李響 李春密

(天津師范大學(xué)物理與材料科學(xué)學(xué)院 天津 300387)(天津市青少年科技中心 天津 300192)(北京師范大學(xué)物理系 北京 100875)

關(guān)鍵字：高等院校 項(xiàng)目體驗(yàn)式 科普培訓(xùn) 館校結(jié)合

隨著科學(xué)和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，我國進(jìn)入了知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，社會(huì)向?qū)W習(xí)型社會(huì)轉(zhuǎn)型以提高全民素養(yǎng)，教育倡導(dǎo)素質(zhì)教育和終身教育以培養(yǎng)不斷適應(yīng)社會(huì)發(fā)展和具有終身學(xué)習(xí)能力的高素質(zhì)人才．此時(shí)，為彌補(bǔ)正式教育的不足，國家和社會(huì)將目光轉(zhuǎn)向了以科技場(chǎng)館為主的非正式教育，提出了“館校結(jié)合”的概念，并進(jìn)行了大量的中小學(xué)與科技館教育相結(jié)合的理論與實(shí)證研究，取得了一定的成效．高等院校除具有科學(xué)研究和人才培養(yǎng)的功能外，還具有社會(huì)服務(wù)和文化傳承的功能.此外高校的實(shí)驗(yàn)室和教學(xué)資源也能為科普推廣和國民素養(yǎng)的提升提供新的教育理念及培養(yǎng)模式，能從知識(shí)的掌握、自主研究能力的提高、內(nèi)部動(dòng)機(jī)的激發(fā)、自我教育與自我實(shí)現(xiàn)的完成、以及應(yīng)用知識(shí)解決生活中問題等方面全面提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)，完善“館校結(jié)合”的教育功能．

1 國內(nèi)外“館校結(jié)合”發(fā)展現(xiàn)狀概述

自20世紀(jì)90年代中期起，美國政府開始進(jìn)行教育改革，頒布了科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)促使科技館向新的教育標(biāo)準(zhǔn)靠攏改革教育及服務(wù)項(xiàng)目．同一時(shí)代，英國在小學(xué)開設(shè)科技教育課程，科技館為小學(xué)生提供科技啟蒙課程，并列入學(xué)校教學(xué)學(xué)時(shí)，同時(shí)開設(shè)教師培訓(xùn)課程．新加坡科學(xué)中心以教學(xué)大綱為依據(jù)設(shè)置多種培訓(xùn)和實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，每年對(duì)10多萬學(xué)生提供科普課程，成為校外青少年學(xué)習(xí)的重要基地．澳大利亞墨爾本科技館與中小學(xué)建立長(zhǎng)期的合作關(guān)系，為學(xué)生提供科學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行學(xué)習(xí)．日本科技館教學(xué)已經(jīng)成為學(xué)生重要的第二課堂，并設(shè)置了成體系的教學(xué)內(nèi)容[2].

我國在2006年首次由國家發(fā)放了“科技館活動(dòng)進(jìn)校園”的工作通知，開啟了“館校結(jié)合”相關(guān)理論和實(shí)踐的研究歷程．國內(nèi)很多學(xué)者對(duì)“館校結(jié)合”進(jìn)行了理論探討．有些學(xué)者分析了國內(nèi)外科技館教育與教學(xué)活動(dòng)相結(jié)合的現(xiàn)狀，總結(jié)其中存在的問題，建立了相應(yīng)的理論體系．有些學(xué)者對(duì)科技館的現(xiàn)有資源進(jìn)行研究，得出其可以對(duì)學(xué)生知識(shí)建構(gòu)產(chǎn)生積極影響的結(jié)論．還有一些學(xué)者認(rèn)為科技館和學(xué)校教育的結(jié)合促進(jìn)了科技館教學(xué)探究性的改革和提高，有利于科技館的發(fā)展．與此同時(shí)，許多科技館與高?？茖W(xué)教育專家進(jìn)行項(xiàng)目合作，開發(fā)與中小學(xué)科學(xué)課程有機(jī)結(jié)合的科普課程[3]．在實(shí)踐研究方面，當(dāng)前國內(nèi)有以下幾種形式的“館校結(jié)合”教學(xué)模式：

(1)展品“專題講解”，即以科普展品為中心的科學(xué)教育；

(2)科普活動(dòng)，即以《科學(xué)》課程為中心的科學(xué)教育課程體系建設(shè)；

(3)科學(xué)選修課，即以科學(xué)實(shí)驗(yàn)和展品講解互為輔助的科學(xué)課程建設(shè)[4]．

總結(jié)國內(nèi)外“館校結(jié)合”的研究現(xiàn)狀，可知針對(duì)中小學(xué)與博物館的結(jié)合較多，而與高校相關(guān)的研究多限于對(duì)課程的開發(fā)，實(shí)踐項(xiàng)目較少，在對(duì)于高?？蒲小?shí)驗(yàn)室及教學(xué)資源的利用方面還有待于進(jìn)一步的研究和提高．

