教学应变能力。

③知识的深度理解。

在活动中，应采取“学生主动探究”的模式，让学生在试错、探究、创新中理解、内化相关知识；以“为理解而教”作为实施原则，旨在让学生建立起知识间的联系，做出判断及新的探索，灵活运用知识，并且能够以多种形式表达出来，从而达到知识的深度学习。

4.学习评价

“STEAM下的本草文化”的课程评价以人的发展为核心，关注的是学生在整个学习过程中的表现和发展水平。课程评价以关注个体发展、重视过程评价、考察核心素养为原则，采用的是项目驱动评价法。

项目驱动评价法是一种通过实践项目驱动的学习和考核方式，学习的过程也就是评价的过程。而STEAM课程实施的过程，是由教师或者学生自发创造性地提出一个实践项目，学生和教师围绕这个项目开展学习和实践，因此该评价方法适合本课程。

具体来说，我们将每个项目的评价维度分为信息处理能力、创意策划能力、设计制作能力、分享交流能力四个部分，并对相关维度设置了关键要素，从学生的过程性表现及活动成果中对照相关维度的达成度，以形成最终课程评价（见表4-25）。

表4-25　“STEAM下的本草文化”课程评价标准表

（二）“STEAM下的本草文化”课程内容精选

1.“探源中医药文化”——重阳敬老香满园

（1）单元设计意图。

①本单元的提出。

本单元是专门设计的STEAM活动单元，旨在锻炼学生的问题解决能力。本单元内容的提出，是基于之前所学习的天人相应、阴阳学说、五行学说等。重阳节是我国重要的传统节日，具有一系列风俗，学生们可以利用“本草园”中的本草制作一款香薰类的产品。

②本单元次级主题的构成及逻辑关系。

本单元次级主题包含天人相应中古人对节气的总结，阴阳学说中阳数的概念，还有香薰制作的具体流程。本单元按照工程设计流程展开，需要学生发挥自己的创意，进行调研、设计和制作。

③本单元在整套读本中与其他单元的关系。

本单元是STEAM活动实践单元，所以放在读本的最后。

（2）单元教学目标。

①发挥自己的创意，设计符合主题的香薰产品。

②了解香薰产品的制作流程。

③根据反馈反思并优化自己的产品。

（3）单元活动框架。

图4-12　“重阳敬老香满园”活动框架

（4）单元典型课例。

重阳敬老香满园

【教学内容】

本课的内容主要有对中国传统节日的了解，重阳节习俗的学习，制作香薰产品的调研与设计，香薰产品的具体制作、展示和进一步的优化反思，以及进入社区将香薰产品分享给老人。

【教学目标】

·发挥自己的创意，设计符合主题的香薰产品。

·了解香薰产品的制作流程。

·根据反馈反思并优化自己的产品。

【重点与难点】

教学重点：重阳节的文化习俗。

教学难点：香薰产品的实验与制作。

【教学准备】

·香薰制作的相关材料。

·茱萸、菊花等重阳节特色物品。

【教学活动说明】

表4-26　“重阳敬老香满园”活动设计表

（续表）

2.“走进中医药世界”——治未病的养生茶包

（1）单元设计意图。

①本单元的提出。

本单元是专门设计的STEAM活动单元。由于前面三个主题单元着重与中医药诊疗相关的方法和思想，所以此处的STEAM活动选择了养生茶包的设计这一项目，一方面承接了在第三单元中养生花草茶的课程活动，另一方面制作茶包是需要遵循一定的工程设计流程的，所以比较适合作为综合性的项目活动。

②本单元次级主题的构成及逻辑关系。

本单元的次级主题包含了援物比类、司外揣内、藏象学说、整体观念、人与环境等主题的运用和制作。

③本单元在整套教材中与其他单元的关系。

本单元是综合性的STEAM项目式活动单元，所以放在读本的最后。

（2）单元教学目标。

①通过养生茶的制作，了解中医治未病的重要性。

②通过小组合作，锻炼团队的分工协作能力。

（3）单元活动框架。

图4-13　“治未病的养生茶包”活动框架

（4）单元典型课例。(www.xing528.com)

治未病的养生茶包

【教学内容】

本课的内容包含了项目引入、制作养生茶包任务介绍、养生茶包产品调研、产品设计头脑风暴、制作产品设计书、制作养生茶包、举行养生茶包品鉴大会、进行产品的优化反思，学生在这个过程中需要以小组的形式进行合作学习。

