STEM 教育理念下科技館展品教育活動(dòng)的思考與實(shí)踐
——以“小球旅程知多少”展品教育活動(dòng)為例

馮子?jì)?/p>

STEM 教育理念下科技館展品教育活動(dòng)的思考與實(shí)踐
——以“小球旅程知多少”展品教育活動(dòng)為例

馮子?jì)散?/p>

近年來，STEM教育成為引導(dǎo)全球教育改革的新風(fēng)向標(biāo)，為科技館科普創(chuàng)新提供了新的探究視角。在對(duì)STEM教育與科技館展品教育的特點(diǎn)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，本文以“小球旅程知多少”展品教育活動(dòng)為例，探討了在STEM教育理念下科技館依托展品開展教育活動(dòng)的意義、特點(diǎn)及其一般規(guī)律；提出要基于科學(xué)情境，結(jié)合科學(xué)、技術(shù)和工程問題，將傳統(tǒng)的展品教育活動(dòng)轉(zhuǎn)化為體現(xiàn)STEM理念的教育活動(dòng)。

科技館；STEM教育；展品；教育活動(dòng)

2014年，中國(guó)自然科學(xué)博物館協(xié)會(huì)科技館專業(yè)委員會(huì)將“提升科技館教育活動(dòng)的開發(fā)與實(shí)施能力”作為今后若干年的重點(diǎn)工作，并提出了“教育是科技館的靈魂”這一理念。觀眾在參觀體驗(yàn)展品、參與展教活動(dòng)的過程中獲得直接經(jīng)驗(yàn)，正是科技館有別于其他教育機(jī)構(gòu)的特色。隨著我國(guó)不斷加快推進(jìn)STEM教育的發(fā)展，STEM教育的關(guān)注點(diǎn)已從最初的高等教育逐步下移至中小學(xué)教育乃至幼兒園教育，從國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力人才的培養(yǎng)擴(kuò)展至學(xué)習(xí)方式的變革。為了讓學(xué)生獲得綜合的知識(shí)、創(chuàng)新的思維和實(shí)用的技能，科技館要發(fā)揮校外STEM教育的優(yōu)勢(shì)，在開發(fā)展品相關(guān)教育活動(dòng)過程中融入STEM理念、挖掘科技館教育活動(dòng)新思路、依托常設(shè)展覽開發(fā)豐富的教育活動(dòng)案例，這將逐漸成為我國(guó)科技館教育新的發(fā)展方向。[1]

一、將STEM理念應(yīng)用于科技館展品教育活動(dòng)的意義

(一)STEM教育與科技館展品教育的特點(diǎn)分析

STEM教育提供了一種動(dòng)手設(shè)計(jì)的活動(dòng)體驗(yàn)，是基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，它將科學(xué)探究與工程設(shè)計(jì)融合在一起，強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科解決問題以及團(tuán)隊(duì)合作。STEM教育連接抽象知識(shí)與實(shí)際生活，整合了過程和內(nèi)容。STEM教育理念不僅體現(xiàn)于其科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)領(lǐng)域的知識(shí)，而且體現(xiàn)于科學(xué)的社會(huì)應(yīng)用、技術(shù)與工程中的科學(xué)及數(shù)學(xué)原理等維度。STEM教育重視對(duì)知識(shí)開放性的記憶，重視科學(xué)概念的理解及應(yīng)用，認(rèn)為對(duì)概念的深層理解有助于學(xué)生靈活應(yīng)用已有知識(shí)，并應(yīng)在與實(shí)際生活的接觸中隨時(shí)拓展和完善自己的知識(shí)體系。

