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        基于展品資源,引進(jìn)STEM教育理念,對接課標(biāo)
        ——科技館 “館校結(jié)合”項(xiàng)目開發(fā)的思考與實(shí)踐

        2019-04-26 08:18:06周文婷
        自然科學(xué)博物館研究 2019年1期
        關(guān)鍵詞:科學(xué)課科技館展品

        周文婷

        伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,我們?nèi)找嬉匈嚨目茖W(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)這四個(gè)領(lǐng)域的內(nèi)容,已滲入社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活的方方面面,而這些內(nèi)容同我國2017年頒布的 《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》(以下簡稱 《小學(xué)科學(xué)課標(biāo)》)中的物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球科學(xué)、工程和技術(shù)四大學(xué)科領(lǐng)域基本吻合。本文以廈門科技館為例,在館本課程開發(fā)的背景下深入探討如何開發(fā)STEM教育活動(dòng),旨在開發(fā)既有科技館特色、又能與 《小學(xué)科學(xué)課標(biāo)》對接的科學(xué)教育新模式。

        一、STEM教育開發(fā)的特征及 《小學(xué)科學(xué)課標(biāo)》的目標(biāo)

        2013年在美國 《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》中,STEM教育被正式納入美國科學(xué)教育體系,成為科學(xué)教育的重要載體和模式。而美國2011年發(fā)布的 《K-12科學(xué)教育框架:實(shí)踐、跨學(xué)科概念和核心概念》(以下簡稱 《框架》)是編制新的科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ),《框架》強(qiáng)調(diào)科學(xué)學(xué)習(xí)應(yīng)以核心概念為主線,實(shí)現(xiàn) “科學(xué)與工程實(shí)踐”“跨學(xué)科概念”和 “學(xué)科核心概念” (合稱 “三個(gè)維度”) 三者之間的緊密整合。[1]完整的STEM課程,應(yīng)是基于現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際問題,以工程設(shè)計(jì)過程為主導(dǎo),提出自己的解決思路,同時(shí)框架中 “三個(gè)維度”的支撐也不可或缺。

        (一)“科學(xué)與工程實(shí)踐”的本質(zhì)

        “科學(xué)與工程實(shí)踐”是對 “探究式學(xué)習(xí)”的發(fā)展與深化,并形成了 “基于探究的實(shí)踐”[2]或“基于實(shí)踐的探究式學(xué)習(xí)”[3],是 《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》的核心教育理念之一。而目前國內(nèi)的STEM教育項(xiàng)目往往只關(guān)注 “實(shí)踐”而忽視 “探究”,有的甚至誤以為美國科學(xué)教育現(xiàn)在已用“實(shí)踐”取代了 “探究”,忽視了STEM教育的核心理念 “基于實(shí)踐的探究式學(xué)習(xí)”,做成了 “規(guī)定動(dòng)作、固定套路”的 “實(shí)踐項(xiàng)目”,學(xué)生實(shí)際上是實(shí)驗(yàn)操作員、裝配工,本質(zhì)上仍是灌輸式教育。

        (二)“學(xué)科核心概念”與 “跨學(xué)科概念”的引入

        “學(xué)科核心概念”引進(jìn)并貫穿于STEM教育之中,可有效地防止知識碎片化,是幫助學(xué)生更好地進(jìn)行學(xué)科知識體系建構(gòu)的關(guān)鍵;關(guān)注核心 “科學(xué)概念”是當(dāng)前國際科學(xué)教育的大趨勢。

        相較 “學(xué)科核心概念”, “跨學(xué)科概念”因包含更多的科學(xué)方法、科學(xué)態(tài)度及科學(xué)思想,更加適用于各學(xué)科,甚至是社會(huì)生活。這與國內(nèi)外科學(xué)傳播界近十幾年來強(qiáng)調(diào)科學(xué)方法、科學(xué)態(tài)度、科學(xué)精神、科學(xué)思想傳播的發(fā)展趨勢,是完全一致的。

        (三)中國 《小學(xué)科學(xué)課標(biāo)》的目標(biāo)

        《小學(xué)科學(xué)課標(biāo)》提出,科學(xué)課是一門 “綜合性課程”和 “實(shí)踐性課程”,倡導(dǎo)以探究式學(xué)習(xí)為主的多樣化學(xué)習(xí)方式,并將 “科學(xué)探究”作為第二層教學(xué)目標(biāo),與 “科學(xué)知識”“科學(xué)態(tài)度” “科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境”共同組成了“四維教學(xué)目標(biāo)”,[4]而且在 “四維教學(xué)目標(biāo)”中分別包含有 “跨學(xué)科概念”和 “學(xué)科核心概念”的元素,并將STEM作為重要的教學(xué)方法。由此可見,中國 《小學(xué)科學(xué)課標(biāo)》不僅仍將 “探究式學(xué)習(xí)”作為教育理念、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方法的主線之一,而且一定程度上體現(xiàn)了美國 《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》中的 “三個(gè)維度”。