【教学目标】

·通过养生茶的制作，了解中医治未病的重要性。

·通过小组合作，锻炼团队的分工协作能力。

【重点与难点】

教学重点：设计养生茶包。

教学难点：小组合作进行产品调研和头脑风暴。

【教学准备】

·提前了解中医治未病的相关资料。

·提前调研市场上的养生茶包信息。

·提前准备制作养生茶包需要的物料，如茶叶滤纸、中药材、剪刀等。

【教材活动说明】

表4-27　“治未病的养生茶包”活动设计表

（续表）

（续表）

3.“中医药产品研发”——中草药免洗杀菌产品

（1）项目设计意图。

①项目的提出。

在校园生活中，我们虽然经常洗手，但是在教室一段时间之后，上面又会有大量的细菌。市面上大多数的杀菌消毒的外用产品是用化学药品合成的，虽然这些产品的杀菌效果显著，但是对于小学生却不太安全，并且会对环境造成一定程度的污染。那么有没有办法能够设计一款天然、绿色、环保的产品呢？如：消毒湿巾、免洗洗手液、消毒喷雾，等等。

②本项目次级主题的构成及逻辑关系。

本项目由“中医的礼物”“调研小专家”“小小研究员”“超级实干家”“创意大比拼”“产品发布会”六节课组成，按照工程设计流程的逻辑顺序展开。其中，第一课“中医的礼物”是工程设计流程中的提出问题，也就是项目导入；第二课“调研小专家”是调查现状，即为了解决这个问题，我们需要知道的知识；第三课“小小研究员”是构思解决方案和制订计划，将解决问题的方法变成可行性计划，确定材料清单、实验步骤和任务分工；第四课“超级实干家”是制作、测试和改进，按照设计的方案创造作品，最后进行测试改进；第五课“创意大比拼”是对创作的作品进行装饰；第六课“产品发布会”是成果展示。在实际授课过程中，学生可以跳过或重复工程设计流程当中的几个环节，比如，在改进设计方案时，学生需要重新构思方案、修改设计、动手制作。

③本项目在整套读本中与其他项目的关系。

在学习了传统中医药诊疗方法之后，学生们会进入现代中医药产品的设计项目。“中医药产品研发”包含两个项目，第一个是设计中草药外用杀菌产品，学生会先了解现代中医药科研的发展，以屠呦呦从古方中发现并提取青蒿素为样例，接受“设计一款中草药外用的杀菌产品”这一挑战。学生们需要使用“本草园”中的本草进行外用产品的实验和研发。

在完成了这个项目挑战之后，学生们会以夏日研学活动为题，设计夏日研学旅行时需要携带的本草医疗箱。

（2）项目教学目标。

①认识生活中常用的杀菌产品，了解具有杀菌作用的中草药植物。

②学会提取中草药植物的杀菌成分。

③认识科学探究的过程和方法，培养学生科学探究能力，发展学生提出问题、作出假设、制订计划、收集证据、得出结论、表达和交流的能力。

④通过项目式课程的学习，培养学生的科学探究兴趣和思维习惯。

（3）项目活动框架。

图4-14　“中草药免洗杀菌产品”活动框架

（4）项目典型课题。

中医的礼物

【教学内容】

本课是中草药免洗杀菌产品项目的第1课。作为本项目的重点环节——情境导入，起到了激发学生研究的兴趣、明确问题情境的作用。教师需要结合读本，创设问题情境，调动学生思考的积极性，并为学生后续的创意设想提供必要的背景知识。本课分为三个部分，第一部分主要是通过屠呦呦从古方中发现并提取青蒿素的故事，让学生了解提取植物有效成分的过程及中草药对社会的价值和作用。第二部分内容为组建项目团队，要求学生拟定团队，选出队长和各项工作负责人。前期明确的分工对后期项目顺利开展有至关重要的作用。第三部分为项目导入部分，选取生活中具体的问题情景，启发学生思考。学生小组进行头脑风暴，根据问题的情景，提出相应的解决方案。

