師范院校科技制作實驗室建設(shè)的思考

馮煤生， 律 原， 徐 燕

（首都師范大學(xué)初等教育學(xué)院，北京 100080）

0 引言

隨著中小學(xué)科技教育改革的發(fā)展，社會急需師范院校培養(yǎng)合格的科技教師。小學(xué)的科學(xué)課、勞技課、綜合實踐活動課，中學(xué)的通用技術(shù)課以及中小學(xué)課外興趣小組的指導(dǎo)，參加科技制作、發(fā)明創(chuàng)新競賽等工作等等，都已成為科技教師的基本工作，這對于師范生，特別是理科師范生的專業(yè)能力提出了新的要求。關(guān)于師范生在校所學(xué)課程能否適應(yīng)其畢業(yè)后所承擔(dān)的教學(xué)工作的問題，祝家清教授曾進(jìn)行了大規(guī)模調(diào)查，結(jié)果表明：69.5%的師范生認(rèn)為在校所學(xué)的課程不太適應(yīng)實際的教學(xué)工作［2］。為了改變這種現(xiàn)狀，各地高等師范院校先后成立科學(xué)教育或科技教育專業(yè)，進(jìn)行課程改革，探索人才培養(yǎng)新模式。在這種改革中，涉及物理、化學(xué)、地理和生物等學(xué)科知識與實驗技能的整合與發(fā)展，可以利用各院校原有的資源，包括師資、實驗室以及儀器設(shè)備等來實現(xiàn)［3］。但是，涉及科技制作、動手能力等，由于高等師范院校原來沒有這方面的資源，因此需要建設(shè)相應(yīng)的實驗室。在這項工作中，由于缺乏經(jīng)驗，會遇到許多問題和困難。首都師范大學(xué)初等教育學(xué)院，自2002年起設(shè)立科學(xué)教育專業(yè)，并建立了相應(yīng)的科技制作實驗室。經(jīng)過近10年的探索初步積累了一些科技制作實驗室建設(shè)的經(jīng)驗。現(xiàn)結(jié)合初等教育學(xué)院科技制作實驗室的建設(shè)過程，對科技制作實驗室的功能定位、設(shè)備配置、課程與師資隊伍建設(shè)等問題進(jìn)行詳細(xì)的討論。

1 科技制作實驗室的功能定位

功能定位是科技制作實驗室建設(shè)的關(guān)鍵，它決定著實驗室要干什么，上什么課、培養(yǎng)什么能力以及如何發(fā)展的問題。至于購置什么設(shè)備和怎樣布置空間等問題是功能定位明確之后才考慮的細(xì)節(jié)問題?？梢钥隙ǖ氖?，高等師范院校的科技制作實驗室與工科院校的專業(yè)實驗室、實習(xí)車間是不同的。工科院校為了培養(yǎng)某種操作技能，可以購置幾十臺機(jī)床讓學(xué)生操作，也可以利用學(xué)校的金工實習(xí)車間讓學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)床的使用，制作高等師范院校則不同，因為要培養(yǎng)的是教師而非技師，這就要求在科技制作實驗室通過1～2個學(xué)期的時間，使學(xué)生獲得日后從事科技教育工作所需要的基本技能。這對實驗室的定位提出了更高的要求，實驗室建設(shè)屬于學(xué)習(xí)環(huán)境建設(shè)領(lǐng)域，依據(jù)中小學(xué)科技教育的實際需要和學(xué)習(xí)環(huán)境的相關(guān)理論，師范院?？萍贾谱鲗嶒炇医ㄔO(shè)的功能定位。

1.1 科技教育相關(guān)設(shè)備的認(rèn)知和使用

師范畢業(yè)生到學(xué)校后，會承擔(dān)學(xué)校科技教室、制作室或通用技術(shù)教室的設(shè)計建設(shè)工作，為學(xué)校選擇、訂購設(shè)備。為此，高等師范院校的科技制作實驗室應(yīng)該讓學(xué)生認(rèn)識和使用中小學(xué)科技教育的各種設(shè)備。所謂認(rèn)識是指知道設(shè)備性能的優(yōu)劣、檔次的高低以及使用壽命的長短。而這些知識只有通過實際的操作使用才能獲得。中小學(xué)的科技類專用教室是師范院?？萍冀逃龑I(yè)畢業(yè)生的用武之地，為自己設(shè)計一個良好的、性能完備的工作場所，是事業(yè)發(fā)展的一個良好開端。

