数学＋PBL案例丨“蔷薇物语”校园文化节

项目名称：“蔷薇物语”—— 校园文化节

实施年段：三、四年级学生

起止时间：2025 年 4 月 - 5 月

涉及学科：科学、语文、艺术、信息科技、劳动

项目设计：谢非、明妤、杨淑媛

项目指导：熊瑛

项目支持：怀化市会同县城北学校

最终成果：学生在 “湖南省乡村少年宫项目推进会” 举办产品发布会

一、问题的提出

1.项目背景 

作为一所地处城乡结合部的学校，我们面临着独特的教育挑战：在校学生中留守儿童占比较高，部分孩子因课余生活单调、缺乏家庭陪伴，容易沉迷手机游戏，不仅挤占了成长所需的实践探索时间，也对核心素养的培育形成阻碍。要引导学生摆脱对手机的依赖，关键在于为他们提供更具吸引力的成长载体——既能贴合儿童天性，又能融合多学科学习需求，更能在实践中涵养责任意识、合作能力与创新精神。

校园内四季绽放的蔷薇，恰为项目提供了天然素材：它既是科学探究的观察对象，是语文表达的诗意载体，也是艺术创作的灵感源泉。由此，“蔷薇物语” 项目应运而生。我们期待通过这一项目，让孩子们在栽种养护、观察记录、文化创作等系列实践中，真正体会 “做中学”的乐趣，在与自然对话、与同伴协作中找到成长的内驱力，让课余生活从 “指尖滑动” 转向 “实践创造”，让每一位留守儿童都能在蔷薇的芬芳中收获有温度、有深度的成长。

2.学科素养依据

以项目实践中的真实问题为载体，推动数学思维与应用能力的深度融合：

[数学]

几何直观与设计思维：通过直尺测量布料尺寸、用圆规绘制蔷薇纹样对称图案，在“会讲故事的刺子绣”创作中感知轴对称图形的平衡之美，让抽象的几何知识转化为可触摸的设计语言。

数据分析与空间建构：在布料裁剪、材料分配等环节，引导学生精准测量并统计数据，通过尺寸换算、面积计算优化材料使用方案，在实践中架构 “量感 — 数据 — 空间” 的关联认知。

比例应用与规律探究：在蔷薇香水调配（鲜花与酒精 1:1 基础比例）、烘焙蔷薇点心（面粉与水 2:1 配比）、杯垫胶水的固化剂中A胶和B胶按4:1比例配比等任务中，通过多次微调比例对比效果，理解 “变量控制” 的数学逻辑，掌握从具体操作中提炼一般规律的方法。

[语文]

依托蔷薇文化载体，实现语言运用与文化素养的协同发展：

文化传承与意象解读：搜集“蔷薇”主题古典诗词（如秦观 “一钩新月天如水，犹道蔷薇不许折”），通过意象分析、情感共鸣，深化对传统文化中自然意象的理解与传承。

实用表达与多元沟通：以“蔷薇文创产品宣传”为任务，构建 “观察 — 说明 — 创作” 的写作链条：用列数字、作比较等说明方法撰写产品说明书，转化为儿童化语言设计推广话术，在 “写 — 说 — 改” 中提升精准表达与受众意识。

[科学]

围绕蔷薇生长与加工的科学原理，培养探究精神与实证能力：

实证探究能力：通过解剖蔷薇花观察萼片、花瓣、雄蕊等结构，记录植物染色（如用蔷薇花瓣染制刺子绣布料）中的色阶变化，上色和固色的明矾比例配比，在 “假设 — 操作 — 验证” 中养成严谨的实验态度。

科学思维建构：聚焦烹饪环节中的科学问题—— 探究酵母菌发酵与温度、湿度的关系，学习 pH 值检测判断蔷薇果酱的酸甜度，让 “控制变量”“因果分析”等思维方法在实践中落地。

抗挫与创新意识：面对染色不均、发酵失败、AB胶比例不精确杯垫不能固化、拓印色彩不够鲜明等问题，引导团队分析原因（如温度调控不当、材料配比偏差），通过调整方案迭代改进，将科学态度转化为解决问题的内驱力。

[艺术]

