利用數(shù)字化學(xué)習(xí)場(chǎng)館提升青少年科學(xué)素養(yǎng)的策略研究

【摘 要】數(shù)字化學(xué)習(xí)場(chǎng)館是培養(yǎng)青少年科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑，它的科學(xué)教育功能主要體現(xiàn)在傳播科學(xué)知識(shí)、體驗(yàn)科學(xué)研究過(guò)程、促進(jìn)科學(xué)思維形成和幫助建構(gòu)科學(xué)身份四個(gè)方面。研究者通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外典型數(shù)字化場(chǎng)館的設(shè)計(jì)理念和運(yùn)行方式進(jìn)行分析，提出了包括科學(xué)團(tuán)體、學(xué)生自身、學(xué)生家長(zhǎng)、場(chǎng)館人員、館校合作五個(gè)要素在內(nèi)的青少年科學(xué)素養(yǎng)提升策略，通過(guò)這些要素的相互作用，充分發(fā)揮數(shù)字學(xué)習(xí)場(chǎng)館的科學(xué)教育功能，共同促進(jìn)青少年科學(xué)素養(yǎng)的提升。

【關(guān)鍵詞】學(xué)習(xí)場(chǎng)館；數(shù)字化；青少年；科學(xué)素養(yǎng)

【中圖分類(lèi)號(hào)】G434 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A

【論文編號(hào)】1671-7384（2024）011-038-03

眾所周知，學(xué)習(xí)場(chǎng)館在青少年校外教育中有著不可替代的科學(xué)教育功能。與學(xué)校教育相比，參觀(guān)學(xué)習(xí)場(chǎng)館并體驗(yàn)科技活動(dòng)，能夠有效增強(qiáng)青少年的創(chuàng)新意識(shí)、激發(fā)青少年探索科學(xué)、追求科學(xué)的興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，進(jìn)而提升其對(duì)從事科學(xué)相關(guān)職業(yè)的意愿。

目前國(guó)內(nèi)外學(xué)習(xí)場(chǎng)館主要有博物館、科技館、動(dòng)植物園等，而博物館依據(jù)展示內(nèi)容的不同，分為藝術(shù)類(lèi)、歷史類(lèi)、自然科學(xué)類(lèi)和綜合類(lèi)。作為非正式學(xué)習(xí)的重要手段，場(chǎng)館學(xué)習(xí)是指在這些學(xué)習(xí)場(chǎng)館中，以體驗(yàn)、操作、探究為主要形式，獲得經(jīng)驗(yàn)的非正式學(xué)習(xí)行為，其核心是參觀(guān)者在個(gè)人、社會(huì)和物理情境的不斷交互和整合中實(shí)現(xiàn)知識(shí)理解與遷移[1]。本文研究的學(xué)習(xí)場(chǎng)館主要包括自然科學(xué)類(lèi)（科技類(lèi)）博物館和科技館。這類(lèi)場(chǎng)館普遍采用一定的數(shù)字技術(shù)，推出小程序、AR觀(guān)賞、VR線(xiàn)上展館等功能，能夠突破空間的制約，通過(guò)有設(shè)計(jì)的互動(dòng)激發(fā)，為青少年帶來(lái)更多的科學(xué)實(shí)踐體驗(yàn)。

數(shù)字化學(xué)習(xí)場(chǎng)館的科學(xué)教育功能

數(shù)字化學(xué)習(xí)場(chǎng)館受到各國(guó)的普遍重視，各種類(lèi)型的專(zhuān)題博物館、科技館、天文館等層出不窮。截至2022年，我國(guó)共有科技館和科技類(lèi)博物館1525個(gè)[2]。數(shù)字化學(xué)習(xí)場(chǎng)館以學(xué)習(xí)者為中心設(shè)計(jì)和建設(shè)學(xué)習(xí)資源，在直觀(guān)呈現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容的基礎(chǔ)上能夠促進(jìn)科學(xué)知識(shí)的傳播，激發(fā)學(xué)習(xí)者的探究欲望，幫助學(xué)習(xí)者形成科學(xué)思維。數(shù)字化場(chǎng)館的科學(xué)教育功能主要有以下幾個(gè)方面。

1.傳播科學(xué)知識(shí)

