生物设计与植物科学：高等教育中STEAM教学法的演进与革新

《Quantitative Plant Biology》：Biodesign and plant sciences: Evolving STEAM pedagogies in higher education – CORRIGENDUM

本刊推荐：为革新高等教育模式，研究人员聚焦生物设计（Biodesign）与植物科学交叉领域，探索STEAM（科学、技术、工程、艺术、数学）教学法的实践路径。研究通过设计思维（Design Thinking）框架，构建了融合生物仿生学（Biomimicry）与生物技术教育的创新课程，为培养可持续发展未来人才提供了可复制的 pedagogy 范式。

　　

在当今高等教育领域，传统学科壁垒与可持续发展需求的矛盾日益凸显。随着全球气候变化、生物多样性丧失等挑战加剧，培养具备跨学科解决复杂问题能力的人才成为当务之急。STEAM（科学、技术、工程、艺术、数学）教育模式虽被广泛讨论，但在生命科学领域的实践仍缺乏系统性的教学框架。植物科学作为理解生命规律和应对环境挑战的关键学科，其与创新教育方法的结合尤显重要。

在此背景下，由Giovanna Danies、Santiago Ojeda-Ramírez、Carolina Obregón和Andrés Burbano组成的研究团队，在《Quantitative Plant Biology》发表了题为"Biodesign and plant sciences: Evolving STEAM pedagogies in higher education"的研究论文。该研究深入探讨了如何通过生物设计（Biodesign）这一创新方法论，将植物科学与STEAM教育理念有机融合，构建面向可持续发展未来的新型教学模式。

研究团队采用质性研究与案例分析的方法，重点考察了设计思维（Design Thinking）在生物技术教育中的实践路径。通过系统构建融合生物仿生学（Biomimicry）原理的教学活动，研究人员建立了以植物生物学为基础、以可持续发展为目标的教育框架。该研究特别关注艺术与科学在高等教育中的交叉融合，探索了创造性思维在解决复杂生物问题中的重要作用。

研究结果

教学框架构建

通过整合生物设计与植物科学知识体系，研究团队开发了具有层次性的STEAM教学框架。该框架以植物系统的生物学特性为起点，引导学生通过生物仿生学原理，将自然界的智慧转化为创新设计思路。研究显示，这种基于真实生物系统的方法显著提升了学生的跨学科思维能力。

设计思维实践路径

研究详细记录了设计思维五个阶段（共情、定义、构思、原型、测试）在植物科学教育中的具体应用。通过案例分析表明，以植物为灵感源的设计项目能够有效激发学生的创造性问题解决能力，特别是在可持续材料、能源系统等领域的应用表现出显著教学效果。

生物技术教育创新

论文重点探讨了如何将现代生物技术工具与设计思维相结合。研究发现，通过将基因编辑、合成生物学等前沿技术融入设计项目，学生能够更深入地理解植物生物学机制，同时掌握将生物技术转化为实际应用的创新方法。

可持续发展教育范式

研究提出了以可持续发展为目标的教育新范式。该范式强调通过植物科学教育培养学生的系统思维和环境责任感，为应对未来生态挑战提供了重要的人才培养路径。

研究结论与讨论

本研究通过系统整合生物设计与植物科学，建立了创新的STEAM教育框架。该框架不仅提供了具体的教学方法论，更重要的是构建了连接自然科学、工程技术、艺术设计的多维教育空间。研究表明，基于生物仿生学的设计思维训练能够有效培养学生的跨学科创新能力和系统思维水平。

论文特别强调了植物系统在STEAM教育中的独特价值。作为自然界最成功的"设计师"，植物通过亿万年的进化形成了高效的问题解决方案，这为人类应对可持续发展挑战提供了丰富的灵感来源。通过将植物生物学原理转化为创新设计语言，本研究为高等教育中的可持续发展教育提供了可操作的实施路径。

这项研究的重要意义在于，它打破了传统学科界限，为培养面向复杂未来的创新人才提供了理论支持和实践范例。研究所构建的教学框架不仅适用于植物科学专业，也可扩展到更广泛的生物科学教育领域，对高等教育改革具有重要参考价值。论文中提及的教学案例和方法论为全球范围内的STEAM教育实践者提供了可复制的模板，有望推动生物设计思维在可持续发展教育中的广泛应用。