2 在高等院校發(fā)展項(xiàng)目體驗(yàn)式科普培訓(xùn)模式探索

項(xiàng)目體驗(yàn)式教學(xué)是以某一生活中的現(xiàn)象作為項(xiàng)目研究主題，根據(jù)項(xiàng)目研究所需設(shè)置相應(yīng)的教學(xué)情境，讓學(xué)生在真實(shí)的情境中，在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行自主研究，在體驗(yàn)的過程中學(xué)生可以相互的交流討論，不斷地試誤和反思自己的錯(cuò)誤，對(duì)研究過程進(jìn)行合理化改進(jìn)，最終得出自己的研究結(jié)果．項(xiàng)目體驗(yàn)式教學(xué)對(duì)教學(xué)環(huán)境、指導(dǎo)教師、教學(xué)設(shè)計(jì)都有別于傳統(tǒng)課程的要求．作為科技館及中小學(xué)科普宣傳的補(bǔ)充，高校具有科研能力強(qiáng)、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地專業(yè)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備齊全、培訓(xùn)人員多等特點(diǎn)，因此整合高?？蒲小?shí)驗(yàn)室及教學(xué)資源，可以有效補(bǔ)充現(xiàn)有“館校結(jié)合”教學(xué)的不足．

項(xiàng)目體驗(yàn)式教學(xué)強(qiáng)調(diào)真實(shí)情境的設(shè)置、學(xué)生個(gè)性化發(fā)展的包容，學(xué)生親身參與自主研究的體驗(yàn)、相互協(xié)作與自我反思的過程．項(xiàng)目體驗(yàn)式教學(xué)具有親歷性、反思性、開放性、生成性、過程性、情感性和個(gè)性化的特點(diǎn)．同時(shí)也可以使學(xué)生同時(shí)完成符號(hào)認(rèn)知、邏輯思維和情感價(jià)值的三維體驗(yàn)，并完成從感官體驗(yàn)、反思性體驗(yàn)到高峰體驗(yàn)3個(gè)層次的體驗(yàn)過程．

2.1 體驗(yàn)式科普培訓(xùn)環(huán)境的設(shè)置

體驗(yàn)式科普培訓(xùn)不僅要為學(xué)生提供一個(gè)可以進(jìn)行自主科學(xué)探究的環(huán)境基礎(chǔ)[5]，還要能夠自然地引導(dǎo)個(gè)體差異的學(xué)生進(jìn)行科學(xué)體驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生選擇正確的體驗(yàn)方法，協(xié)助學(xué)生完成體驗(yàn)過程，確保學(xué)生在開放的環(huán)境中進(jìn)行交流，并不斷地完善研究成果．

因此，在設(shè)置教學(xué)環(huán)境時(shí)，采用便于學(xué)生進(jìn)行小組交流的方桌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)置，并依據(jù)每次體驗(yàn)項(xiàng)目的不同，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)提供不同的體驗(yàn)用具和場(chǎng)景，由投影給出不同的場(chǎng)景，每個(gè)實(shí)驗(yàn)桌放置不同的體驗(yàn)工具，每個(gè)小組配有專門培訓(xùn)過的進(jìn)行項(xiàng)目體驗(yàn)輔導(dǎo)的本科生或研究生為體驗(yàn)者進(jìn)行方法的指導(dǎo)，并確保體驗(yàn)證能夠順利完成體驗(yàn)，小組內(nèi)成員可以隨時(shí)討論交流，小組間可以通過小組匯報(bào)的形式進(jìn)行組間的交流與討論，以便體驗(yàn)者不斷地反思自我，完善研究過程與結(jié)果，完滿地完成項(xiàng)目體驗(yàn)過程，教學(xué)環(huán)境及實(shí)驗(yàn)資源如圖1所示．