與展品相關(guān)的教育活動(dòng)是科技館實(shí)現(xiàn)教育功能的重要載體?？萍拣^、博物館最常見、最基本的教育形式就是對(duì)展覽、展品的輔導(dǎo)。展品在某種程度上為觀眾再現(xiàn)了科學(xué)實(shí)驗(yàn)、科學(xué)考察和勞動(dòng)生產(chǎn)的“科技實(shí)踐”，為觀眾創(chuàng)設(shè)了學(xué)習(xí)的情境，提供了可操作的“探究式學(xué)習(xí)”工具，使觀眾能夠通過觀察和實(shí)驗(yàn)來獲取科學(xué)事實(shí)并驗(yàn)證假說或設(shè)計(jì)方案，了解展品體現(xiàn)的科學(xué)家在研究發(fā)明過程中所運(yùn)用的科學(xué)概念以及所體現(xiàn)的科學(xué)方法和科學(xué)思想，進(jìn)而獲得關(guān)于展品科技知識(shí)的“直接經(jīng)驗(yàn)”。所以，科技館基于展品的教育活動(dòng)實(shí)際上是基于科技實(shí)踐的探究式學(xué)習(xí)。[2]

“實(shí)踐”是STEM教育理念所強(qiáng)調(diào)的創(chuàng)造、設(shè)計(jì)、發(fā)現(xiàn)并解決問題的方式，有助于參與者在教育活動(dòng)中學(xué)會(huì)如何通過實(shí)踐活動(dòng)掌握科學(xué)知識(shí)，更好地進(jìn)行“探究式學(xué)習(xí)”并獲得“直接經(jīng)驗(yàn)”。美國(guó)2013年公布的《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》中，第一次將工程和技術(shù)教育單獨(dú)列出并加入到科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)中，且非常注重跨學(xué)科學(xué)習(xí)和實(shí)踐參與，“旨在幫助實(shí)現(xiàn)科學(xué)和工程領(lǐng)域的教育愿景”，在科技館教育活動(dòng)中常常聚焦于使觀眾理解展品的科學(xué)知識(shí)。由于一件展品所展現(xiàn)的科學(xué)方法和思想往往很少，且局限于孤立的學(xué)科，這就需要在教育活動(dòng)中將多學(xué)科、多展品進(jìn)行融合，有助于觀眾更好地理解其多層次的科學(xué)內(nèi)容。“科學(xué)與工程實(shí)踐”“跨學(xué)科概念”和“學(xué)科核心概念”在美國(guó)2011年公布的《K－12科學(xué)教育框架》中共同構(gòu)成了三個(gè)維度，是支撐科學(xué)教育的核心要素，成為了STEM教育的基本理念。這說明，知識(shí)和實(shí)踐相結(jié)合才能為學(xué)生提供深入理解核心概念和發(fā)展重要技能的可能。[3]在“實(shí)踐”的基礎(chǔ)上體現(xiàn)學(xué)習(xí)的綜合性，凸顯了教育活動(dòng)的開放性和動(dòng)態(tài)性。這也使STEM理念成為解決當(dāng)前科技館展品教育活動(dòng)中存在問題的重要對(duì)策:將STEM理念融入基于展品的教育活動(dòng)中，“將探究活動(dòng)進(jìn)一步擴(kuò)展為整合了科學(xué)探究和工程學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)踐活動(dòng)”，在開展依托展品教育活動(dòng)過程中為學(xué)生提供知識(shí)和實(shí)踐相結(jié)合的機(jī)會(huì)。[4]所以說，科技館展品教育活動(dòng)可以充分借鑒STEM教育理念，為開發(fā)基于展品的教育活動(dòng)提供一種新的途徑。