復(fù)雜的科學(xué)概念和原理只有反復(fù)地呈現(xiàn)給學(xué)生，且以越來(lái)越復(fù)雜的形式在不同背景下定期向?qū)W生展示，學(xué)生才能有效掌握。數(shù)字化場(chǎng)館能夠利用AR技術(shù)在實(shí)體展品的基礎(chǔ)上，將抽象和復(fù)雜的概念形象化地疊加到現(xiàn)實(shí)世界中，還原科學(xué)家對(duì)科學(xué)現(xiàn)象的探究過(guò)程，促進(jìn)學(xué)生理解科學(xué)知識(shí)。

2.體驗(yàn)科學(xué)研究過(guò)程

通過(guò)科學(xué)試驗(yàn)或探究活動(dòng)，學(xué)生能夠深入學(xué)習(xí)科學(xué)調(diào)查、探究的過(guò)程與方法，掌握跨學(xué)科的實(shí)用的科學(xué)技能。數(shù)字化學(xué)習(xí)場(chǎng)館通過(guò)開(kāi)發(fā)線(xiàn)上展覽、舉辦主題探究活動(dòng)等方式創(chuàng)設(shè)情境，將抽象的科學(xué)概念轉(zhuǎn)化為具體的模型，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者體驗(yàn)科學(xué)試驗(yàn)的過(guò)程，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的思維和方法，切實(shí)體會(huì)科學(xué)進(jìn)步與社會(huì)發(fā)展的關(guān)系。

3.促進(jìn)科學(xué)思維形成

實(shí)物展品的二維碼、數(shù)字展品的超鏈接，讓學(xué)習(xí)者可以進(jìn)一步查看相關(guān)的科學(xué)研究論文或各類(lèi)視頻、圖片等，增強(qiáng)說(shuō)服力。數(shù)字化學(xué)習(xí)場(chǎng)館的小課堂、科學(xué)家講座能夠清晰闡明一些科學(xué)原理，實(shí)物展品能夠直觀(guān)展示一些科學(xué)進(jìn)程和科學(xué)證據(jù)，幫助參觀(guān)者樹(shù)立基本科學(xué)信念（如進(jìn)化論），或者消除在某方面的科學(xué)偏見(jiàn)。

4.幫助建構(gòu)科學(xué)身份

利用人工智能、體感技術(shù)等，學(xué)生能夠在真實(shí)情境或模擬的場(chǎng)景中，學(xué)習(xí)處理科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)因素的關(guān)系，了解科學(xué)知識(shí)與相關(guān)的科學(xué)實(shí)踐過(guò)程，批判性地使用科學(xué)，以逐步形成倫理判斷力，涵養(yǎng)科學(xué)價(jià)值觀(guān)[3]。數(shù)字化學(xué)習(xí)場(chǎng)館將科學(xué)團(tuán)體與社會(huì)緊密相連，利用線(xiàn)上會(huì)議、講座等渠道，提升信息交流的速度與廣度，有利于科學(xué)在研究者與學(xué)生之間的雙向傳播，使得他們能夠接觸到最新的科學(xué)研究或成果展示，實(shí)現(xiàn)從“科學(xué)學(xué)習(xí)者”到“科學(xué)倡導(dǎo)者”和“科學(xué)探索者”的身份轉(zhuǎn)化。

利用數(shù)字化學(xué)習(xí)場(chǎng)館提升青少年科學(xué)素養(yǎng)的策略

數(shù)字化學(xué)習(xí)場(chǎng)館提供的是一種多元的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，包括認(rèn)知層面的知識(shí)技能以及情感層面的科學(xué)態(tài)度，技術(shù)的應(yīng)用能夠促進(jìn)場(chǎng)館學(xué)習(xí)的多元化學(xué)習(xí)效果[4]。我們選取了國(guó)內(nèi)外幾個(gè)著名的數(shù)字化場(chǎng)館（中國(guó)科學(xué)技術(shù)館、廣東科學(xué)中心、美國(guó)科學(xué)工業(yè)中心、英國(guó)科學(xué)博物館集團(tuán)、德意志博物館），通過(guò)文獻(xiàn)研究和網(wǎng)站資源閱覽，對(duì)它們的設(shè)計(jì)理念和運(yùn)行方式進(jìn)行深入分析，提出數(shù)字化學(xué)習(xí)場(chǎng)館提升青少年科學(xué)素養(yǎng)的策略。

