在高校中發(fā)展項目體驗式科普培訓的探討*

李響 李春密

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

關(guān)鍵字：高等院校 項目體驗式 科普培訓 館校結(jié)合

隨著科學和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，我國進入了知識經(jīng)濟時代，社會向?qū)W習型社會轉(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)社會發(fā)展和具有終身學習能力的高素質(zhì)人才．此時，為彌補正式教育的不足，國家和社會將目光轉(zhuǎn)向了以科技場館為主的非正式教育，提出了“館校結(jié)合”的概念，并進行了大量的中小學與科技館教育相結(jié)合的理論與實證研究，取得了一定的成效．高等院校除具有科學研究和人才培養(yǎng)的功能外，還具有社會服務(wù)和文化傳承的功能.此外高校的實驗室和教學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，能從知識的掌握、自主研究能力的提高、內(nèi)部動機的激發(fā)、自我教育與自我實現(xiàn)的完成、以及應(yīng)用知識解決生活中問題等方面全面提升學生的綜合素養(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90年代中期起，美國政府開始進行教育改革，頒布了科學教育標準促使科技館向新的教育標準靠攏改革教育及服務(wù)項目．同一時代，英國在小學開設(shè)科技教育課程，科技館為小學生提供科技啟蒙課程，并列入學校教學學時，同時開設(shè)教師培訓課程．新加坡科學中心以教學大綱為依據(jù)設(shè)置多種培訓和實驗活動，每年對10多萬學生提供科普課程，成為校外青少年學習的重要基地．澳大利亞墨爾本科技館與中小學建立長期的合作關(guān)系，為學生提供科學實驗進行學習．日本科技館教學已經(jīng)成為學生重要的第二課堂，并設(shè)置了成體系的教學內(nèi)容[2].

我國在2006年首次由國家發(fā)放了“科技館活動進校園”的工作通知，開啟了“館校結(jié)合”相關(guān)理論和實踐的研究歷程．國內(nèi)很多學者對“館校結(jié)合”進行了理論探討．有些學者分析了國內(nèi)外科技館教育與教學活動相結(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．有些學者對科技館的現(xiàn)有資源進行研究，得出其可以對學生知識建構(gòu)產(chǎn)生積極影響的結(jié)論．還有一些學者認為科技館和學校教育的結(jié)合促進了科技館教學探究性的改革和提高，有利于科技館的發(fā)展．與此同時，許多科技館與高?？茖W教育專家進行項目合作，開發(fā)與中小學科學課程有機結(jié)合的科普課程[3]．在實踐研究方面，當前國內(nèi)有以下幾種形式的“館校結(jié)合”教學模式：

(1)展品“專題講解”，即以科普展品為中心的科學教育；

(2)科普活動，即以《科學》課程為中心的科學教育課程體系建設(shè)；

(3)科學選修課，即以科學實驗和展品講解互為輔助的科學課程建設(shè)[4]．

總結(jié)國內(nèi)外“館校結(jié)合”的研究現(xiàn)狀，可知針對中小學與博物館的結(jié)合較多，而與高校相關(guān)的研究多限于對課程的開發(fā)，實踐項目較少，在對于高?？蒲小嶒炇壹敖虒W資源的利用方面還有待于進一步的研究和提高．

2 在高等院校發(fā)展項目體驗式科普培訓模式探索

項目體驗式教學是以某一生活中的現(xiàn)象作為項目研究主題，根據(jù)項目研究所需設(shè)置相應(yīng)的教學情境，讓學生在真實的情境中，在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行自主研究，在體驗的過程中學生可以相互的交流討論，不斷地試誤和反思自己的錯誤，對研究過程進行合理化改進，最終得出自己的研究結(jié)果．項目體驗式教學對教學環(huán)境、指導(dǎo)教師、教學設(shè)計都有別于傳統(tǒng)課程的要求．作為科技館及中小學科普宣傳的補充，高校具有科研能力強、實驗場地專業(yè)、實驗設(shè)備齊全、培訓人員多等特點，因此整合高校科研、實驗室及教學資源，可以有效補充現(xiàn)有“館校結(jié)合”教學的不足．

