基于數(shù)字科學(xué)家課程的“數(shù)碼探科學(xué)”大賽

陶春 毛澄潔 項(xiàng)華

【摘 要】數(shù)字科學(xué)家計劃（ESP）是大數(shù)據(jù)時代科學(xué)整合的一種解決方案，該計劃除了運(yùn)用于校本選修課程和常態(tài)學(xué)科教學(xué)，還可以運(yùn)用于科普。本文在總結(jié)2013年北京市東城區(qū)青少年科技館“數(shù)碼探科學(xué)”大賽案例的基礎(chǔ)之上，探討了數(shù)字科學(xué)家計劃在科普領(lǐng)域運(yùn)用的新途徑。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字科學(xué)家；數(shù)碼探科學(xué)；科普

【中圖分類號】G424 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B

【論文編號】1671-7384（2014）03-0017-02

首屆“數(shù)碼探科學(xué)”大賽的概況

1. 首屆“數(shù)碼探科學(xué)”大賽的由來

數(shù)字科學(xué)家計劃產(chǎn)生于北京師范大學(xué)項(xiàng)華副教授的北京市教育科學(xué)“十一五”規(guī)劃課題。課題在開始階段探討了校本特色選修課程的建設(shè)，但是隨著課題研究的深入開展，數(shù)字科學(xué)家計劃已經(jīng)不再局限于校本選修課程，開始運(yùn)用到常規(guī)的物理課堂教學(xué)以及小學(xué)高年級的科學(xué)教學(xué)中。那么數(shù)字科學(xué)家計劃能否運(yùn)用于科普領(lǐng)域呢？這是課題組十分關(guān)注的一個問題。

2013年9月至12月，為貫徹科技部、教育部、中宣部、中國科協(xié)、共青團(tuán)中央等五部委聯(lián)合頒布的《中國青少年科學(xué)技術(shù)普及活動指導(dǎo)綱要》精神，落實(shí)東城區(qū)青少年科學(xué)技術(shù)學(xué)院工作，提升學(xué)生現(xiàn)代科學(xué)素養(yǎng)水平，東城區(qū)青少年科技館與數(shù)字科學(xué)家計劃課題組聯(lián)合舉辦了首屆東城區(qū)小學(xué)生“數(shù)碼探科學(xué)”大賽活動。參賽對象為500名東城區(qū)各學(xué)校選派上來的六年級學(xué)生。

2. 大賽主題

大賽主題為：“在探究與快樂之中播種未來科學(xué)家的種子”。

3. 大賽內(nèi)容

（1）學(xué)生利用數(shù)碼相機(jī)、計算機(jī)、Internet、iPad、手機(jī)等數(shù)碼手段探究一個科學(xué)問題，其中包括：①探究與解決生活中的科學(xué)問題；②探究與解決課堂中的科學(xué)問題；③探究與解決生產(chǎn)中的科學(xué)問題。

（2）探究成果以PPT或者DV的作品形式呈現(xiàn)。

4. 大賽實(shí)施過程

2013年9月27日，項(xiàng)華副教授在史家胡同小學(xué)禮堂進(jìn)行了“數(shù)字科學(xué)家”課程和數(shù)據(jù)探究的綜述講座。他指出，數(shù)據(jù)探究作為一種出現(xiàn)在大數(shù)據(jù)時代并逐漸興起的探究方式，不應(yīng)該只是具有深厚技術(shù)基礎(chǔ)的人的專利，也不應(yīng)該因?yàn)閮x器設(shè)備不夠頂級專業(yè)，而遠(yuǎn)離普通人的視線。數(shù)據(jù)探究可以存在于生活的各個細(xì)節(jié)中。由于數(shù)碼工具愈發(fā)多樣智能，可探究的事情會更加多樣化和生活化，而探究的過程也會更簡便。這一精彩演講為接下來的數(shù)字科學(xué)家課程和“數(shù)碼探科學(xué)”大賽拉開了序幕。

在啟動“數(shù)碼探科學(xué)”大賽的同時，從2013年10月11日起，用連續(xù)10周周五的下午，在10所學(xué)校采用“競賽驅(qū)動課程”的方式開展了數(shù)字科學(xué)家課程。

整個大賽的啟動、組織、評審是在嚴(yán)格的比賽章程中展開的。評審組專家在選題、數(shù)碼技術(shù)應(yīng)用和研究成果呈現(xiàn)形式等方面給予了專業(yè)的支持。學(xué)生、家長、學(xué)校教師、科技館教師和項(xiàng)目組人員在大賽活動之中表現(xiàn)出了高漲的熱情。著名教育家顧明遠(yuǎn)先生在對大賽中學(xué)生的表現(xiàn)給出了高度評價。