1.科學(xué)團(tuán)體：與學(xué)生雙向交流傳播科學(xué)知識(shí)

數(shù)字化場(chǎng)館提供的科學(xué)內(nèi)容與科學(xué)素養(yǎng)中包含的科學(xué)知識(shí)維度相對(duì)應(yīng)。通過(guò)線(xiàn)上展覽、科學(xué)小游戲等途徑，青少年自發(fā)地接觸科學(xué)，學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)，對(duì)相關(guān)的科學(xué)原理、發(fā)現(xiàn)歷程和應(yīng)用場(chǎng)景有一定的了解。此外，學(xué)習(xí)場(chǎng)館不僅展示有關(guān)科學(xué)內(nèi)容的描述性知識(shí)，也能夠通過(guò)超鏈接等形式與深入學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)的網(wǎng)站相連，展示獲取知識(shí)的多種途徑，拓展青少年的科學(xué)視野。

科學(xué)團(tuán)體可以借助學(xué)習(xí)場(chǎng)館展開(kāi)公共科學(xué)項(xiàng)目，能夠讓對(duì)相關(guān)科學(xué)領(lǐng)域有一定了解的學(xué)生就某研究課題或項(xiàng)目提出期望或建議，甚至參與到科學(xué)研究的進(jìn)程中。參與行為的維持不僅僅依靠青少年本身的動(dòng)機(jī)，研究人員需要與青少年進(jìn)行常態(tài)化的交流，提供及時(shí)的反饋。學(xué)生在探索科學(xué)、傳播科學(xué)、利用科學(xué)的學(xué)習(xí)氛圍中成長(zhǎng)，其學(xué)習(xí)成果和反饋信息也為相關(guān)科學(xué)研究起到一定的推動(dòng)作用。針對(duì)此類(lèi)需求，數(shù)字化學(xué)習(xí)場(chǎng)館可以進(jìn)行館際合作，或者與政府、社會(huì)力量合作，開(kāi)發(fā)相關(guān)平臺(tái)或者小程序，拓展科學(xué)界與學(xué)生之間的信息交流渠道。中國(guó)科學(xué)技術(shù)館以科學(xué)教育為主要功能，通過(guò)科學(xué)性、知識(shí)性、互動(dòng)性相結(jié)合的展覽展品和參與體驗(yàn)式的教育活動(dòng)，普及科學(xué)知識(shí)。美國(guó)科學(xué)工業(yè)中心致力于普及STEAM教育，其舉辦的科技節(jié)深入社區(qū)，向青少年提供與科學(xué)家、宇航員對(duì)話(huà)的機(jī)會(huì)，以及親身參與科學(xué)探究、發(fā)現(xiàn)新物種的科學(xué)參與渠道。

2.學(xué)生：情境化參與培養(yǎng)科學(xué)能力

科學(xué)能力的提升關(guān)鍵在于科學(xué)參與。場(chǎng)館學(xué)習(xí)開(kāi)始不僅關(guān)注在場(chǎng)館內(nèi)的展覽內(nèi)容以及學(xué)習(xí)過(guò)程，而且考慮學(xué)習(xí)的社會(huì)情境。利用AR、VR技術(shù)，學(xué)生能夠借助平臺(tái)、移動(dòng)終端、計(jì)算機(jī)等設(shè)備，通過(guò)語(yǔ)音、動(dòng)作的輸入，根據(jù)自己的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)風(fēng)格等選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容和形式，進(jìn)行沉浸式的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，嘗試科學(xué)探究的進(jìn)程，鍛煉思考和操作的能力。

數(shù)字化學(xué)習(xí)場(chǎng)館可以與學(xué)校加深合作，開(kāi)發(fā)與科學(xué)課堂中重點(diǎn)內(nèi)容對(duì)應(yīng)的科學(xué)活動(dòng)，彌補(bǔ)學(xué)校中學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)的不足，鼓勵(lì)學(xué)生在非正式環(huán)境中深度體驗(yàn)科學(xué)參與。例如，廣東科學(xué)中心采用多種高新技術(shù)，將科學(xué)性、知識(shí)性、趣味性有機(jī)融合，讓學(xué)生在動(dòng)手參與、親身體驗(yàn)中培養(yǎng)科學(xué)能力。德意志博物館展示豐富的數(shù)字藏品，鼓勵(lì)青少年在對(duì)科學(xué)展品的探索中提升科學(xué)興趣和科學(xué)探究能力，培養(yǎng)創(chuàng)造力。