項目體驗式教學強調(diào)真實情境的設(shè)置、學生個性化發(fā)展的包容，學生親身參與自主研究的體驗、相互協(xié)作與自我反思的過程．項目體驗式教學具有親歷性、反思性、開放性、生成性、過程性、情感性和個性化的特點．同時也可以使學生同時完成符號認知、邏輯思維和情感價值的三維體驗，并完成從感官體驗、反思性體驗到高峰體驗3個層次的體驗過程．

2.1 體驗式科普培訓環(huán)境的設(shè)置

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

因此，在設(shè)置教學環(huán)境時，采用便于學生進行小組交流的方桌進行實驗臺的設(shè)置，并依據(jù)每次體驗項目的不同，在實驗室內(nèi)提供不同的體驗用具和場景，由投影給出不同的場景，每個實驗桌放置不同的體驗工具，每個小組配有專門培訓過的進行項目體驗輔導(dǎo)的本科生或研究生為體驗者進行方法的指導(dǎo)，并確保體驗證能夠順利完成體驗，小組內(nèi)成員可以隨時討論交流，小組間可以通過小組匯報的形式進行組間的交流與討論，以便體驗者不斷地反思自我，完善研究過程與結(jié)果，完滿地完成項目體驗過程，教學環(huán)境及實驗資源如圖1所示．

圖1 教學環(huán)境及實驗資源

2.2 學生心理環(huán)境的組織

體驗者的情感、態(tài)度、個性等一直伴隨著整個體驗的過程，因此，必須引導(dǎo)學生營造出恰當?shù)男睦憝h(huán)境，才能有效地保證體驗者在整個過程中積極地參與到體驗過程中．教師和輔導(dǎo)者要積極引導(dǎo)體驗者具有頑強、包容、平和、安全、民主和友善的心理狀態(tài)，才能保證體驗者能夠戰(zhàn)勝各種困難，認真地與人交流和反思、不斷地進行試誤、糾錯與完善，從而完成項目體驗．因此，面對不同的項目課題和受眾群體，會改變環(huán)境的設(shè)置以促進學生心理環(huán)境的組織．例如，在研究生活中的靜電項目體驗式活動中，將桌子圍城圓形，便于學生體驗和觀察實驗現(xiàn)象，進行討論和自主研究，生活中體驗科普培訓活動如圖2所示．

圖2 生活中的靜電項目體驗科普培訓活動

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，選擇生活中的真實情境和問題作為項目的研究主題，將新科技融入到項目的設(shè)計中，讓體驗者能夠在學習綜合的應(yīng)用所學知識解決身邊問題的同時，感受新科技對生活的促進和影響．

課程的設(shè)置首先確定的是研究項目的主要內(nèi)容，分析和總結(jié)項目涉及的知識與技能，確定教學目標，選擇合適的項目體驗所需實驗器材，設(shè)計教學過程和教學情境，進行課程實踐，在實踐的過程中對學生學習進行評價，反思教學，進行完善，課程設(shè)置流程如圖3所示．

圖3 課程設(shè)置流程圖

(1)項目的選擇.在項目的選擇中要綜合地選擇知識內(nèi)容，確定知識與知識之間的聯(lián)系，找到知識在生活中的應(yīng)用，以此為題進行項目的設(shè)計．

(2)項目的設(shè)計.根據(jù)所選的項目，選擇真實的生活情境進行實驗室場景的設(shè)置，讓學生能夠身臨其境地感受項目蘊含的問題．選擇合適的實驗體驗工具，包括生活中實例的展示，自制實驗器材的設(shè)計，以及體驗新科技的3D打印機，VR，AR技術(shù)等，以便讓學生能夠親自動手完成實驗項目的體驗．根據(jù)建構(gòu)主義理論，設(shè)計階梯式的問題引導(dǎo)學生浸入體驗過程，不斷地對體驗內(nèi)容進行探究、感悟與反思．