        二、科技館 “館校結(jié)合”項(xiàng)目

        科技館教育與學(xué)校教育最大的區(qū)別在于教學(xué)載體的不同,學(xué)校以教材作為載體,而在科技館中,觀眾通過展品輔導(dǎo)等方式體驗(yàn)及觀察現(xiàn)象,將前人的科學(xué)實(shí)踐轉(zhuǎn)化為以學(xué)習(xí)為目的的科學(xué)探究。這種認(rèn)知和體驗(yàn)使科技館展品為觀眾提供了一種 “基于實(shí)物的體驗(yàn)” “基于實(shí)踐的探究”的學(xué)習(xí)方式,從而使觀眾從中獲得直接經(jīng)驗(yàn),這是學(xué)校和其它科學(xué)教育、科學(xué)傳播機(jī)構(gòu)及其傳播載體所難以取代的。[5]因此,科技館展品的教育效果,應(yīng)從 “基于實(shí)物的體驗(yàn)”“基于實(shí)踐的探究”及 “多樣化學(xué)習(xí)”中產(chǎn)生,同時(shí)這也是在館校結(jié)合中開發(fā)教育活動(dòng)的基本目標(biāo)與設(shè)計(jì)思路。這既符合了學(xué)校與學(xué)生的需求,也體現(xiàn)了當(dāng)代的先進(jìn)科學(xué)教育理念與教學(xué)方法,同時(shí)符合科技館與科學(xué)教育發(fā)展的大趨勢。

        借助科技館這個(gè)校外教育的平臺,通過展品、科學(xué)表演、科技制作及科學(xué)實(shí)驗(yàn)等形式,將課本中原本枯燥、抽象的知識進(jìn)行生動(dòng)、直觀地呈現(xiàn);并突破校內(nèi)教育帶給學(xué)生的封閉的學(xué)科思維體系,將多學(xué)科的理論知識投射到具體的、帶有實(shí)踐性的問題解決層面。

        (一)廈門科技館館本課程的內(nèi)容設(shè)計(jì)

        根據(jù) 《小學(xué)科學(xué)課標(biāo)》,廈門科技館圍繞主要概念的建構(gòu)和各年級段知識目標(biāo)之間的聯(lián)系進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì),培養(yǎng)學(xué)生分析問題、動(dòng)手探究的能力和綜合運(yùn)用多學(xué)科知識解決實(shí)際問題的能力,加深其對自然科學(xué)學(xué)科的認(rèn)知和理解。

        1.課程設(shè)計(jì)思路

        蘇教版的小學(xué)科學(xué)教材第五、六冊的內(nèi)容涵蓋了天文學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、電磁學(xué)、生理學(xué)、機(jī)械工程、生物學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)八個(gè)主題的課程內(nèi)容,而這些內(nèi)容均能在廈門科技館找到對應(yīng)展品。將展覽資源與科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)對接,設(shè)計(jì)活動(dòng)、提供場地滿足師生的教學(xué)需求,則能夠吸引和鼓勵(lì)更多的學(xué)校師生在學(xué)期中走進(jìn)場館,也提高了科技館教育資源利用率。[6]

        首先,在每個(gè)主題課程中,讓學(xué)生在充分了解科技館展品的基礎(chǔ)上自由分組和選擇課題。不同主題既有基于展品的研究,又包含一定難度的探究項(xiàng)目,這個(gè)過程能夠充分讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐。

        其次,通過科技輔導(dǎo)員的學(xué)習(xí)情境設(shè)置引導(dǎo),學(xué)生進(jìn)行自主探究、設(shè)計(jì)組裝后,將某一學(xué)科的單一知識點(diǎn)相互銜接,擴(kuò)展豐富成某一學(xué)科的知識脈絡(luò)。

        最后,在學(xué)生擴(kuò)展學(xué)習(xí)的過程中,不僅有科學(xué)知識的學(xué)習(xí),在探究中運(yùn)用數(shù)學(xué)分析能力,在設(shè)計(jì)組裝過程中對技術(shù)方法和工程思維的理解和運(yùn)用,同樣是對探究精神、創(chuàng)新意識和綜合實(shí)踐能力的培養(yǎng)和提升。