優(yōu)秀作品賞析

本次大賽共收集作品217件，評出一等獎15項(xiàng)，二等獎25項(xiàng)，三等獎45項(xiàng)，優(yōu)秀指導(dǎo)教師獎15人。獲獎作品的水平較高，體現(xiàn)了數(shù)碼探科學(xué)的核心價值。這可以從和平里一小六（2）班一等獎獲得者任可晗同學(xué)的“顧家莊橋擁堵問題的研究”中窺見一斑。

（1）問題提出：爸爸下班總是從東五環(huán)開車回來，但經(jīng)常被堵在顧家莊橋前面。我希望爸爸早點(diǎn)回來，也希望讓更多的爸爸下班能早點(diǎn)回家。

（2）探究意義：讓辛苦工作一天的爸爸早點(diǎn)回家。讓更多的家長早點(diǎn)回家。 希望能減少交通擁堵，通過減少堵車，降低PM2.5排放。

（3）探究過程：圖1和圖2簡略地反映了數(shù)碼探究的過程。

圖1 數(shù)碼探究流程圖 圖2 用Google地圖下載的衛(wèi)星地圖

（4）得出結(jié)論：造成來廣營橋與顧家莊橋之間經(jīng)常性堵車的原因是三道交匯，大量汽車同時匯入五環(huán)主路，造成車間距變短，車速下降，形成流通瓶頸。

（5）提出建議：在來廣營橋東提前分流一部分去天通苑、北苑的車輛，提前為此區(qū)段留出空間；加寬車道，留出緩沖區(qū)。

任可晗同學(xué)的課題源于生活，研究過程規(guī)范，數(shù)據(jù)采集采用親身觀察、因特網(wǎng)、北京市交通委網(wǎng)站的各時段路況圖、Google地圖。論證采用了多種手段：Google地圖的實(shí)例、路況圖實(shí)例、計算論證、動畫演示論證。結(jié)論明確、建議合理，是典型的大數(shù)據(jù)環(huán)境下的數(shù)據(jù)探究活動。

總 結(jié)

（1）大賽理念新、有高度。“數(shù)碼探究”與其說是一種能力，不如說是一種生活態(tài)度——一種大數(shù)據(jù)時代必備的科學(xué)素質(zhì)。

（2）參賽學(xué)生喜歡“數(shù)碼探科學(xué)”大賽。這可以從問卷調(diào)研情況中看到， 90%的學(xué)生和家人、朋友談?wù)撨^“數(shù)字科學(xué)家”課程；98%的學(xué)生喜歡用數(shù)碼攝像頭類的器材獲取數(shù)碼信息來進(jìn)行探究學(xué)習(xí)；94%的學(xué)生有利用Scratch編程工具設(shè)計游戲的意向；97%的學(xué)生今后還希望參加類似的課程。

（3）參賽選題廣泛。這可以從下表一等獎作品的名稱得到印證。

（4）數(shù)據(jù)探究、實(shí)物實(shí)驗(yàn)探究、數(shù)學(xué)邏輯探究的手段有待拓展。有的選手能夠?qū)?shù)碼手段、實(shí)物模擬手段和數(shù)學(xué)推理結(jié)合起來，是一個可喜現(xiàn)象，但是這樣的作品數(shù)量不夠多。

（5）有協(xié)同與交流。參賽作品有的是個人完成的，也有的是學(xué)生、教師和家長合作完成的，在完成過程中鍛煉了學(xué)生數(shù)據(jù)探究的重要能力——協(xié)作與溝通能力。

（6）“數(shù)碼探科學(xué)”作品的生動性有待加強(qiáng)。探索未知世界往往不是一蹴而就的，其過程往往是曲折的，飽含酸甜苦辣，那種愈挫愈勇的科學(xué)精神尤其可貴，但是能夠體現(xiàn)這種曲折過程的作品數(shù)量不夠多。

總之，首屆“數(shù)碼探科學(xué)”大賽實(shí)踐了數(shù)字科學(xué)家計劃與科普結(jié)合的新途徑，實(shí)現(xiàn)了大賽的預(yù)定目標(biāo)——“在探究與快樂之中播種未來科學(xué)家的種子”。這類大賽對于提高公民科學(xué)素質(zhì)水平具有重要意義。

注：本文系北京市教育科學(xué)“十一五”規(guī)劃課題《數(shù)字科學(xué)家計劃：基于數(shù)據(jù)探究理論的物理選修課程建設(shè)與研究》（課題編號：DBB10077）的研究成果。

（作者單位：北京東城區(qū)青少年科技館 北京景山學(xué)校 北京師范大學(xué)物理系）