圖1 教學(xué)環(huán)境及實(shí)驗(yàn)資源

2.2 學(xué)生心理環(huán)境的組織

體驗(yàn)者的情感、態(tài)度、個(gè)性等一直伴隨著整個(gè)體驗(yàn)的過程，因此，必須引導(dǎo)學(xué)生營(yíng)造出恰當(dāng)?shù)男睦憝h(huán)境，才能有效地保證體驗(yàn)者在整個(gè)過程中積極地參與到體驗(yàn)過程中．教師和輔導(dǎo)者要積極引導(dǎo)體驗(yàn)者具有頑強(qiáng)、包容、平和、安全、民主和友善的心理狀態(tài)，才能保證體驗(yàn)者能夠戰(zhàn)勝各種困難，認(rèn)真地與人交流和反思、不斷地進(jìn)行試誤、糾錯(cuò)與完善，從而完成項(xiàng)目體驗(yàn)．因此，面對(duì)不同的項(xiàng)目課題和受眾群體，會(huì)改變環(huán)境的設(shè)置以促進(jìn)學(xué)生心理環(huán)境的組織．例如，在研究生活中的靜電項(xiàng)目體驗(yàn)式活動(dòng)中，將桌子圍城圓形，便于學(xué)生體驗(yàn)和觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，進(jìn)行討論和自主研究，生活中體驗(yàn)科普培訓(xùn)活動(dòng)如圖2所示．

圖2 生活中的靜電項(xiàng)目體驗(yàn)科普培訓(xùn)活動(dòng)

2.3 課程的設(shè)置

課程的設(shè)置主要依據(jù)STEM教育理念作為課程設(shè)置的核心思想，選擇生活中的真實(shí)情境和問題作為項(xiàng)目的研究主題，將新科技融入到項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中，讓體驗(yàn)者能夠在學(xué)習(xí)綜合的應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決身邊問題的同時(shí)，感受新科技對(duì)生活的促進(jìn)和影響．

課程的設(shè)置首先確定的是研究項(xiàng)目的主要內(nèi)容，分析和總結(jié)項(xiàng)目涉及的知識(shí)與技能，確定教學(xué)目標(biāo)，選擇合適的項(xiàng)目體驗(yàn)所需實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)教學(xué)過程和教學(xué)情境，進(jìn)行課程實(shí)踐，在實(shí)踐的過程中對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)行評(píng)價(jià)，反思教學(xué)，進(jìn)行完善，課程設(shè)置流程如圖3所示．

圖3 課程設(shè)置流程圖

(1)項(xiàng)目的選擇.在項(xiàng)目的選擇中要綜合地選擇知識(shí)內(nèi)容，確定知識(shí)與知識(shí)之間的聯(lián)系，找到知識(shí)在生活中的應(yīng)用，以此為題進(jìn)行項(xiàng)目的設(shè)計(jì)．

(2)項(xiàng)目的設(shè)計(jì).根據(jù)所選的項(xiàng)目，選擇真實(shí)的生活情境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)景的設(shè)置，讓學(xué)生能夠身臨其境地感受項(xiàng)目蘊(yùn)含的問題．選擇合適的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)工具，包括生活中實(shí)例的展示，自制實(shí)驗(yàn)器材的設(shè)計(jì)，以及體驗(yàn)新科技的3D打印機(jī)，VR，AR技術(shù)等，以便讓學(xué)生能夠親自動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的體驗(yàn)．根據(jù)建構(gòu)主義理論，設(shè)計(jì)階梯式的問題引導(dǎo)學(xué)生浸入體驗(yàn)過程，不斷地對(duì)體驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行探究、感悟與反思．

(3)項(xiàng)目體驗(yàn)式教學(xué)效果的評(píng)價(jià).采用過程性+結(jié)果性的評(píng)價(jià)方式進(jìn)行評(píng)價(jià)．項(xiàng)目體驗(yàn)的過程中，學(xué)生在項(xiàng)目的完成過程中回答項(xiàng)目中的問題，書寫項(xiàng)目完成報(bào)告，完成自我學(xué)習(xí)過程的評(píng)價(jià)，在項(xiàng)目完成后，進(jìn)行匯報(bào)交流，完成結(jié)果性評(píng)價(jià)．

2.4 課程的實(shí)施和評(píng)價(jià)

項(xiàng)目體驗(yàn)式科普培訓(xùn)課程的實(shí)施過程，需要在真實(shí)而平等的教學(xué)環(huán)境中引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主的研究，在指導(dǎo)教師的引導(dǎo)下，學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目中階梯式的問題設(shè)置，完成項(xiàng)目體驗(yàn)過程，如圖4所示.在自主研究及與其他人相互協(xié)作和討論的過程中，學(xué)生完成自我知識(shí)體系建構(gòu)的意義學(xué)習(xí)，在真實(shí)情境的體驗(yàn)中激發(fā)內(nèi)部學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)[6]，在項(xiàng)目的體驗(yàn)中完成自主研究能力的提高，進(jìn)行自我教育，完成自我實(shí)現(xiàn)，最終完成綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決生活中問題的能力的培養(yǎng)，體驗(yàn)科普培訓(xùn)的實(shí)施過程如圖4所示．