(二)科技館展品教育活動(dòng)現(xiàn)狀

科技館教育活動(dòng)的主要特征應(yīng)與展品的本質(zhì)特點(diǎn)相吻合，應(yīng)通過教育活動(dòng)使展品的教育價(jià)值發(fā)揮出來。目前，展廳中的科技輔導(dǎo)員更多地肩負(fù)維持展廳秩序、維護(hù)展品正常運(yùn)行的職責(zé)，對(duì)于展品的輔導(dǎo)以及引領(lǐng)觀眾參觀學(xué)習(xí)的任務(wù)反倒有所忽略。傳統(tǒng)的展品教育活動(dòng)，多是以灌輸間接經(jīng)驗(yàn)為主的授受式教育。學(xué)生習(xí)慣于單一學(xué)科的認(rèn)知，僅強(qiáng)調(diào)展品的科學(xué)原理、科學(xué)知識(shí)，局限于科學(xué)教育三層次目標(biāo)中“知識(shí)和技能”中的“知識(shí)”部分。學(xué)生對(duì)于發(fā)現(xiàn)科學(xué)原理的過程、環(huán)境及其應(yīng)用方式都沒能很好理解，對(duì)于工程技術(shù)領(lǐng)域的知識(shí)感到較為陌生，對(duì)學(xué)習(xí)者個(gè)人能力的提升并沒有太大幫助。隨著公眾對(duì)科學(xué)的理解和需求日新月異，科技館的教育方式不能僅僅局限于展覽展品，而需要以展品為原點(diǎn)，融入STEM教育理念，通過科學(xué)教育活動(dòng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)將科學(xué)知識(shí)、科學(xué)方法、科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度更廣泛地傳播。

(三)STEM理念融入科技館展品教育活動(dòng)的獨(dú)特性

科技館依托展品開展STEM教育活動(dòng)在教育模式等方面具有一定獨(dú)特性:沒有課堂教學(xué)中的長(zhǎng)課時(shí)、系統(tǒng)性講授和較強(qiáng)組織性等特點(diǎn)，教學(xué)模式也不是脫離實(shí)物載體的灌輸性講解；而是充分利用學(xué)校和其他機(jī)構(gòu)所不具備的展品資源，引導(dǎo)觀眾有效體驗(yàn)展品，了解科學(xué)家在探索、發(fā)現(xiàn)過程中的信息，輔助觀眾認(rèn)知和建構(gòu)，讓觀眾獲得對(duì)科學(xué)方法、科學(xué)精神、科學(xué)思想的認(rèn)知。融入STEM理念的展品教育活動(dòng)會(huì)更注重將工程學(xué)內(nèi)容融入到科學(xué)教育活動(dòng)中，強(qiáng)調(diào)科學(xué)實(shí)踐、跨學(xué)科概念以及核心概念。這有助于將知識(shí)目標(biāo)和能力目標(biāo)進(jìn)行融合，也是有效實(shí)現(xiàn)當(dāng)代科學(xué)教育“知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度價(jià)值觀”三層次教學(xué)目標(biāo)的有效途徑，同時(shí)可使展品的教育功能得到最大化發(fā)揮。

二、以“滾球”活動(dòng)為例，探究STEM理念下展品教育活動(dòng)的特點(diǎn)

(一)“滾球”活動(dòng)內(nèi)容介紹

黑龍江省科技館機(jī)械展區(qū)的“滾球”展項(xiàng)是一件非常受觀眾喜愛的展品，它含有若干種典型的機(jī)械裝置，包括鏈輪升舉、連桿機(jī)構(gòu)、絲杠頂升等。展項(xiàng)設(shè)計(jì)巧妙，將機(jī)械裝置以動(dòng)態(tài)的、可操作的形式展示給觀眾。通過各個(gè)環(huán)節(jié)的操作，使?jié)L球在展品內(nèi)循環(huán)運(yùn)動(dòng)，這種動(dòng)態(tài)展示不僅讓觀眾對(duì)機(jī)械裝置有了更直觀的認(rèn)識(shí)，帶給觀眾體驗(yàn)的樂趣，更模擬了生產(chǎn)勞動(dòng)中操作機(jī)械的實(shí)踐過程。