1.2 科技教育教學(xué)用具設(shè)計制作能力的培養(yǎng)

師范院校培養(yǎng)的是教師而非技師，而科技教師的動手能力作為一種行業(yè)能力，已成為中小學(xué)科技教育的一致要求。所以培養(yǎng)動手能力，應(yīng)該成為科技制作實驗室的一種基本定位。師范生的動手能力具體來講就是教具、學(xué)具的設(shè)計制作能力，這種能力對于現(xiàn)在的科技教師來說是很有必要的。小學(xué)的科技課、勞技課、綜合實踐活動課以及中學(xué)的通用技術(shù)課都是新一輪課程改革實施后的新課程，其教具、工具的配備還處于研究探索階段，不能指望教育裝備部門統(tǒng)一配備的裝備能夠全面適應(yīng)教學(xué)要求?？萍冀處熞棺约旱慕虒W(xué)有特點，就必須根據(jù)所在地區(qū)的特點和教學(xué)目標(biāo)，自己設(shè)計制作教學(xué)用具，使自己從教育裝備的被動使用者成為主動的創(chuàng)造者，創(chuàng)造性的完成自己的教學(xué)任務(wù)［4-5］。除了課堂教學(xué)之外，課外興趣小組活動更需要這種創(chuàng)造能力。一味地使用購買的套材，會遇到經(jīng)費(fèi)、產(chǎn)品質(zhì)量和學(xué)生興趣等諸多問題，而利用價格低廉的材料和廢棄物品設(shè)計制作的教學(xué)用具開展活動，對學(xué)生的創(chuàng)造能力和環(huán)保意識也是一種培養(yǎng)。

科技教育所需教學(xué)用具設(shè)計制作能力的進(jìn)一步細(xì)化，可以分為科學(xué)實驗教學(xué)用具、科學(xué)探究活動教學(xué)用具、數(shù)學(xué)益智活動所用器材的設(shè)計制作能力以及科技展品、科技魔術(shù)道具等等的設(shè)計制作能力，這些能力的獲得，以往只能是個別優(yōu)秀學(xué)生的特長表現(xiàn)，是一種奢談，科技制作實驗室將使這些能力成為專業(yè)能力，為科技教育專業(yè)師范生所共有。

1.3 為相關(guān)專業(yè)課程和科技活動搭建平臺

傳統(tǒng)的“3模1電”即：車輛模型、艦船模型、航空模型和電子制作，是中小學(xué)持續(xù)開展的科技活動項目，每年都舉辦比賽，各學(xué)校也非常重視。為了培養(yǎng)師范生在這方面的興趣和能力，師范院校為學(xué)生開設(shè)了相關(guān)課程，成立了活動小組，科技制作實驗室應(yīng)該為這些課程與活動提供支撐。另外，為適應(yīng)中小學(xué)科技教育發(fā)展的需要，物理、化學(xué)和生物等學(xué)科也在探索教學(xué)改革，研究教學(xué)儀器的改進(jìn)，尤其是如何利用生活中的廢棄物制作儀器、教具［6-7］。科技制作實驗室將有助于這方面工作的開展，因為這里提供了制作所用的工具、設(shè)備和場地。還有，為了提高在校大學(xué)生的動手能力和科技創(chuàng)新能力，各省、市乃至全國經(jīng)常舉辦科技競賽，如：機(jī)器人大賽，物理、化學(xué)實驗大賽以及科技主題的設(shè)計制作大賽等等?？萍贾谱鲗嶒炇覟閷W(xué)生參加這類競賽提供活動場所和工具、設(shè)備，使學(xué)生通過競賽發(fā)展能力、增長才干。