3.學(xué)生家長(zhǎng)：引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與科學(xué)實(shí)踐

家長(zhǎng)對(duì)科學(xué)的態(tài)度對(duì)學(xué)生有著重要的影響。盡管不是所有家長(zhǎng)都從事科學(xué)有關(guān)工作，但并不影響其向青少年提供科學(xué)參與的環(huán)境，促進(jìn)孩子在社會(huì)環(huán)境中進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)、討論科學(xué)議題，培養(yǎng)孩子對(duì)科學(xué)的正確態(tài)度和興趣。教育部出臺(tái)的《關(guān)于加強(qiáng)新時(shí)代中小學(xué)科學(xué)教育工作的意見(jiàn)》中也指出，要“推出家庭科普公開(kāi)課，開(kāi)展形式多樣的家庭科普活動(dòng)”，提升家長(zhǎng)科學(xué)素養(yǎng)和科普意識(shí)，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。

許多數(shù)字化學(xué)習(xí)場(chǎng)館也推出了針對(duì)家庭科學(xué)教育的在線(xiàn)課程，旨在鼓勵(lì)家長(zhǎng)做學(xué)生科學(xué)教育的引導(dǎo)者，與學(xué)生在“玩中學(xué)”，讓學(xué)生在日常生活中養(yǎng)成關(guān)注科學(xué)、主動(dòng)探究、解決問(wèn)題的興趣和習(xí)慣，培養(yǎng)其學(xué)習(xí)科學(xué)、參與科學(xué)的意識(shí)和能力。中國(guó)科學(xué)技術(shù)館同步開(kāi)發(fā)了針對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)單、家長(zhǎng)輔導(dǎo)手冊(cè)、教師課程手冊(cè)等各類(lèi)免費(fèi)資源，幫助加深大眾對(duì)科學(xué)技術(shù)的理解與感悟。

4.場(chǎng)館人員：增進(jìn)自身科學(xué)素養(yǎng)和傳播能力

場(chǎng)館人員是承擔(dān)科技類(lèi)博物館展教、科普等相關(guān)研究與實(shí)踐工作的專(zhuān)業(yè)人員，包括講解員、課程（活動(dòng)）開(kāi)發(fā)員、展覽設(shè)計(jì)員、科技輔導(dǎo)教師、志愿者等。場(chǎng)館人員對(duì)場(chǎng)館以及活動(dòng)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、布置、講解影響著訪(fǎng)客的參觀(guān)體驗(yàn)。在單次的場(chǎng)館學(xué)習(xí)中，學(xué)習(xí)體驗(yàn)較為短暫，難以對(duì)科學(xué)知識(shí)形成獨(dú)立的深刻理解，學(xué)習(xí)體驗(yàn)只有與學(xué)習(xí)者先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)產(chǎn)生重合時(shí)，才能發(fā)生對(duì)于科學(xué)知識(shí)較為深入的學(xué)習(xí)和鞏固。除專(zhuān)業(yè)知識(shí)外，場(chǎng)館人員需要有較高的觀(guān)察力、創(chuàng)造力，能夠與學(xué)習(xí)者展開(kāi)溝通，通過(guò)講解引導(dǎo)學(xué)習(xí)者將場(chǎng)館內(nèi)的學(xué)習(xí)與其先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)聯(lián)系起來(lái)，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)和探索。

場(chǎng)館人員也是一個(gè)學(xué)習(xí)團(tuán)體，需要不斷提升自身科學(xué)素養(yǎng)，提升科學(xué)知識(shí)水平、科學(xué)知識(shí)傳播能力、科學(xué)技術(shù)應(yīng)用能力，及時(shí)調(diào)整對(duì)于場(chǎng)館本身定位的認(rèn)識(shí)，重視學(xué)生對(duì)科學(xué)活動(dòng)反饋和表現(xiàn)，并能夠根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)和學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)現(xiàn)狀，及時(shí)調(diào)整場(chǎng)館展覽設(shè)置、活動(dòng)開(kāi)發(fā)等環(huán)節(jié)，選擇有針對(duì)性、恰當(dāng)?shù)目茖W(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)策略。