以蔷薇为审美核心，打通 “感知 — 创造 — 表达” 的艺术实践链：

审美与表现：观察不同品种蔷薇花瓣的各种色彩、渐变色、花型的自然曲线，将自然美感转化为拓印 T 恤的色彩痕迹、胸章设计的图案语言，在创作中提升“自然观察 — 审美提炼 — 艺术转化”的敏感度。

创意与协作：通过刺子绣、诗词书签、蔷薇花环等多元文创形式，鼓励团队分工构思（如有人负责纹样设计，有人专注工艺实现），在碰撞中突破思维定式，让艺术创意落地为可展示的作品。

[劳动]

在真实劳动场景中培育劳动技能、团队协作与精神品质：

劳动技能习得：学习针线使用、布料裁剪、工具收纳等基础劳动技能，在蔷薇种植、文创制作等任务中掌握 “测量 — 操作 — 修缮” 的实践逻辑，形成规范的劳动习惯。

团队协作能力：以项目小组为单位分配任务（如有人负责材料采购，有人专注制作，有人统筹展示），通过明确分工、互补配合完成复杂任务，体会 “个体优势 — 团队合力” 的协同价值。

劳动精神涵养：面对刺绣断线、种植出芽率低等挑战，引导学生通过反复练习、请教改进，在克服困难中理解 “劳动创造价值” 的内涵，培育坚韧不拔的实践品格。

3.知识储备 表1-1

二、项目描述

校园百米蔷薇花墙不仅是春日盛景，更是孩子们可触摸、可探究的自然课堂。本项目以 “如何让蔷薇花墙成为跨学科学习的鲜活载体，打造一场属于我们的校园文化节？” 为核心驱动问题，引导学生化身 “蔷薇研究员”，开启从植物学到人文艺术的深度探索。

项目遵循 “观察记录 — 实践探究 — 协同共创 — 总结反思” 的研学路径，串联四大核心环节：

初识蔷薇：通过测量花墙尺寸（数学几何）、解剖花朵结构（科学探究）、搜集蔷薇诗词（语文积累），建立对蔷薇的多维认知。

创想转化：将知识转化为实践 —— 用数学比例调配蔷薇香水，按科学原理烘焙蔷薇点心，以艺术手法完成植物拓印、刺子绣创作，让劳动技能在手工制作中落地。

文化聚合：团队协作策划 “蔷薇文化节”，整合前期成果（美食、手办、诗词展板等），设计展览动线、撰写宣传文案，让每个孩子都成为文化节的策划者与主人翁；

反思生长：通过 “我的蔷薇日志” 记录探究心得，在 “做得好的地方 — 可改进之处” 的复盘讨论中，沉淀跨学科解决问题的经验。在这场沉浸式学习中，数学不再是抽象的公式（而是香水调配时的精准配比），科学不再是课本的文字（而是花瓣染色时的变量实验），艺术不再是孤立的技法（而是蔷薇意象与传统工艺的碰撞）。

最终，孩子们不仅能收获一场亲手打造的文化节，更能在 “做中学” 中涵养观察能力、协作精神与创新思维，让自然之美与学习之力在蔷薇花墙下共同绽放。

三、项目目标

1.价值体系

自然敬畏：通过持续观察蔷薇从萌芽、攀藤、开花到结果的完整生命周期，记录生长数据（如花期时长、花瓣数量变化），理解 “阳光、雨露与耐心等待” 对生命成长的意义，进而养成爱护校园绿植、践行生态保护的自觉行为。

文化认同：梳理蔷薇在古典诗词中的意象（如 “蔷薇带刺攀应懒，菡萏生泥玩亦难” 的坚韧象征），结合校园花墙的独特景致创作现代小诗，在 “传统与当下” 的对话中增强对校园文化的归属感，厚植文化自信。

劳动价值：亲历 “采摘花瓣制作产品（如香水、书签） — 文化节展示” 的全流程，在刺子绣断线重缝、烘焙失败重试等体验中，体会 “劳动不仅创造物质产品，更能沉淀审美与坚持” 的深层价值。

2.责任担当

校园共建：以小组为单位认领文化节专项任务 —— 自主设计展区主题（如 “蔷薇诗画区”“科创工坊区”），分工完成布展陈列、游客引导、现场清洁等工作，在实践中理解 “校园主人” 的权责内涵。