1.4 促進(jìn)教育理念轉(zhuǎn)變

科技制作實驗室以培養(yǎng)學(xué)生教學(xué)工作所需的動手能力，不以輔助某種理論知識的掌握為目的，因此，需要教師轉(zhuǎn)變服務(wù)性教育觀念，打破傳統(tǒng)的以教師、課堂、教材為中心的“三中心”教學(xué)模式，探索新的教學(xué)體系［8］。師范院校是搞教育的，各項教學(xué)工作都應(yīng)該以相關(guān)的教育理論為依據(jù)和指導(dǎo)。科技制作實驗室建設(shè)屬于學(xué)習(xí)環(huán)境創(chuàng)設(shè)領(lǐng)域。文獻(xiàn)［9］中所介紹的最新的教學(xué)理論，非常適合作為這種實驗室設(shè)計的理論依據(jù)。書中提到的以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計理念，諸如：貫一設(shè)計原則，從實習(xí)場到實踐共同體的發(fā)展，活動理論以及分布式認(rèn)知等等。對科技制作實驗室的設(shè)計與課程建設(shè)具有重要的指導(dǎo)意義。運(yùn)用學(xué)習(xí)環(huán)境理論指導(dǎo)實驗室建設(shè)，才能真正從根本上改變實驗教學(xué)完全依附于理論教學(xué)的傳統(tǒng)觀念，突破行為主義教育思想的束縛，為學(xué)習(xí)者的發(fā)展提供全方位的支持［10］。這里的學(xué)習(xí)者不只是學(xué)生，從實踐共同體的角度來看還包括教師。依據(jù)學(xué)習(xí)環(huán)境理論創(chuàng)建的科技制作實驗室必將對師范院校的教學(xué)改革產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

2 科技制作實驗室設(shè)備和加工材料的選擇

2.1 了解中小學(xué)科技教育現(xiàn)有的設(shè)備

中小學(xué)科技教育設(shè)備的裝備，各學(xué)校并不相同。由于科技教育的裝備問題仍然處于探索階段。因此，從各個學(xué)校所配設(shè)備的相同部分和學(xué)校所配不同設(shè)備的使用率分析中小學(xué)科技制作設(shè)備，從而得出對高等師范院?？萍贾谱鲗嶒炇以O(shè)備配置有益的結(jié)論。

2.2 設(shè)備選擇的原則

科技制作能力是對各種加工設(shè)備的認(rèn)識和使用的能力，加工設(shè)備的功能主要包括：車、銑、刨、磨、鉆、鋸、雕。工科院?？梢葬槍δ骋环N設(shè)備的使用技能培養(yǎng)而設(shè)立實驗室，如數(shù)控機(jī)床實驗室［11］。但是，對于師范院校的科技制作實驗室，這7種設(shè)備都要裝備，這是科技制作能力培養(yǎng)與實踐的需要。

設(shè)備選擇的具體原則是安全性高、功能全面、空間占用小、耗材經(jīng)濟(jì)。安全與環(huán)保永遠(yuǎn)第一［12］，這是實驗室設(shè)備選擇的第一原則，不能讓學(xué)生出現(xiàn)任何傷害事故。其次，要有足夠的數(shù)量，不能讓少數(shù)人干，多數(shù)人看。因為是在有限的空間內(nèi)，對于學(xué)校80 m2左右的教室，要有幾十名學(xué)生在這個空間活動，所以，設(shè)備一定要小型化、多功能化。

7種設(shè)備中車床是機(jī)加工的主要設(shè)備，實驗室必需配備，為了安全。應(yīng)該使用出口用的家用機(jī)床，體積小，重量輕，振動小，噪音低。銑床的功能可以和鉆床結(jié)合起來，利用微型鉆銑床和手動工具就可以滿足開槽的需要。刨床震動大，有危險，且實驗室也不會加工大塊的金屬材料。刨的功能利用手推刨、砂帶機(jī)、砂磨機(jī)、最多再配一臺小型電動壓刨機(jī)就可以解決。磨床用砂輪機(jī)、砂帶機(jī)就夠了。鉆和鋸是不可少的，鉆的功能用前面提到的鉆銑床和手電鉆來滿足，為了方便，可以使用充電手電鉆。鋸的功能則利用帶保護(hù)裝置的木工帶鋸和金屬帶鋸來實現(xiàn);裝有砂輪片的切割機(jī)，也稱無齒鋸，則可以裝備，既可以切割較細(xì)的金屬棒，又可以打磨。雕的功能一般由雕刻機(jī)實現(xiàn)，激光雕刻機(jī)或銑刀雕刻機(jī)都可以，且比較安全，只是在使用激光雕刻機(jī)時有通風(fēng)的要求。雕刻機(jī)屬于現(xiàn)代加工設(shè)備，將計算機(jī)編程控制的數(shù)控方法用于材料加工，既可以讓學(xué)生了解現(xiàn)代加工工藝，又可以了解計算機(jī)的應(yīng)用價值。

