بیان مسئله
ما در طول چندین ماه، از پروژه‌های استیم1 برای نشان‌دادن بخش‌های گیاه و نحوه کار آن‌ها استفاده کردیم. هر فعالیت به‌عنوان زمینه‌ای برای ترکیب نهایی اطلاعات در مورد قسمت‌های گیاهان و نحوه کار آن‌ها با یکدیگر عمل می‌کرد. فعالیت‌ها با تقویم فصل‌ها و تعطیلات گره خورده بودند. قبل از اینکه تمرکز بر فهرستی از سؤالات و مهارت‌های تفکر انتقادی را شروع کنیم، تحلیل درس را نوشتم. آن‌ها باید چه محتوایی را و چگونه یاد بگیرند؟
من از آرایه‌بندی (تاکسونومی) بلوم به‌عنوان یک نقشه راهنما استفاده کردم. به‌ویژه به دنبال تجزیه و تحلیل با هدف نهایی خود برای دانش‌آموزان بودم تا اطلاعات را همان‌طور که یاد گرفتیم، ارزیابی و ترکیب کنم. دانش‌آموزان باید خودشان با پرسیدن سؤالات به پیشروی اکتشافات کمک می‌کردند. علاوه بر این، من شروع کردم به پیاده‌سازی نسخه‌ای از برگه ارزیابی که در علوم نمونه در پایه پیش‌دبستانی از چهار سالگی دیدم (یانگر و انگر، 2٠٠6). روی این تمرکز کردم که این نوآموزان چگونه تداعی می‌کنند، چگونه از آزمون و خطا استفاده می‌کنند و آیا استفاده از واژگان علمی را شروع کرده‌اند یا خیر؟ در مورد پیشرفت آن‌ها یادداشت برداشتم و این اطلاعات را با معلم مطالعات عمومی آن‌ها در میان گذاشتم تا از نحوه رشد دانش‌آموزان درکی کلی داشته باشیم.
فرایند اجرا
اولین پروژه ما مطالعه برگ‌های پاییزی بود. دانش‌آموزان برگ‌ها را جمع‌آوری کردند و ما کتاب‌هایی در مورد اینکه چرا رنگ برگ‌ها تغییر می‌کنند، خواندیم. امسال سوانگاری (کروماتوگرافی) برگ را امتحان کردیم؛ یک روش هنری که درس را خیلی خوب تقویت کرد. قبل از کلاس، درختان درون محوطه مدرسه را بررسی و از سه گونه بلوط، نمدار و افرا نمونه‌برگ گرفتیم. دانش‌آموزان شکل‌های گوناگون را مطالعه کردند. ما در مورد اینکه برگ‌ها رنگ‌های پنهانی دارند، گفت‌وگو کردیم و دانش‌آموزان پیش‌بینی کردند برگ چه رنگی خواهد شد. دانش‌آموزان حدس زدند برگ‌ها می‌توانند زرد و قرمز شوند. بسیاری هم اشاره کردند برگ‌ها در نهایت پس از افتادن از درختان قهوه‌ای می‌شوند. چند دانش‌آموز اشاره کردند که متوجه شده‌اند این یک الگوی پاییزی است و انتظار داشتند در بهار برگ‌های جدید ببینند.
دانش‌آموزان سه برگ از یک‌گونه درخت جمع کردند و به قطعات کوچک خُرد کردند و در یک فنجان ریختند. فنجان‌ها را روی میز گذاشتیم و الکل (اتانول) را با یک نوار صافی قهوه به آن اضافه کردیم. اضافه‌کردن اتانول را معلمان انجام دادند. دانش‌آموزان از دور نتایج را مشاهده کردند. برگ‌ها به مدت چند روز در محلول اتانول خیس شدند تا رنگدانه آن‌ها واقعاً روی نوار صافی اثر بگذارد.
این آزمایش ساده نقطه عطفی در کلاس درس ما بود، زیرا کمک کرد به برخی از ایده‌های اصلی تربیتی دست پیدا کنیم. ما در مورد کلروفیل و رنگ‌های پنهان در برگ‌ها صحبت کرده بودیم، اما این ایده‌ها صرفاً مفهومی بودند. درباره کلروفیل‌ها و رنگ‌های پنهان در برگ‌ها صحبت کرده بودیم که مفاهیم ساده‌ای بودند. در واقع، با دیدن رنگ‌های پنهان، پالایه‌ای قهوه‌ای ظاهر شد که در درک ایده‌های پیچیده‌تر مانند کلروفیل، به دانش‌آموزان کمک کرد. البته آن ایده‌ها به تجربه‌شان از دیدن تغییر رنگ برگ‌ها مربوط است. در حالی‌که جداکردن عناصر رنگی از هم (کروماتوگرافی) فرایندی علمی است، ما از پالایه‌های رنگارنگ به‌عنوان مبنای یک اثر هنری فردی استفاده کردیم. در کلاس بعدی، دانش‌آموزان با نواربرگ‌های رنگارنگشان پوستری شبیه به تکه‌چسبان (کلاژ) ساختند. در آن از گونه‌های متفاوت درخت استفاده کردند و تشویق شدند پوسترهای خود را با تصویرهای درختان و برگ‌ها تزیین کنند تا همه پوسترها یکسان به نظر نرسند.