        2.課程內(nèi)容體系

        在開發(fā) 《科技館與它的孩子們》系列館校結(jié)合教育活動(dòng)項(xiàng)目①本項(xiàng)目獲2018年 “第四屆科普場館科學(xué)教育項(xiàng)目展評”二等獎(jiǎng)。時(shí),我們通過對廈門市小學(xué)科學(xué)課程的前期調(diào)研,選取了8大主題作為項(xiàng)目的課程內(nèi)容 (見表1)。

        (二)廈門科技館館本課程的教學(xué)策略

        那么,如何能夠更真實(shí)地將課程內(nèi)容同《小學(xué)科學(xué)課標(biāo)》中的 “四維教學(xué)目標(biāo)”結(jié)合,下文將以 《消化大冒險(xiǎn)》主題課程為例,簡單介紹教學(xué)過程。

        1.學(xué)情分析,確定教學(xué)目標(biāo)

        課程結(jié)合蘇教版 《科學(xué)》三年級上冊 《我眼中的生命世界》和四年級上冊 《吃的學(xué)問》兩節(jié)課中的知識點(diǎn),依托于科技館人與健康主題展區(qū)中 “自助餐桌” “食物消化旅行” “食物消化工廠” “保護(hù)消化道黏膜”,通過展品深度體驗(yàn),結(jié)合已有知識經(jīng)驗(yàn),理解 “食物中六大營養(yǎng)素及特點(diǎn)”“人體消化系統(tǒng)及消化過程”的知識點(diǎn),學(xué)會(huì)簡單的 “蛋糕烘焙”技能,理解“健康飲食”“膳食搭配”的概念。

        2.結(jié)合展品,構(gòu)建學(xué)習(xí)情境

        引入:通過科普短片 《誰偷走了六大營養(yǎng)素》提出幾個(gè)概念,讓學(xué)生回顧已學(xué)過的知識點(diǎn) “六大營養(yǎng)素”,并提出問題 “如何獲取營養(yǎng)素” “為什么會(huì)失去營養(yǎng)素”;引導(dǎo)學(xué)生通過“自助餐桌”,設(shè)計(jì)午餐,并記錄展品分析出來的食物營養(yǎng)元素;學(xué)生在分享飲食習(xí)慣中進(jìn)一步討論如何營養(yǎng)均衡;引導(dǎo)學(xué)生得出 “營養(yǎng)攝入來源于食物”。

        探究:在學(xué)生認(rèn)知概念的基礎(chǔ)上,進(jìn)行進(jìn)一步實(shí)踐探究——鑒別食物中的營養(yǎng)元素。學(xué)生分組挑選牛奶、水果、堅(jiān)果、雞蛋等食物,以小組為單位利用維生素試紙、雙縮脲試劑、碘酒等檢測所挑選食物中包含的營養(yǎng)素;進(jìn)而根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)歸納出六大營養(yǎng)素的食物種類,達(dá)到“知識用于生活”的作用。

        深化:觀看科普劇 《草莓蛋糕小姐的旅行》,提出問題 “為什么小男孩最后獲得了力量”,組織學(xué)生討論 “食物如何轉(zhuǎn)化為身體能量”,進(jìn)入課程的重點(diǎn)部分—— “理解消化系統(tǒng)”。

        該階段主要培養(yǎng)學(xué)生討論和發(fā)現(xiàn)問題的學(xué)習(xí)方式,輔導(dǎo)員引導(dǎo)學(xué)生按照觀察→發(fā)現(xiàn)→提問的脈絡(luò)帶有思考性地感受體驗(yàn)展品,對過程中獲取的信息進(jìn)一步通過實(shí)踐獲得經(jīng)驗(yàn)。這是一個(gè)猜測、歸納再到印證的思維歷程,在這個(gè)階段,學(xué)生將經(jīng)歷探究解決科學(xué)問題、形成科學(xué)觀點(diǎn)、發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律的全過程。

        3.問題記錄,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想

        “理解消化系統(tǒng)”是本次活動(dòng)中的重難點(diǎn),既要掌握消化器官的物理作用,又要理解物理

        作用背后的生物功能;這需要學(xué)生加強(qiáng)親身實(shí)踐。

        表1 廈門科技館 《科技館與它的孩子們》課程安排表

        觀察:組織學(xué)生進(jìn)行食物分享并食用,在分享食物的過程中引導(dǎo)學(xué)生感受撕扯食物、咀嚼、分泌唾液、經(jīng)過食道到達(dá)胃等可以通過感知的過程,通過自身體驗(yàn)和觀察加深理解。