2.3 加工材料的選擇

關(guān)于安全性的問題，除了在上述設(shè)備選擇方面的考慮之外，對加工材料的選擇也很重要。盡量不使用金屬材料，加工金屬材料必然要求較大的設(shè)備功率，而且工件的邊角也很尖銳，這些都是安全隱患。塑料和木材既安全又便宜，只是加工精度差了一些，對于加工教學(xué)用品來說足夠用了。除了安全性的考慮之外，成本的因素也很重要，除了上述提到的塑料和木質(zhì)材料之外，發(fā)泡材料和可重復(fù)利用材料具有較低的成本，加工時所消耗的時間也較短，選用這種材料體現(xiàn)了節(jié)約和綠色環(huán)保?？傊?，加工材料的選擇要考慮三個方面：安全、成本和加工時間。

3 科技制作實驗室的師資與課程建設(shè)

科技制作實驗室?guī)熧Y是指那些能夠利用實驗室設(shè)備開設(shè)旨在培養(yǎng)動手能力的相關(guān)課程，組織并指導(dǎo)學(xué)生開展科技制作活動的人，組建一支高水平、高素質(zhì)、結(jié)構(gòu)合理的實驗技術(shù)隊伍，為教學(xué)、科研保駕護(hù)航是實驗室建設(shè)管理工作的重中之重［13］。由于師范院校的教師基本上來自理科院校，對制作設(shè)備和工具的操作與使用比較陌生，既懂理論又能動手操作的所謂“雙師型”［14］教師相當(dāng)缺乏，因此，在指導(dǎo)學(xué)生開展活動、開設(shè)課程方面會遇到實際困難。為了解決師資與課程建設(shè)問題，必須采取下列做法。

（1）請師傅，當(dāng)徒弟。外請技師教各種機(jī)械設(shè)備的使用及操作方法，走出學(xué)校，參加“3模1電”方面的培訓(xùn)班［14］，這是讓師范院校的教師邁出科技制作教學(xué)工作的第一步。這一步主要是讓師范院校的教師們走進(jìn)科技制作與技能培訓(xùn)的大門［15］。由于外請的技師與教練大多缺乏教育理論，不能指望他們?yōu)閷W(xué)生開設(shè)真正意義的課程，因此，為學(xué)生開設(shè)課程的工作還要由師范院校的教師來完成。

（2）動手做，長經(jīng)驗。學(xué)會了設(shè)備和工具的使用方法和“3模1電”的基本操作技能之后就要積極動手，根據(jù)中小學(xué)科技教育的需要，設(shè)計并制作教學(xué)用具;組織學(xué)生積極參加各種科技競賽活動，和學(xué)生一起形成實踐共同體［16］，不斷總結(jié)經(jīng)驗，提煉素材，為課程建設(shè)做準(zhǔn)備。使用設(shè)備和工具制作活動是一種有益身心的活動，師范院校的理科教師應(yīng)該努力培養(yǎng)這方面的興趣，使自己成為科技制作方面的愛好者和發(fā)燒友。

（3）開課程，搞教學(xué)。經(jīng)過前兩個步驟的學(xué)習(xí)和實踐之后就可以在總結(jié)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上設(shè)計一些科技制作與技能培訓(xùn)方面的課程。這種課程應(yīng)該是一系列制作與訓(xùn)練項目的展開，學(xué)生能夠通過一系列的實際活動學(xué)會設(shè)備的操作使用，了解設(shè)計與制作的方法，體會動手實踐的過程。與傳統(tǒng)的以傳授理論知識為主的課程相比，這種課程在教學(xué)目標(biāo)、方法和效果測評等方面有顯著差異，因而也為教學(xué)改革提供了良好的前提。教師可以打破傳統(tǒng)的教學(xué)理念，大膽嘗試，用新的教學(xué)思想和方法進(jìn)行實踐探索，在實際的教學(xué)工作中不斷總結(jié)經(jīng)驗，發(fā)展完善，形成一套有理論指導(dǎo)，有教學(xué)效果和自身特色的實驗教學(xué)體系。

