趙懷瑞 唐懷琴

課程概述

系列課程針對(duì)小學(xué)4年級(jí)學(xué)生，以火車脫軌為主題，綜合利用本基地機(jī)車車輛展區(qū)的線路戰(zhàn)區(qū)、軌道車等互動(dòng)展品展項(xiàng)，以“審辯式思維”“基于實(shí)物的學(xué)習(xí)”“做中學(xué)”為教學(xué)理念，開(kāi)展基于問(wèn)題的科學(xué)探究式學(xué)習(xí)。通過(guò)展覽參觀、互動(dòng)體驗(yàn)、實(shí)踐探真、設(shè)計(jì)制作相結(jié)合的形式，激發(fā)青少年的科學(xué)興趣，培養(yǎng)思辨精神和實(shí)踐能力。

教學(xué)目標(biāo)

科學(xué)知識(shí)通過(guò)對(duì)列車脫軌案例分析，了解圓周運(yùn)動(dòng)、向心力的基本概念，初步形成“力作用于物體，可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”的概念。

科學(xué)探究了解并體驗(yàn)科學(xué)探索的一般過(guò)程：發(fā)現(xiàn)問(wèn)題—作出假設(shè)—設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)—進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證—數(shù)據(jù)分析與結(jié)果解釋—表達(dá)交流。

科學(xué)態(tài)度保持對(duì)科學(xué)現(xiàn)象的好奇心和求知欲，不斷提高對(duì)科學(xué)的興趣;養(yǎng)成善于觀察生活并用科學(xué)知識(shí)解釋生活現(xiàn)象的習(xí)慣;學(xué)會(huì)尊重他人，能分工協(xié)作，分享彼此的想法。

科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境了解科學(xué)技術(shù)對(duì)人類生活方式的影響。

教學(xué)過(guò)程

第一階段：異國(guó)兇案

通過(guò)國(guó)際求助情景劇的方式引入列車脫軌事故案情，采用設(shè)問(wèn)激發(fā)學(xué)生的求知欲和好奇心。在此基礎(chǔ)上，采用小組討論的方式，引導(dǎo)學(xué)生討論破案技術(shù)流程并進(jìn)行總結(jié)。

學(xué)情分析：學(xué)生對(duì)于工業(yè)裝備的應(yīng)用有一定了解，但對(duì)于事故及其危害認(rèn)識(shí)不足，需要教師借助案例進(jìn)行介紹。

第二階段：現(xiàn)場(chǎng)勘查

引導(dǎo)學(xué)生查看現(xiàn)場(chǎng)照片、監(jiān)控錄像及乘客訪談等資料，讓他們根據(jù)事故線索提出和驗(yàn)證自己的猜想，在不斷的猜測(cè)與驗(yàn)證的過(guò)程中提升邏輯思維能力，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神。

學(xué)情分析：學(xué)生對(duì)照片對(duì)比、查看監(jiān)控視頻及乘客訪談方式了解線索有一定了解，但不清楚列車運(yùn)行控制記錄裝置，需要教師適當(dāng)引導(dǎo)，拓展知識(shí)層面。

第三階段：案情分析——參觀體驗(yàn)

帶領(lǐng)學(xué)生參觀機(jī)車車輛展區(qū)的火車、線路展區(qū)的軌道，引導(dǎo)他們重點(diǎn)觀察火車車輪與線路曲線的結(jié)構(gòu)。在機(jī)車車輛參觀基礎(chǔ)上，讓學(xué)生以組為單位騎軌道自行車，觀察與感受火車過(guò)曲線（拐彎）的過(guò)程。

教學(xué)分析：大部分學(xué)生對(duì)鐵路的了解可能僅停留在坐車層面，但對(duì)火車和線路結(jié)構(gòu)比較陌生。因?yàn)槿鄙僦庇^感受，學(xué)生對(duì)線路的興趣可能不大。

第四階段：案情分析——實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

在參觀體驗(yàn)的基礎(chǔ)上，學(xué)生利用提供的材料，在教師指導(dǎo)下搭建驗(yàn)證模型。通過(guò)科學(xué)實(shí)驗(yàn)、比較觀察和討論交流等環(huán)節(jié)，學(xué)生自主驗(yàn)證前期的推測(cè)，對(duì)案情進(jìn)行總結(jié)與結(jié)案。指導(dǎo)教師從科學(xué)性、美觀性及可操作性等多方面評(píng)分，選出優(yōu)秀設(shè)計(jì)作品。

教學(xué)分析：經(jīng)過(guò)前3個(gè)階段的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)火車、線路及過(guò)曲線有了全面的認(rèn)知，渴望進(jìn)一步驗(yàn)證自己的猜測(cè)。點(diǎn)評(píng)環(huán)節(jié)以鼓勵(lì)為主、糾正指導(dǎo)為輔。