家庭联结：将蔷薇拓印图案与手写诗词结合，制作 “蔷薇家书” 明信片，引导留守儿童写下 “想对爸妈说的话”，通过邮寄传递思念，搭建 “自然之美 — 文字之情 — 家庭之暖” 的情感桥梁。

3.问题解决 表2-1

4.创意物化

产品迭代思维：建立 “设计 - 测试 - 改进” 的闭环意识 —— 针对香水留香短的问题，测试添加 5%/10% 甘油的效果并记录数据；针对拓印显色不均，对比不同水温（60℃/80℃）的植物色素析出量，形成可复制的改进方案。

知识产权意识：为原创作品设计专属标识，如在刺子绣作品绣上 “蔷薇物语・班级・姓名”，在明信片标注 “2025 校园蔷薇文化节限定”，理解 “原创署名” 的意义并形成保护意识。

四、驱动问题 表3-1

五、项目实施

1.项目设计思路

2.项目实施过程

第一阶段：活动准备阶段（2课时）

环节一：提出核心驱动问题——如何以跨学科融合为纽带，打造一场兼具科学内涵与人文美感的 “蔷薇物语” 校园文化节？（1课时）

学生探究：

（1）分组绘制 “我眼中的蔷薇花墙” 思维导图（颜色 / 形状 / 气味 / 联想）。

（2）辩论 “手机游戏 vs自然探索，哪个更有趣？”（记录关键词：虚拟沉浸、真实感官、持续吸引）。

教师指导：

（1）展示《蔷薇少女》等艺术史名作，引发美感共鸣。

（2）提供 “时间记录表”，统计每日手机使用与户外活动时长。

设计意图：通过认知冲突建立项目必要性，激活多感官体验。

环节二：分解驱动问题——蔷薇花期短，如何把蔷薇花留在校园？（1课时）

学生探究：

用“问题树”分解核心任务：

教师指导：

引入“设计思维五步骤”（共情→定义→构思→原型→测试）框架。

设计意图：培养系统性问题解决思维。

第二阶段：活动实施阶段（10课时）

环节一：了解蔷薇特点——观察校园蔷薇，掌握其结构与特点。

科学实验：

（1）解剖蔷薇花，记录萼片、花瓣、雄蕊、雌蕊数量分布。

（2）显微镜观察花粉形态。

数学实践：

（1）分组用步距法 + 卷尺法测量花墙面积，对比误差。

（2）随机抽样 10 株统计开花量，计算均值并绘制柱状图。

教师指导：

（1）提供《蔷薇科植物图鉴》，区分月季、玫瑰与蔷薇。

（2）示范 “三线表” 数据记录法。

设计意图：融合实证研究与量化分析，奠定跨学科基础。

环节二：制作蔷薇美食——科学设计并制作符合营养标准、造型美观的蔷薇主题美食。

，时长00:28

学生探究：

（1）科学控制变量：测试3种吉利丁用量（1.5g/2g/2.5g）对布丁凝固的影响。

（2）对比不同糖度（10%/15%/20%）对花酱保质期的影响。

数学建模：

（1）设计六瓣花模具（计算正六边形边长与面积关系）。

（2）核算成本（校园采摘 vs 市购价格对比）。

教师指导：

（1）强调酒精炉使用规范，演示 “水浴加热法”.