經(jīng)過對(duì)觀眾參觀情況的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)觀眾對(duì)該展品的參觀和操作體驗(yàn)還僅僅是“走馬觀花”，只有一部分觀眾能夠理解滾球運(yùn)動(dòng)的原理，展品說明牌也很少有觀眾認(rèn)真閱讀，所以并未達(dá)到較好的教育效果。為了喚起觀眾的認(rèn)知欲望和情感上的響應(yīng)，我們希望觀眾能夠通過有意識(shí)地、積極地、建構(gòu)地實(shí)踐，在基于展品的直觀認(rèn)識(shí)上有進(jìn)一步動(dòng)手設(shè)計(jì)、搭建的環(huán)節(jié)，使參與者在展區(qū)參觀體驗(yàn)之后，更能體驗(yàn)工程設(shè)計(jì)的樂趣，這對(duì)深度發(fā)掘展廳資源、重新審視展品教育很有必要。

黑龍江省科技館圍繞“滾球”這項(xiàng)展品所設(shè)計(jì)實(shí)施的系列教育活動(dòng)“小球旅程知多少”項(xiàng)目，以“滾球”展品的可操作性為切入點(diǎn)，利用“黑箱”猜想法引發(fā)頭腦風(fēng)暴，在向?qū)W生“揭秘”滾球軌道結(jié)構(gòu)之前讓學(xué)生想象“滾球”展品內(nèi)部各種可能的結(jié)構(gòu)；在體驗(yàn)中以“問題導(dǎo)入”“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”的情境式教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)生了解機(jī)械裝置的好奇心和探究欲望，展現(xiàn)機(jī)械之美?！皾L球接力對(duì)抗賽”環(huán)節(jié)是以競(jìng)技性比賽為載體，將展品的教育性與娛樂性相結(jié)合，通過設(shè)置賽賽看、連連看、找找看、說說看等環(huán)節(jié)，讓學(xué)生在團(tuán)隊(duì)配合中親自操作展品，加深對(duì)其中機(jī)械裝置的認(rèn)識(shí)，了解各裝置在滾球運(yùn)動(dòng)中起到的作用，同時(shí)使學(xué)生重視合作、重視實(shí)踐、體會(huì)團(tuán)隊(duì)協(xié)作的力量；最后，通過“巧手機(jī)械師”環(huán)節(jié)完成一個(gè)工程項(xiàng)目，或利用程序設(shè)計(jì)一個(gè)全自動(dòng)的樂高微縮版滾球軌道，使學(xué)生把滾球競(jìng)賽環(huán)節(jié)學(xué)到的機(jī)械知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐中，進(jìn)一步了解掌握科學(xué)研究與實(shí)驗(yàn)、工程設(shè)計(jì)與制作的技能和方法，并從中感悟科學(xué)精神和科學(xué)思想(活動(dòng)內(nèi)容設(shè)計(jì)參見表1，活動(dòng)流程參見表2)。

表1 “滾球旅程知多少”教育活動(dòng)內(nèi)容設(shè)計(jì)

表2 “滾球旅程知多少”教育項(xiàng)目活動(dòng)流程

整個(gè)活動(dòng)從觀察體驗(yàn)到合作競(jìng)賽，從設(shè)計(jì)搭建到實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，將展品中的核心知識(shí)點(diǎn)及其應(yīng)用由淺入深地體現(xiàn)出來；在設(shè)計(jì)、制作、實(shí)驗(yàn)、改進(jìn)、分析和思考的過程中，讓學(xué)生體驗(yàn)到工程技術(shù)的樂趣；從單純的展品體驗(yàn)轉(zhuǎn)為科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)以及人文和藝術(shù)的結(jié)合，是將STEM教育融入科技館展品教育活動(dòng)的一次深層次實(shí)踐。