圖4 項(xiàng)目體驗(yàn)式科普培訓(xùn)過程的實(shí)施過程

3 實(shí)證案例分析

本文的案例選取“生活中的靜電現(xiàn)象”進(jìn)行分析說明．教學(xué)對(duì)象為初一學(xué)生，學(xué)習(xí)過《科學(xué)》課程，對(duì)靜電現(xiàn)象有一些了解，具備具有目的性、持久性和精確性的觀察能力、初步的邏輯推理能力等，能夠簡(jiǎn)單地運(yùn)用科學(xué)方法進(jìn)行研究，并概括出研究結(jié)論．因此，選取以實(shí)驗(yàn)探究為主的項(xiàng)目體驗(yàn)式科普培訓(xùn)模式進(jìn)行課程設(shè)置．

教學(xué)資源：視頻、手搖起電機(jī)、范式起電機(jī)、橡膠棒、玻璃棒、毛皮、絲綢、尖端放電演示儀、靜電除塵演示儀、靜電植絨演示儀、靜電屏蔽演示儀．

教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施如下.

第一階段：創(chuàng)設(shè)情境

教師請(qǐng)學(xué)生列舉生活中靜電現(xiàn)象的實(shí)際例子，并播放相關(guān)的視頻，視頻內(nèi)容包括避雷針、靜電風(fēng)、火電廠的靜電除塵系統(tǒng)、靜電植絨等視頻內(nèi)容．同時(shí)請(qǐng)學(xué)生參與靜電屏蔽實(shí)驗(yàn)，感受人被關(guān)在靜電屏蔽籠中時(shí)，即使籠子外面布滿了電，里面的同學(xué)也不會(huì)又觸電的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，通過籠子與導(dǎo)電棒之間產(chǎn)生的電火花，增加學(xué)生視覺的震撼效果，再體驗(yàn)怒發(fā)沖冠的實(shí)驗(yàn)過程，感受毛發(fā)直立的驚喜，最后用塑料尺摩擦頭發(fā)去感受生活中的靜電現(xiàn)象，感受日常生活中隨處可見的靜電現(xiàn)象．在視覺和感知覺的作用下，學(xué)生的研究興趣被激發(fā)，提出了本次活動(dòng)的研究主題——靜電是如何產(chǎn)生的，并積極主動(dòng)地開始進(jìn)行項(xiàng)目體驗(yàn)．

第二階段：項(xiàng)目體驗(yàn)

學(xué)生每5人分成一組，進(jìn)行項(xiàng)目體驗(yàn)．結(jié)合教師為大家準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)器材和相關(guān)文字資料，設(shè)計(jì)研究方案，并進(jìn)行組內(nèi)分工．經(jīng)過資料搜集、實(shí)驗(yàn)器材分析、小組內(nèi)討論、與教師、輔導(dǎo)員的討論后，草擬出研究方案和研究方法，進(jìn)行組間匯報(bào)交流，互相尋找問題，提出改進(jìn)意見．

確定研究方案和方法后，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，觀察與記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析總結(jié)出實(shí)驗(yàn)結(jié)論．進(jìn)行結(jié)果分析匯報(bào)，發(fā)現(xiàn)問題，重新實(shí)踐探究，再次總結(jié)結(jié)論，書寫研究報(bào)告，進(jìn)行小組總結(jié)匯報(bào)．

第三階段：項(xiàng)目評(píng)價(jià)

教師和輔導(dǎo)員對(duì)學(xué)生研究過程和結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，完成對(duì)“靜電是如何產(chǎn)生”的問題的解答，完善學(xué)生觀察能力、科學(xué)研究能力、與人協(xié)作等能力的發(fā)展．最后通過演示避雷針、靜電滾筒、靜電風(fēng)吹蠟燭、靜電除塵、靜電植絨等實(shí)驗(yàn)加深學(xué)生對(duì)知識(shí)本質(zhì)的理解．

4 小結(jié)

項(xiàng)目體驗(yàn)式科普培訓(xùn)可以讓不同層次的學(xué)生在項(xiàng)目探究活動(dòng)中感知、領(lǐng)悟、學(xué)習(xí)、反思和創(chuàng)新，包容了學(xué)生的個(gè)性發(fā)展．學(xué)生在相應(yīng)的情境中，不僅親身經(jīng)歷了知識(shí)探究和形成的過程，完善了知識(shí)體系，建構(gòu)了應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，同時(shí)在此過程中獲得了情感的提升，平衡了科學(xué)知識(shí)與實(shí)際生活的關(guān)系，促進(jìn)了人與人之間的協(xié)作發(fā)展．而高等院校具備進(jìn)行項(xiàng)目體驗(yàn)式科普培訓(xùn)的科研能力、人力及場(chǎng)地，是科技館和中小學(xué)的有效補(bǔ)充，完善了“館校結(jié)合”的模式．