（2）讲解蔷薇花维生素 C 含量（≈柠檬的 1.5 倍）等营养学知识。

设计意图：在实操中理解比例与变量的科学意义。

环节三：创作蔷薇手办——用数学规律捕捉蔷薇自然美学并转化为艺术创作。

（1）刺子绣优化方案：针对布料颜色单一问题，用洋葱皮、茜草根、树皮染布，测试白矾 / 铁锈水等媒染剂对显色的影响。

（2）几何艺术深化：用 GeoGebra 设计分形蔷薇图案（迭代 3 次）；拍摄延时摄影记录花朵开合角度，分析规律。

教师指导：

（1）引入斐波那契数列在花瓣排列中的应用（3,5,8瓣规律）。介绍斐波那契数列在花瓣排列中的应用（3,5,8 瓣规律）。

（2）教授三分法、对角线构图等基础摄影技巧。

设计意图：用技术工具突破传统工艺限制，联结数学与自然美学。

，时长00:58

环节四：举办蔷薇文化节——策划并实施校园文化节，呈现项目成果。

（1）策展分工：表4-1

（2）参观者调研：设计5分制满意度问卷，统计“最受欢迎产品”。

（3）教师指导：制定《文化节安全预案》（人流控制/食品卫生）。邀请现场会嘉宾、家长、志愿者参与品鉴（强化家校联结）。

（4）设计意图：以产品为导向整合学习成果，培养社会协作能力。

第三阶段：活动总结与拓展（2课时）

环节一：项目总结反思：通过蔷薇花项目我们学到了什么？（1课时）

学生探究：

填写KWL表（已知/想知/学知）：表4-2

教师指导：

（1）组织 “失败品鉴会”，分析香水酒精味过浓（提纯时间不足）等问题及改进方案。

（2）提供 “反思量表”，从知识掌握、团队协作、创新实践维度开展自评与互评。

设计意图：梳理知识体系，培养复盘思维，促进实践到理论的升华。

环节二：可持续行动——如何让更多人关注校园的自然生态体系？（1课时）

学生提案：

（1）成立 “校园蔷薇护卫队”，轮值记录花期、病虫害。

（2）开发 “云上蔷薇园” 抖音号，发布科学小视频。

（3）设计 “蔷薇生态宣传册”，融合数据与诗句向低年级普及。

教师指导：

（1）指导护卫队规范记录，协助抖音号运营并审核内容。

（2）联系社区植物园，搭建校外实践平台。

设计意图：

推动项目学习转向常态化实践，强化责任感，传播生态意识。

六．项目评价 

1.项目三维度评价量规 表5-1

2.过程性评价量规（分阶段记录表）表5-2

3.发布会现场展示评价量规（自评及互评）表5-2

七、项目反思（深化解决方案）

从项目中，孩子们学会专注做事，体会到跨学科知识的运用与传统技艺的美感，收获了成就感与自信……

课程亮点：

1.真实问题闭环：从“沉迷手机”到“创作达人”的行为转变率达73%（基线调查数据）。

2.低成本创新：用树皮、洋葱皮、铁锈水等天然染料替代化学染料，成本降低 85%。

改进措施：表6-1

八、资源支持清单

1.工具包：

基础实验工具：食品级 PH 试纸（量程 1-14）、红外测温枪（精度 ±0.5℃）、10mL 刻度滴管（误差≤0.1mL）

手作材料：蔷薇花采摘工具（无菌剪刀、保鲜盒）、食品级模具（六瓣花造型）、天然染料原料（树皮/洋葱皮/自制铁锈水套装）、干花制作工具（干花压膜器/吸塑纸板/海绵垫/镊子）、蔷薇花拓印工具（明矾/锤子/胶带）、蔷薇香水制作工具（玻璃杯、滤纸、迷你香水瓶、95%的香水酒精）。

记录工具：实验数据记录本（含三线表模板）、数码摄像机（用于延时摄影）

2.社区资源：

专业指导：本地植物园园艺专家（花期每周 1 次现场指导植物养护）、非遗刺子绣传承人（2次教授基础针法）

场地支持：社区文化中心（提供大型展览场地）、校园蔷薇花墙周边区域（划定实验观察区）

3.数字资源：

教学平台：国家中小学智慧教育平台 “植物结构” VR 课（配套课后测验）、GeoGebra 数学软件（分形图案设计教程）

创作参考：抖音 “植物手作” 灵感库（筛选 30 个优质案例）、B 站 “蔷薇科植物栽培” 系列科普视频。

4.项目设计理念：以蔷薇为跨学科媒介，在 “做中学” 中实现三重转化：

知识转化：从数学比例概念到香水原料精确配比（误差≤2%）

情感转化：通过自然观察与创作，使日均户外活动时长增加 40 分钟（基于时间记录表数据）

文化转化：从个体手作到校园蔷薇文化 IP 打造（形成 5 类标志性作品）

本方案通过实验前后对照（如布丁配方变量测试）保障科学严谨性，依托团队协作任务强化留守儿童社会联结，借助 “护卫队” 机制实现成果长效运营，可根据实施反馈动态优化细节。

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