【教学目标】

·了解屠呦呦发现古方并制得青蒿素的整个过程。

·明确我们要解决的问题及小组的分工。

·能够提出相应的产品设计方案。

【重点与难点】

重点：提出相应的产品设计方案。

难点：了解屠呦呦提取青蒿素的整个过程。

【教学准备】

·教师材料：屠呦呦提取青蒿素的相关视频。

·学生分组材料：A4/A3纸（进行头脑风暴的草稿）。

【教学活动说明】

表4-28　“中医的礼物”活动设计表

（续表）

4.“未来智能中医药”——智能本草园

（1）项目设计意图。

①项目的提出。

中医药的发展历经了几千年，但在近现代的传承当中，却出现药材质量下滑的问题。中医历来讲究道地药材，现代化的本草种植模式固然解决了野生中药材稀缺的问题，但药材质量却难以把控。中药的生长条件不同，如何模拟和原产地相似的环境，是现代大规模本草种植的主要难题。

本项目从现实问题出发，启发学生从身边的智能设备寻找解决方案，利用传感器和单片机实现特定本草的生长数据监测，最终汇总各小组的创意，对学校“本草园”进行整体规划，设计智能本草园。

②项目次级主题的构成及逻辑关系。

本项目的第一部分由“观看纪录片《相传》”和“益大本草园的研学之旅”两个部分作为项目式学习的情境导入环节。通过观看视频，了解野生中药的采摘条件和生长环境，教师带领学生进入学校“本草园”，调研常见药材的原产地信息，引发学生思考人工种植的弊端。最后，让学生带着疑问参观益大本草园，了解现代化本草种植的模式。

第二部分采用身边常见的智能化设备，如扫地机器人等作为案例，引导学生进行头脑风暴，设想如何利用单片机和传感器实现本草生长的自动化检测。

第三部分是项目的调研环节，学生需要搜集资料，确定使用Arduino套件中的哪些元件、收集哪些本草生长数据，以及生长数据的最佳范围。在调研过程中，学生自然而然会产生电路如何连接，利用什么软件向Arduino板中烧录程序的疑问。这为下一环节讲解面包板的构造、“Mind+”软件编程、电路连接作铺垫。

最后是项目的设计开发环节。学生在教师的指导下，以湿温度传感器为例，学习如何连接电路、如何使用“Mind+”进行编程并发挥创意，规划和搭建自己的智能本草园。

（2）项目教学目标。

①知识与技能。

·了解现代中草药种植的模式和利弊。

·理解智能化设备中主要包含哪些组成部分。

·了解Arduino套件中主要器材的功能原理，看懂简单电路图。

·基本掌握“Mind+”软件编程的操作步骤，能修改对应参数。

②过程与方法。

·通过观看视频和参观益大本草园，学习现代中草药种植的利弊。

·通过小组合作的过程，锻炼沟通交流和表达能力。

·通过开发智能本草园，体验使用Arduino套件搭建智能化本草检测工具的过程，为学生开发个性化创新产品作铺垫。

③情感态度与价值观。

·创设问题情境，改造学校“本草园”，调动学生思考的积极性，激发学生对现代中医药和智能化控制设备的学习兴趣。

·通过自然环境和人工种植环境中的中药植物生长对比，引起学生对保护环境的重视。

（3）项目活动框架。

图4-15　“智能本草园”活动框架

（4）项目典型课题。

智能本草园的设想

【教学内容】

本节课的重点是引导学生思考如何能实现本草的现代化种植，可以以身边常见的智能设备——步数检测手环、烟雾探测器、土壤湿温度计、扫地机器人等为例，尝试理解并画出这些设备的工作流程，引导学生主动总结出智能化设备需要有传感器这个基础构件和实现控制单元的部件。学生对可能用到的技术和工具相对陌生，教师需要补充一定的传感器和单片机背景知识。

对背景知识有了一定理解之后，教师组织学生分组进行头脑风暴，设计一款智能本草生长检测系统。同时，告知学生本项目所采用的工具有什么限制，避免学生创意过于发散、难以实现，为下一单元的调研、开发作铺垫。

【教学目标】

·理解智能化设备的主要构件和工作原理。

·了解常见单片机和传感器的种类和功能。

·在明确标准和限制的前提下，引导学生构想如何对选定本草实现智能化种植条件的控制。

【重点与难点】

教学重点：智能化设备的工作原理；单片机和传感器的种类和功能。

教学难点：帮助学生理解智能设备的构件组成，理解单片机和传感器之间的关系。

【教学准备】

·搜集常见智能设备的相关信息和图片资料。

·提前学习不同单片机和传感器的种类、功能。

【教学活动说明】

表4-29　“智能本草园”活动设计表

（续表）