(二)“滾球”展品教育活動(dòng)的STEM教育特點(diǎn)分析

1. 基于展品優(yōu)勢(shì)和科學(xué)情境，巧妙結(jié)合科學(xué)、技術(shù)和工程問題

科技館擁有其他機(jī)構(gòu)不具備的展品優(yōu)勢(shì)，便于設(shè)計(jì)合理的教學(xué)情境，能夠培養(yǎng)學(xué)生的多重情感目標(biāo)，解放學(xué)生的思維。筆者在2012年參加了中國(guó)科協(xié)青少年科技中心和“做中學(xué)”科學(xué)教育改革實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目教學(xué)中心舉辦的教師培訓(xùn)，來自瑞典斯德哥爾摩大學(xué)的小學(xué)科學(xué)教育專家Hans Persson教授在培訓(xùn)中展示的一個(gè)“神奇的水桶”活動(dòng)給筆者留下了深刻印象。人們無論向桶里倒入什么顏色的水，流出來的都是無色透明的清水，讓大家想象桶內(nèi)裝置的無數(shù)種可能性。同樣，圍繞展品找到值得解決的問題，會(huì)觸發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲。每一個(gè)精心設(shè)計(jì)的問題，都包含豐富的信息和相關(guān)的概念、技術(shù)、技能等。它會(huì)讓學(xué)生投入精力，并鼓勵(lì)他們用已知的知識(shí)來為自己界定問題。在“揭秘”滾球軌道結(jié)構(gòu)之前，通過“問題導(dǎo)入、任務(wù)驅(qū)動(dòng)”的方式(參見表3)、“黑箱子”猜想法引發(fā)學(xué)生好奇心，使學(xué)生的知識(shí)導(dǎo)向與實(shí)際問題緊密聯(lián)系起來，引導(dǎo)學(xué)生像一個(gè)工程師一樣思考，關(guān)注科學(xué)和工程技術(shù)問題。鼓勵(lì)學(xué)生探索求異，培養(yǎng)他們學(xué)會(huì)一些探究性的學(xué)習(xí)技能，在良好的科技氛圍中更好地激發(fā)創(chuàng)新意識(shí)。[5]

表3 “問題導(dǎo)入、任務(wù)驅(qū)動(dòng)”問題設(shè)計(jì)方案

2. 將傳統(tǒng)的展品教育活動(dòng)轉(zhuǎn)化為基于STEM理念的教育活動(dòng)

有效的教育活動(dòng)必須提供一些機(jī)會(huì)給學(xué)生，讓學(xué)生對(duì)自己的思維過程進(jìn)行反思。而傳統(tǒng)的展品教育活動(dòng)通常傾向于孤立的講解，注重對(duì)展品的操作和演示，不強(qiáng)調(diào)教育對(duì)象的發(fā)現(xiàn)、思考和理解。這樣的情況不能讓學(xué)生深思，學(xué)生的疑惑沒有得到有效的回應(yīng)，從而不能深入理解展品的意義。STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)的是在真實(shí)世界中借助多種資源開展的實(shí)踐探究活動(dòng)，并在一定時(shí)間內(nèi)解決一系列相互關(guān)聯(lián)的問題，[6]尤其在科技館獨(dú)有的教育環(huán)境中，設(shè)計(jì)思路可以從展品展開?？萍驾o導(dǎo)教師在設(shè)計(jì)活動(dòng)前將自己的角色定位于觀眾，考慮關(guān)于展品所能提出相關(guān)問題的可能性，并尋找方法解決?！皾L球”教育活動(dòng)的開始，學(xué)生所知道的僅僅是滾球從一個(gè)入口進(jìn)入，會(huì)再回到這個(gè)起點(diǎn)，小球中間經(jīng)歷的過程未知。在本活動(dòng)中，學(xué)生需要完成的任務(wù)是思考并設(shè)計(jì)展品內(nèi)部結(jié)構(gòu)。這樣學(xué)生理解他們要研究什么，就會(huì)開始提問或應(yīng)用相關(guān)的知識(shí)設(shè)計(jì)解決方案。這時(shí)，為了使任務(wù)清楚明白，輔導(dǎo)教師作為協(xié)助者就可以開始進(jìn)行引導(dǎo)和必要的解釋。比如，可以提供現(xiàn)實(shí)生活中相似的現(xiàn)象和實(shí)例供學(xué)生參考。學(xué)生將設(shè)計(jì)出的方案進(jìn)行闡述、修改，這一系列過程都會(huì)在“揭秘”滾球龐大而復(fù)雜的機(jī)構(gòu)之后變得非常有意義。這樣，從傳統(tǒng)的教育活動(dòng)模式轉(zhuǎn)變?yōu)榛陧?xiàng)目的學(xué)習(xí)過程，學(xué)生對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的認(rèn)知會(huì)更加深刻，也會(huì)更愿意探究展品內(nèi)各個(gè)環(huán)節(jié)的機(jī)械裝置發(fā)揮的作用以及和自己設(shè)計(jì)方案的區(qū)別，這樣才能真正達(dá)到教育活動(dòng)的效果。