4 結(jié)語

師范院?？萍贾谱鲗嶒炇业慕⑹侵行W(xué)科技教育發(fā)展對科技教師能力培養(yǎng)的需要，也是師范院校自身教育改革發(fā)展的需要。由于經(jīng)驗與人才的缺乏，創(chuàng)建這種實驗室會有很多困難，考慮相關(guān)的問題也會有許多疑惑。如果沒有一個真實的實驗室，那么一切困難與問題都是想象中的，談不上克服與解決。只有勇敢地邁出第一步，創(chuàng)建一個科技制作實驗室，才能面對真實的問題，真實的困難，然后，通過努力，不斷地思考、學(xué)習(xí)和實踐去克服困難、解決問題，開創(chuàng)師范院?？萍冀逃瞬排囵B(yǎng)的一片新天地。

（References）：

［1］ 吳金林.獨(dú)立學(xué)院人才培養(yǎng)目標(biāo)定位研究［J］.教育與職業(yè)，2005（2）：26-28.

［2］ 史寧中，張楚庭.高等師范教育面向21世紀(jì)教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革成果叢書（綜合改革研究分卷）［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2001：134.

［3］ 劉向陽，鄭海務(wù).專業(yè)實驗室建設(shè)與改革實踐［J］.實驗室研究與探索，2010，29（2）：145-148.

［4］ 夏兆省.初中科學(xué)創(chuàng)設(shè)情境教學(xué)的探討［J］.教學(xué)、教研，2006（36）：42-44.

［5］ 馮煤生.日本青少年科學(xué)教育裝備的啟示與思考［J］.中國教育技術(shù)裝備，2006（4）：67-70.

［6］ 黃俊生，衷明華，林曼斌.師范特色化學(xué)實驗教學(xué)示范中心的建設(shè)與發(fā)展［J］.實驗室研究與探索，2010，29（8）：230-232.

［7］ 孫興民，劉文貴.對設(shè)計性實驗的認(rèn)識與實踐［J］.實驗室科學(xué)，2007（5）：97-99.

［8］ 白廣梅，王小逸.促進(jìn)創(chuàng)新實驗項目不斷產(chǎn)生的思考［J］.實驗室研究與探索，2010，29（8）：119-121.

［9］ 〔美〕戴維.H.喬納森.學(xué)習(xí)環(huán)境的理論基礎(chǔ)［M］.鄭太年，任友群譯.上海：華東師范大學(xué)出版社，2002.

［10］ 項國雄.和諧社會建構(gòu)中的中國教育技術(shù)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2005：564.

［11］ 張善青，倪雁冰，牛興華，等.實驗用數(shù)控機(jī)床的科學(xué)配置［J］.實驗科學(xué)與技術(shù)，2006（4）：95-97.

［12］ 阮 俊，金海萍，李五一，等.提高實驗室安全與環(huán)保工作參與積極性的探討［J］.實驗室研究與探索，2011，30（1）：172-174.

［13］ 張 旭，馬文權(quán)，劉晶晶.實驗技術(shù)隊伍建設(shè)面臨的問題及解決途徑［J］.實驗室研究與探索，2006，25（3）：397-399.

［14］ 邢立新.加強(qiáng)實訓(xùn)教學(xué) 培養(yǎng)學(xué)生動手能力［J］.職業(yè)教育研究，2010（2）：122-123.

［15］ 宋曉峰.論高校實驗室軟環(huán)境建設(shè)［J］.科學(xué)之友，2010（10）：116-117.

［16］ 劉 龍，宋書中，陳 巖，等.以“挑戰(zhàn)杯”為契機(jī)開展大學(xué)生科技活動的實踐［J］.理工高教研究，2005，24（3）：43-44.