من صفحات کتاب را در یک تخته هوشمند پویش (اسکن) کردم و دانش‌آموزان نیز درباره صفحات کتاب نظرهایی دادند. نظرها را روی تخته هوشمند نوشتم. دانش‌آموزان اطلاعاتی را که می‌خواستند یادداشت و توضیحاتی به آن‌ها اضافه کردند. ما این کتاب را در سه بازه زمانی 4٠دقیقه‌ای در طول کلاس تمام کردیم. این زمان برای دانش‌آموزان بسیار خوب بود تا اطلاعات خود را با هم ترکیب کنند. برخی نیز مشاهده‌های جالبی داشتند؛ مانند اینکه برای رشد بذر، همان‌قدر که آب و نور خورشید نیاز است، صبر نیز لازم است.
پاییز امسال دانش‌آموزان با عجله به باغچه رفتند تا گیاهان تُرنج خود را که در حال حاضر به ارتفاع 153 سانتی‌متر رسیده بودند اندازه بگیرند. ما دوباره گیاهان را در بهار، زمانی که به بیرون از محیط منتقل شوند، اندازه خواهیم گرفت. سپس در روز شکرگزاری درباره ذرت، لوبیا و کدو که «سه خواهر» شناخته می‌شوند و برای بومیان آمریکا بسیار ضروری هستند، صحبت کردیم. ما هم دانه‌ها و هم تصویرهایی را از گیاهانی که دانه‌ها تولید خواهند کرد بررسی کردیم. من سه میز با برچسب‌ها، دانه‌ها و پوسترهایی که دانش‌آموزان درست کردند، تنظیم کردم. آن‌ها روی یک طرف پوستر دانه را و در طرف دیگر تصویر گیاهی را چسباندند و یک پیکانه (فلش) بین آن دو کشیدند. دانش‌آموزان از دیدن دانه‌های واقعی غذایی که تشخیص دادند، هیجان‌زده شدند. تعداد زیادی از دانش‌آموزان گفتند: ما نمی‌دانستیم لوبیا این‌گونه به وجود آمده است! دانش‌آموزان، بهار گذشته این دانه‌ها را در باغچه کاشتند و این سپتامبر از برداشت گیاهان خود لذت بردند.
ارزیابی عملکرد
برای ارزیابی عملکرد ساقه از روش قدیمی خیساندن شاخه گُل سفید در آب رنگی استفاده کردیم. از دانش‌آموزان پرسیدم گیاهان چگونه آب را جذب می‌کنند؟ یک دانش‌آموز پاسخ داد: من فکر می‌کنم ساقه مانند نی است. همه ما موافق بودیم که جواب او هوشمندانه بود. دانش‌آموزان درباره چگونگی جذب آب و مواد مغذی از سرتاسر گیاه توسط ساقه بحث کردند. ما پیش‌بینی‌هایی کردیم که اگر آب را رنگ کنیم، روی گلبرگ‌ها چه اتفاقی می‌افتد. دانش‌آموزان استنباط کردند، گلبرگ‌ها در واقع رنگ آب را تغییر می‌دهند، زیرا ساقه مانند نی عمل می‌کند.
من از رنگ خوراکی برای رنگ‌آمیزی آب استفاده کردم و یک فنجان از آن و یک گُل برای هر دانش‌آموز فراهم کردم. دانش‌آموزان قبل و بعد، از گُل‌های خود تصویرهای جداگانه‌ای ساختند و مشاهده کردند که رنگ، رگبرگ‌های گلبرگ‌های گُل را برجسته می‌کند. برای بررسی خاک، آن را با استفاده از ماله‌های پلاستیکی ارزان‌قیمت حفر کردند. داخل کلاس ظروف پلاستیکی را به اندازه سه‌چهارم از خاک پُر و مقداری آب اضافه کردند و ظرف‌ها را تکان دادند. پس از ته‌نشین‌شدن مخلوط خاک و آب، دانش‌آموزان توانستند لایه‌های خاک (سنگ، ماسه، رس و هُوموس) را ببینند. چند نفر اعتراف کردند که فکر می‌کردند «کثیفی فقط قهوه‌ای است» یا خاک فقط زشت به نظر می‌رسد. همه ما موافق بودیم که دیدن لایه‌های خاک به ما کمک کرد مواد معدنی و تغذیه را در داخل خاک تصور کنیم. من یک کپی از برگه آزمایشگاهی آن‌ها را پویش (اسکن) کردم، نام لایه‌ها را روی تخته هوشمند اضافه کردیم و دانش‌آموزان توانستند از این کلمات برای تکمیل برگه خود استفاده کنند. دانش‌آموزان برگه لایه خاک خود را نشان دادند و اجزای سازنده را با برچسب نام‌گذاری کردند. وقتی دانش‌آموزان به تحقیقات گیاهی ما علاقه‌مند شدند، هیجان‌زده شدم.