3. 注重跨越學(xué)科、多角度挖掘展品內(nèi)涵

科技館在很多領(lǐng)域都設(shè)計(jì)了多項(xiàng)相關(guān)展品，由于單件展品表現(xiàn)的往往是某一個(gè)或幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)，有時(shí)會(huì)對(duì)理解展品背后的科學(xué)內(nèi)涵產(chǎn)生一定局限性。而在現(xiàn)實(shí)世界中，社會(huì)問題和環(huán)境問題往往涉及多個(gè)領(lǐng)域，學(xué)生會(huì)經(jīng)常面臨實(shí)際問題、參與跨學(xué)科的探究活動(dòng)。這就不難理解教育目標(biāo)除“知識(shí)與技能”外，會(huì)更強(qiáng)調(diào)“過程與方法”以及“情感、態(tài)度、價(jià)值觀”。所以，有時(shí)需要通過多件展品共同揭示科技發(fā)展的過程及背后的科學(xué)思想和科技內(nèi)涵。當(dāng)不同學(xué)科相互融合出現(xiàn)在一個(gè)教育活動(dòng)的實(shí)施過程中，概念性的知識(shí)和技能往往更容易被理解和掌握，同時(shí)也可以幫助學(xué)生在不同學(xué)科領(lǐng)域之間找到有意義的聯(lián)系。STEM教育所倡導(dǎo)的跨學(xué)科學(xué)習(xí)為更綜合地開展基于展品的教育活動(dòng)提供了一個(gè)很好的方案。由于科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)之間本來就有很自然的交疊，[7]因此在依托展品開展教育活動(dòng)時(shí)，可以不必拘泥于展品本身或某個(gè)科學(xué)原理進(jìn)行探究。從展品的不同特點(diǎn)、參與方式、現(xiàn)實(shí)應(yīng)用等角度將多學(xué)科融為一體進(jìn)行拓展可能會(huì)有助于學(xué)生形成STEM素養(yǎng)，提高教育活動(dòng)的質(zhì)量。這個(gè)時(shí)候就需要科技輔導(dǎo)教師全面地介紹展品背后的知識(shí)鏈，揭示科技的發(fā)展過程及其探索者的科學(xué)精神、科學(xué)思想，也可以通過別樣的活動(dòng)形式，讓觀眾對(duì)展品有更深層次的理解。

三、科技館如何依托展品設(shè)計(jì)STEM教育活動(dòng)

(一)根據(jù)展品確定問題

在依托展品設(shè)計(jì)STEM教育活動(dòng)之初，輔導(dǎo)教師可以通過尋找展品原理這條隱形的線索，采用設(shè)置情境、問題引導(dǎo)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)等方式，將問題與實(shí)際生活、展品的內(nèi)涵聯(lián)系起來。比如，展品教育活動(dòng)以任務(wù)發(fā)放，或者以“尋寶”的形式開始，或者以一件“看似有悖于常理的事件”開始，采用情境模擬或角色扮演等方法，賦予活動(dòng)趣味性。同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合展品的特點(diǎn)或體現(xiàn)的技術(shù)手段對(duì)問題進(jìn)行思考，并對(duì)可行的解決方案進(jìn)行探討。