        體驗(yàn):進(jìn)入展廳體驗(yàn)展品,同時(shí)從宏觀和微觀的角度完成消化過程的體驗(yàn),并觀察展品中設(shè)置的細(xì)節(jié),如:牙齒結(jié)構(gòu)、胃蠕動(dòng)、小腸絨毛等。在此過程中輔導(dǎo)員在展品中隱藏線索道具,學(xué)生通過尋找線索能夠了解到食物進(jìn)入各個(gè)器官的狀態(tài);引導(dǎo)學(xué)生理解每個(gè)器官的功能。

        實(shí)驗(yàn):在教室中組織學(xué)生帶著問題進(jìn)行選擇性實(shí)驗(yàn),例如對哪個(gè)消化器官的功能無法理解,則提出申請進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)完成理解。舉例——胃液消化:通過鹽酸環(huán)境模擬胃液,組織學(xué)生觀察食糜進(jìn)入胃液后的消化過程,進(jìn)一步拓展學(xué)習(xí)常見胃病的處理方式。

        拓展:當(dāng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,可組織學(xué)生討論各自的飲食習(xí)慣,普及健康飲食的生活方式;并進(jìn)入動(dòng)手環(huán)節(jié),將前段學(xué)習(xí)的知識應(yīng)用到實(shí)際中。

        該階段學(xué)生帶著體驗(yàn)展品后獲取的信息及問題轉(zhuǎn)入課程動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的環(huán)節(jié),以小組的形式開展有利于培養(yǎng)學(xué)生合作與分工的意識,并對實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的問題做進(jìn)一步的探究,同時(shí)在實(shí)驗(yàn)過程中將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄于《學(xué)習(xí)記錄單》中,小組發(fā)散性討論思考課程實(shí)驗(yàn)得出的科學(xué)內(nèi)涵;在這個(gè)過程中體驗(yàn)和累積認(rèn)知世界的經(jīng)驗(yàn),提高科學(xué)能力,培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度,學(xué)習(xí)與同伴的交流、交往和合作。

        4.生活應(yīng)用,分享總結(jié)思考

        這個(gè)部分是最受學(xué)生歡迎的部分,由此也可見學(xué)生相對于課堂更加熱衷 “知識轉(zhuǎn)化為生活應(yīng)用”的實(shí)踐。

        應(yīng)用:讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)一份 “健康蛋糕”的配方。分組,通過之前課程的所獲所得,調(diào)整教師提供的配方,如減少油量、木糖醇替換白砂糖等方法,形成自己的烘焙方案并實(shí)踐。

        交流:分享交流在本次課程中獲取的重要知識點(diǎn)以及課程知識在生活中的應(yīng)用,并倡導(dǎo)學(xué)生對學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)的問題做進(jìn)一步的質(zhì)疑。學(xué)生在課程學(xué)習(xí)結(jié)束后,在 《學(xué)習(xí)記錄單》的最后提出自己的看法,表達(dá)自己的感受,可以對未能完成的課程問題進(jìn)行進(jìn)一步的探究。

        最后,盡量引導(dǎo)學(xué)生回顧整個(gè)活動(dòng)過程,能夠理解 “技術(shù)”的產(chǎn)生,“科學(xué)”的進(jìn)步,思考它們之間的相互作用和相互關(guān)系。

        四、結(jié)語

        STEM教育活動(dòng)對于科技館來說,無論對于促進(jìn)科學(xué)普及還是提升科技館教育職能都極為重要?;仡^來看,目前我國大多數(shù)STEM教育項(xiàng)目是否具有 “基于實(shí)踐的探究式學(xué)習(xí)”,是否有“跨學(xué)科概念”,是否有各學(xué)科的 “核心概念”,缺乏統(tǒng)一的衡量標(biāo)準(zhǔn)。所以,這類研究能夠更有效地幫助我們理清STEM、 《小學(xué)科學(xué)課標(biāo)》、科技館展品三者的關(guān)系,并在它們的要素與特征之間找到契合點(diǎn),形成項(xiàng)目開發(fā)目標(biāo)與設(shè)計(jì)思路。同時(shí),科技館只有堅(jiān)持 “基于實(shí)物的體驗(yàn)”和 “基于實(shí)踐的探究”,才能為學(xué)校提供不同于課堂教學(xué)的學(xué)習(xí)方式與 “直接經(jīng)驗(yàn)”,才能發(fā)揮自身展品資源優(yōu)勢與教育特長。

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