(3)項目體驗式教學效果的評價.采用過程性+結(jié)果性的評價方式進行評價．項目體驗的過程中，學生在項目的完成過程中回答項目中的問題，書寫項目完成報告，完成自我學習過程的評價，在項目完成后，進行匯報交流，完成結(jié)果性評價．

2.4 課程的實施和評價

項目體驗式科普培訓課程的實施過程，需要在真實而平等的教學環(huán)境中引導(dǎo)學生進行自主的研究，在指導(dǎo)教師的引導(dǎo)下，學生根據(jù)項目中階梯式的問題設(shè)置，完成項目體驗過程，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，學生完成自我知識體系建構(gòu)的意義學習，在真實情境的體驗中激發(fā)內(nèi)部學習動機[6]，在項目的體驗中完成自主研究能力的提高，進行自我教育，完成自我實現(xiàn)，最終完成綜合應(yīng)用所學知識解決生活中問題的能力的培養(yǎng)，體驗科普培訓的實施過程如圖4所示．

圖4 項目體驗式科普培訓過程的實施過程

3 實證案例分析

本文的案例選取“生活中的靜電現(xiàn)象”進行分析說明．教學對象為初一學生，學習過《科學》課程，對靜電現(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，能夠簡單地運用科學方法進行研究，并概括出研究結(jié)論．因此，選取以實驗探究為主的項目體驗式科普培訓模式進行課程設(shè)置．

教學資源：視頻、手搖起電機、范式起電機、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．

教學設(shè)計與實施如下.

第一階段：創(chuàng)設(shè)情境

教師請學生列舉生活中靜電現(xiàn)象的實際例子，并播放相關(guān)的視頻，視頻內(nèi)容包括避雷針、靜電風、火電廠的靜電除塵系統(tǒng)、靜電植絨等視頻內(nèi)容．同時請學生參與靜電屏蔽實驗，感受人被關(guān)在靜電屏蔽籠中時，即使籠子外面布滿了電，里面的同學也不會又觸電的實驗現(xiàn)象，通過籠子與導(dǎo)電棒之間產(chǎn)生的電火花，增加學生視覺的震撼效果，再體驗怒發(fā)沖冠的實驗過程，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，學生的研究興趣被激發(fā)，提出了本次活動的研究主題——靜電是如何產(chǎn)生的，并積極主動地開始進行項目體驗．

第二階段：項目體驗

學生每5人分成一組，進行項目體驗．結(jié)合教師為大家準備的實驗器材和相關(guān)文字資料，設(shè)計研究方案，并進行組內(nèi)分工．經(jīng)過資料搜集、實驗器材分析、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，進行組間匯報交流，互相尋找問題，提出改進意見．

確定研究方案和方法后，進行實驗探究，觀察與記錄實驗現(xiàn)象，通過對實驗結(jié)果的分析總結(jié)出實驗結(jié)論．進行結(jié)果分析匯報，發(fā)現(xiàn)問題，重新實踐探究，再次總結(jié)結(jié)論，書寫研究報告，進行小組總結(jié)匯報．

第三階段：項目評價

教師和輔導(dǎo)員對學生研究過程和結(jié)果進行評價，完成對“靜電是如何產(chǎn)生”的問題的解答，完善學生觀察能力、科學研究能力、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、靜電風吹蠟燭、靜電除塵、靜電植絨等實驗加深學生對知識本質(zhì)的理解．

4 小結(jié)

項目體驗式科普培訓可以讓不同層次的學生在項目探究活動中感知、領(lǐng)悟、學習、反思和創(chuàng)新，包容了學生的個性發(fā)展．學生在相應(yīng)的情境中，不僅親身經(jīng)歷了知識探究和形成的過程，完善了知識體系，建構(gòu)了應(yīng)用知識解決實際問題的能力，同時在此過程中獲得了情感的提升，平衡了科學知識與實際生活的關(guān)系，促進了人與人之間的協(xié)作發(fā)展．而高等院校具備進行項目體驗式科普培訓的科研能力、人力及場地，是科技館和中小學的有效補充，完善了“館校結(jié)合”的模式．