قبل از تعطیلات زمستانی، دانش‌آموزان پیاز نرگس سفید کاغذی را در شن کاشتند. یکی از دانش‌آموزان عکسی را در طول تعطیلات از طریق رایانامه فرستاد تا برگ‌های بیرونی گیاه پیاز خود را نشان دهد که به سمت نور در طاقچه پنجره رشد می‌کنند. او گیاه را چرخاند و برگ‌های گیاه دوباره به سمت نور خم شدند. او تعجب کرد که چرا این اتفاق می‌افتد. سؤال او منجر به تحقیقات غیرمنتظره‌ای در مورد حرکت گیاه در پاسخ به نور یا همان «نورگرایی» (تروپیسم) شد. برای درک اینکه چرا گیاه به سمت نور حرکت کرد، چندین فیلم «گذر زمان» (تایم لپس) در مورد نورگرایی تماشا کردیم. این فیلم‌ها روشی مفید برای به‌وجود‌آمدن چارچوبی در دانش ما در مورد نیاز گیاهان به نور بود. ما از حرکت قابل پیش‌بینی گیاهان در زمانی که منبع نور آن‌ها جابه‌جا می‌شد، شگفت‌زده شدیم. به‌منظور دیدن نورگرایی از نزدیک، ما داخل یک جعبه کفش، یک پیچ‌وخم (ماز) طراحی کردیم. یک سوراخ در یک سر جعبه ایجاد کردیم. سپس دو نیمه قفسه را اضافه کردیم که مانند یک نردبان در دو طرف جعبه چسبانده شده بود. این کار یک پیچ‌وخم برای گیاه ایجاد کرد. جعبه را طوری قرار دادیم که دریچه بالای آن رو به منبع نور باشد. سپس گیاه نخودفرنگی را که بسیار سریع رشد می‌کند، در گلدان در ته پبچ و خم کاشتیم. پس از 1٠روز از دیدن چگونگی رشد گیاه در اطراف پیچ‌وخم و خارج از جعبه شگفت‌زده نشدیم.
برای مطالعه ریشه‌ها از نزدیک، دانش‌آموزان یک جعبه قدیمی لوح فشرده (سی‌دی) را برداشتند. پلاستیک مشکی داخلی را از جعبه جدا کردند. قاب را با یک لایه نازک خاک پر کردیم و یک لوبیا داخل آن کاشتیم و آن را روی طاقچه گذاشتیم. به‌طور مرتب با قطره چکان آبیاری کردیم. لوبیاها به‌سرعت شکافتند و شروع به رشد کردند. در عرض یک هفته بعد از کاشت، ما ریشه‌های سفید بلندی داشتیم. ریشه‌ها را اندازه‌گیری کردیم و تحت تأثیر قرار گرفتیم که بسیاری از آن‌ها حداقل 54/2 سانتی‌متر طول دارند. جعبه لوح فشرده یک نمایشگر کامل ریشه بود. در حالی‌که فکر می‌کردیم این پروژه هنری را به خانه ببریم، لوبیا را دوباره در باغچه بیرونی خود کاشتیم.
نتیجه
در این مرحله، دانش‌آموزان نمونه‌هایی از هر قسمت گیاه را ساخته بودند. آن‌ها خاک، رشد ریشه‌ها، تغییر رنگ گلبرگ‌ها در پی عملکرد مویرگی ساقه، حرکت گیاه از طریق پیچ‌وخم به سمت نور خورشید و سوانگاری و دانه‌هایی را که کاشته بودند، مشاهده کردند.
زمان قراردادن تمام قطعات با هم در یک نمونه فرا رسید. پوسترهای بزرگی ساختیم که روی آن‌ها قسمت‌های گیاه و ساقه به‌خوبی مشخص شده بود. یک نی بود؛ دقیقاً همان چیزی که هنگام رنگرزی در مورد آن صحبت کرده بودیم. از همه بهتر اینکه دانش‌آموزان به قله طبقه‌بندی بلوم رسیده بودند. با آخرین پروژه هنری توانستند حقایق را ترکیب، اطلاعات را تعمیم و بخش‌هایی از گیاهان و نحوه کار آنان با هم را توضیح دهند. دانش‌آموزان با نوشتن یک کتاب خانگی درباره بذرشان، انجام پروژه و همچنین ساخت نمونه‌هایی روی خاک، دانه‌ها و قسمت‌های گل، سال را به پایان رساندند.
پی‌نوشت
1. STEAM