(二)通過頭腦風(fēng)暴進(jìn)行猜想

許多復(fù)雜問題的正確答案都不唯一。事實(shí)上，復(fù)雜的問題通常有許多解決方法。在這個(gè)階段，學(xué)生應(yīng)開展頭腦風(fēng)暴，盡力尋找更多解決問題的方法。有效的頭腦風(fēng)暴需要訊速地產(chǎn)生想法，但不進(jìn)行判斷。[8]如果問題特別復(fù)雜，最好先將這個(gè)問題分解成一個(gè)個(gè)小問題，再對(duì)每個(gè)小問題進(jìn)行頭腦風(fēng)暴以尋求解決方案。例如，“滾球”活動(dòng)開始遇到的問題是小球如何運(yùn)動(dòng)回到起點(diǎn)，學(xué)生可能需要對(duì)小球的運(yùn)動(dòng)軌跡和各個(gè)環(huán)節(jié)放置何種機(jī)械進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，思考解決方案。頭腦風(fēng)暴應(yīng)該是一個(gè)交互性的過程。這個(gè)過程中，輔導(dǎo)教師應(yīng)幫助學(xué)生把注意力放在產(chǎn)生的想法上，而不是關(guān)注評(píng)估他們的想法是否合適。

(三)分析解決方案

當(dāng)學(xué)生擁有大量可能解決問題的方案，就可以開始分析了。在這個(gè)過程中，為學(xué)生提供便利貼或馬克筆、繪畫紙、必要的材料和充足的空間，學(xué)生輪流寫下自己的想法與猜測(cè)，也可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的建模或測(cè)試。同時(shí)，還要對(duì)每種方案進(jìn)行評(píng)估，分析其優(yōu)勢(shì)和缺陷。展品在活動(dòng)中充當(dāng)?shù)慕巧蛟S是一個(gè)載體，或許是一個(gè)工具，是可以被參考和演示的，為學(xué)生驗(yàn)證方案或想法提供可能性。輔導(dǎo)教師會(huì)經(jīng)常結(jié)合展品向?qū)W生提出一些問題，當(dāng)孩子們對(duì)這些問題給出幼稚的答案時(shí)，老師應(yīng)該幫助他們用活動(dòng)驗(yàn)證問題的答案——這實(shí)際上是在模仿成年人做科研的方法。輔導(dǎo)教師起到的作用，就是用一些有價(jià)值的問題來引導(dǎo)學(xué)生分析解決方案。

(四)優(yōu)化解決方案

這個(gè)環(huán)節(jié)是讓學(xué)生測(cè)試他們?cè)O(shè)計(jì)的解決方案。比如，在進(jìn)行小球軌道建模時(shí)，可能小球在某個(gè)下坡轉(zhuǎn)化的動(dòng)能不足以使它爬上下一個(gè)坡，這樣小球的運(yùn)動(dòng)就中斷了。這就需要學(xué)生對(duì)動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的知識(shí)點(diǎn)有一定的了解，同時(shí)也要求學(xué)生對(duì)軌道結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。這個(gè)環(huán)節(jié)很重要的一點(diǎn)是讓學(xué)生知道:設(shè)計(jì)過程具有反復(fù)性，同時(shí)也要為學(xué)生提供多次測(cè)試的機(jī)會(huì)。

(五)交流和分享

整個(gè)活動(dòng)中，應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生與同伴或輔導(dǎo)教師進(jìn)行交流，能分享自己的想法，包括提出與展品相關(guān)的問題。比如，在“猜想”環(huán)節(jié)中學(xué)生應(yīng)該能說出滾球能連續(xù)運(yùn)動(dòng)的條件是什么，有哪些是衡量設(shè)計(jì)是否成功的因素；在“優(yōu)化解決方案”環(huán)節(jié)，學(xué)生應(yīng)該分享自己的測(cè)試結(jié)果和優(yōu)化的方法。最后，還應(yīng)該給學(xué)生交流和討論的機(jī)會(huì)，可以說出方案成功的原因、找到方案的途徑以及對(duì)展品或活動(dòng)的一些想法。