5.館校合作：助力學(xué)生社會(huì)化學(xué)習(xí)和建構(gòu)科學(xué)態(tài)度

數(shù)字化學(xué)習(xí)場(chǎng)館中的社會(huì)化學(xué)習(xí)環(huán)境有利于學(xué)生科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)。目前的學(xué)習(xí)場(chǎng)館正在與社會(huì)深度融合，借助VR、AR、MR等前沿技術(shù)，形成混合現(xiàn)實(shí)的學(xué)習(xí)場(chǎng)館，學(xué)習(xí)場(chǎng)館的社會(huì)性已無(wú)限擴(kuò)大。由于學(xué)校的科學(xué)教育時(shí)間、范圍等方面的局限，數(shù)字化場(chǎng)館在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)中起到的作用越來(lái)越受到重視。

數(shù)字化場(chǎng)館也可以與學(xué)校加深合作，開(kāi)發(fā)與科學(xué)課堂中重點(diǎn)內(nèi)容對(duì)應(yīng)的科學(xué)活動(dòng)，彌補(bǔ)學(xué)校中學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)的不足，鼓勵(lì)學(xué)生在非正式環(huán)境中深度體驗(yàn)科學(xué)參與。例如，我國(guó)正在推動(dòng)加強(qiáng)數(shù)字化學(xué)習(xí)場(chǎng)館與學(xué)校的合作，即通過(guò)“中小學(xué)—科技館”和“科技館—大學(xué)（研究所）”兩種館校結(jié)合方式，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)館與學(xué)校協(xié)同育人。再如，場(chǎng)館可在展示科學(xué)結(jié)論及其物理模型的同時(shí)，設(shè)置討論區(qū)，發(fā)布一些其他學(xué)者對(duì)此提出的合理質(zhì)疑，鼓勵(lì)參觀(guān)者對(duì)此提出自己的見(jiàn)解，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維，并讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)的不斷進(jìn)步以及科學(xué)真理絕對(duì)性與相對(duì)性的辯證統(tǒng)一。學(xué)生在學(xué)習(xí)場(chǎng)館中不僅獲取科學(xué)知識(shí)和科學(xué)體驗(yàn)，更應(yīng)習(xí)得獲取科學(xué)信息的手段、辯證思考科學(xué)議題的能力、主動(dòng)參與科學(xué)討論的責(zé)任意識(shí)，樹(shù)立正確的科學(xué)態(tài)度。英國(guó)科學(xué)博物館集團(tuán)強(qiáng)調(diào)家庭、學(xué)校的STEM教育，通過(guò)激發(fā)青少年對(duì)科學(xué)的好奇心，加強(qiáng)科學(xué)參與，提升其科學(xué)探究的信心和能力，培養(yǎng)科學(xué)責(zé)任感。

結(jié) 語(yǔ)

在青少年科學(xué)素養(yǎng)日益受到重視的當(dāng)下，數(shù)字化學(xué)習(xí)場(chǎng)館作為青少年科學(xué)學(xué)習(xí)的重要場(chǎng)所，發(fā)揮著聯(lián)結(jié)正式學(xué)習(xí)與非正式學(xué)習(xí)、個(gè)性化學(xué)習(xí)與社會(huì)化學(xué)習(xí)的重要作用。數(shù)字化學(xué)習(xí)場(chǎng)館的科學(xué)學(xué)習(xí)不僅存在于場(chǎng)館內(nèi)，更通過(guò)科技延伸到社會(huì)生活的方方面面，學(xué)生在興趣的驅(qū)動(dòng)下主動(dòng)學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)獲取信息解決科學(xué)問(wèn)題的思維和能力，并養(yǎng)成相信科學(xué)的信心和參與科學(xué)的責(zé)任意識(shí)。我們需要不斷完善數(shù)字化學(xué)習(xí)場(chǎng)館的數(shù)字資源和環(huán)境設(shè)施，提高工作人員和家長(zhǎng)的科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)更多能夠終身學(xué)習(xí)的青少年學(xué)生，成為能夠面向未來(lái)、引領(lǐng)時(shí)代的科學(xué)人才。

注：本文系2021年江蘇省教育科學(xué)規(guī)劃課題“混合式教學(xué)模式下大學(xué)生學(xué)習(xí)績(jī)效的測(cè)評(píng)研究”（課題編號(hào)：C-c/2021/01/44）研究成果

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