第五階段：警世醒言

通過(guò)引入日常生活中騎行摔倒和汽車側(cè)翻的事故，讓學(xué)生進(jìn)行知識(shí)遷移，了解所學(xué)知識(shí)在生活中的實(shí)際應(yīng)用，對(duì)人們安全出行給出相關(guān)建議。

第六階段：分享交流及總結(jié)回顧

在前面活動(dòng)基礎(chǔ)上，學(xué)生以組為單位進(jìn)行結(jié)案陳述，指導(dǎo)教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。

教學(xué)分析：點(diǎn)評(píng)環(huán)節(jié)以鼓勵(lì)為主、糾正指導(dǎo)為輔，教師鼓勵(lì)學(xué)生將課程中所學(xué)到的知識(shí)延伸至生活中解決更多的實(shí)際問(wèn)題。

活動(dòng)特色

??以展品實(shí)物幫助學(xué)生了解結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系，有效彌補(bǔ)了館內(nèi)展覽詮釋和學(xué)校教學(xué)資源不足。

??依托機(jī)車車輛和線路展區(qū)特色展項(xiàng)資源，通過(guò)軌道自行車騎行和動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)基于實(shí)物的體驗(yàn)和基于實(shí)踐的探究實(shí)現(xiàn)直接經(jīng)驗(yàn)的認(rèn)知。

??基于STEAM教育理念，采用5E法教學(xué)模式，以情境學(xué)習(xí)、多感官學(xué)習(xí)及探究式學(xué)習(xí)等教學(xué)方法幫助學(xué)生親身經(jīng)歷科學(xué)研究的一般過(guò)程，提高學(xué)生的邏輯思維能力，培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑精神。

??課程內(nèi)容與中小學(xué)物質(zhì)科學(xué)密切相關(guān)，在學(xué)生已有理論基礎(chǔ)之上拓展思維容量，綜合運(yùn)用操作體驗(yàn)、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、觀察記錄和小組討論等多種活動(dòng)形式，激發(fā)學(xué)生參與積極性。

實(shí)施情況

系列課程于2018年設(shè)計(jì)完成，先后開(kāi)展了5期，共招募了160人。2020年，系列課程子課程“火車自導(dǎo)向探秘”接待團(tuán)隊(duì)3次，合計(jì)78人次?；顒?dòng)對(duì)象涵蓋了小學(xué)生、中學(xué)生及大學(xué)生。

效果評(píng)估

運(yùn)用行為觀察法能看出當(dāng)輔導(dǎo)教師穿著柯南服裝出場(chǎng)時(shí)，學(xué)生臉上普遍露出驚呆了的表情;提出的引導(dǎo)問(wèn)題（如作為警察，我們接到求助報(bào)案后應(yīng)該怎么辦呢？）也能使學(xué)生的注意力和興趣明顯提升，說(shuō)明情景劇的教學(xué)形式能激起學(xué)生濃厚的興趣。

同時(shí)，通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查法了解到，相較于活動(dòng)前，90%以上的學(xué)生在活動(dòng)后對(duì)火車、力及物體運(yùn)動(dòng)有了更深的認(rèn)識(shí)。對(duì)學(xué)校教師進(jìn)行抽樣問(wèn)卷及訪談結(jié)果表明，他們普遍認(rèn)為：課程內(nèi)容新穎，有助于培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題的思維;5E教學(xué)模式能有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，帶動(dòng)課堂氣氛;學(xué)生在學(xué)到許多科學(xué)知識(shí)的同時(shí)還鍛煉了自己的邏輯思維和動(dòng)手能力。

總結(jié)與思考

“高鐵科學(xué)神探培養(yǎng)之西班牙列車脫軌案”系列課程是一次5E+深度學(xué)習(xí)新時(shí)代下科學(xué)思維教育的全新實(shí)踐。通過(guò)課程學(xué)習(xí)，讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)技能解決本學(xué)科中的具體問(wèn)題，尤其是解決日常生活中常見(jiàn)的各種實(shí)際問(wèn)題。

在教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)“觀察—假說(shuō)—實(shí)驗(yàn)—評(píng)估”培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。每個(gè)階段都引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行線索分析，猜測(cè)發(fā)生了什么，并不斷進(jìn)行驗(yàn)證與再猜測(cè)。這不僅培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，也能提高學(xué)生觀察與分析問(wèn)題的能力，為學(xué)生的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

對(duì)于普通活動(dòng)而言，每個(gè)階段活動(dòng)的順利實(shí)施依賴于學(xué)生原有的知識(shí)儲(chǔ)備和對(duì)相關(guān)知識(shí)之間的理解，需要課程整合相應(yīng)跨學(xué)科的學(xué)習(xí)內(nèi)容。本次活動(dòng)以科學(xué)思維培養(yǎng)為落腳點(diǎn)，在整合相應(yīng)學(xué)科內(nèi)容基礎(chǔ)上，更應(yīng)該理清各項(xiàng)活動(dòng)間的內(nèi)在邏輯，以更有利于學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。