四、結(jié)語

隨著教育理念的不斷更新，具有科技館特色、體現(xiàn)當(dāng)代先進(jìn)教育學(xué)思想的基于展品的教育活動(dòng)已初露端倪。科技館開展STEM教育活動(dòng)的主要目標(biāo)之一就是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新實(shí)踐能力和科學(xué)素養(yǎng)，引導(dǎo)更多的學(xué)生選擇科學(xué)與工程職業(yè)。這也使我們意識(shí)到，做好這項(xiàng)工作必須增強(qiáng)輔導(dǎo)教師專業(yè)學(xué)習(xí)和工作的驅(qū)動(dòng)力，提高自身的STEM素養(yǎng)，才能在設(shè)計(jì)教育活動(dòng)中不斷創(chuàng)新。如何更好地依托展品開展STEM教育活動(dòng)是科技館在探索新的教育實(shí)踐模式上邁出的一步，這對(duì)提高科技輔導(dǎo)教師設(shè)計(jì)STEM教育活動(dòng)的能力以及更好地推動(dòng)我國(guó)中小學(xué)設(shè)置STEM教育課程都是一個(gè)良好開端。同時(shí)，這可使科技館資源與學(xué)校教育更有效地結(jié)合起來，促進(jìn)校外科技活動(dòng)與學(xué)校科學(xué)教育的有效銜接，力爭(zhēng)為青少年提供具有時(shí)效性與個(gè)性化的STEM教育活動(dòng)內(nèi)容。

[1]張璐.科技館科普教育活動(dòng)的探索與實(shí)踐[J].環(huán)球市場(chǎng)信息導(dǎo)報(bào)，2012(4):124.

[2]朱幼文.基于科學(xué)與工程實(shí)踐的跨學(xué)科探究式學(xué)習(xí)——科技館STEM教育相關(guān)重要概念的探討[J].自然科學(xué)博物館研究，2017.2(1):5－14.

[3]謝紹平，董秀紅.美國(guó)新《K－12科學(xué)教育框架》解讀[J].外國(guó)中小學(xué)教育，2013(4):55－61.

[4]馮羽.探究科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)途徑——基于STEM教育[J].科技資訊，2015，13(20):214－215.

[5]周靜.校外科技教育中學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)初探[J].海峽科學(xué)，2012(3):32－33.

[6]張爽.基于項(xiàng)目的探究性學(xué)習(xí)模式研究[D].大連:遼寧師范大學(xué)，2006:9－11.

[7]葉兆寧.STEM教育走進(jìn)中小學(xué)科學(xué)課堂——融合:實(shí)現(xiàn)STEM教育的有效策略[J].中國(guó)科技教育，2013(2):10－15.

[8]埃里克·布倫塞爾.在課堂中整合工程與科學(xué)[M].上海:上?？萍冀逃霭嫔纾?015:6－7.

Reflection and Practice of STEM Education Activities Based on Exhibit in Science and Technology Museums——A Case Study of“the Journey of the Ball”

Feng Zijiao

In recent years，STEM education is becoming a guide to the new global education reform，which provides new perspectives on science innovation.According to characteristics of STEM education and exhibition education analysis in science and technology museums，this article took the activity called“the Journey of the Ball”as an example to explore the significance，characteristics and general rules of educational activities relying on exhibits in science and technology museums under the concept of STEM education；to propose the solutions that the activities should be based on the scientific context and combined with science，technology and engineering problems；to convert traditional educational activities based on exhibit to education activities presenting STEM.

science and technology museum，STEM education，exhibit，educational activities

①馮子?jì)?黑龍江省科學(xué)技術(shù)館培訓(xùn)實(shí)驗(yàn)部科技輔導(dǎo)教師，館員；研究方向:科技館教育活動(dòng)；通訊地址:黑龍江省哈爾濱市松北區(qū)太陽大道1458號(hào)；郵編:150080；Email:12490675＠qq.com。