讓學(xué)生心中的科學(xué)種子發(fā)芽

孟春林　仇子云

社會性科學(xué)議題的學(xué)習(xí)是學(xué)生利用所學(xué)的科學(xué)知識解決真實生活中問題的一種學(xué)習(xí)活動，在活動中可以提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，使學(xué)生對生活、對未來形成初步規(guī)劃，讓學(xué)生心中的那?？茖W(xué)的種子發(fā)芽。

議題背景

新學(xué)期學(xué)校對操場進行了改造，塑膠跑道引起師生的關(guān)注。近年來，國家倡導(dǎo)健康生活理念，全民健身的開展使塑膠跑道從運動競技場所走進學(xué)校，走近居民身邊，甚至一些新樓盤把建有塑膠跑道的運動場所作為新賣點。曾經(jīng)的毒跑道事件引發(fā)了師生的熱議，結(jié)合現(xiàn)在國內(nèi)外塑膠跑道材料的發(fā)展?fàn)顩r和塑膠跑道檢測行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的不斷更新，師生對塑膠跑道產(chǎn)生了不同的看法。由此我們確定了“塑膠跑道的未來將走向何方”作為我校第一個社會性科學(xué)議題學(xué)習(xí)主題，并設(shè)計了該議題的教育定位，確立了這一議題的方向和內(nèi)容。

議題解讀

科學(xué)：塑膠跑道的議題內(nèi)容融合了物理、化學(xué)、生物、數(shù)學(xué)等多個學(xué)科的知識。數(shù)學(xué)學(xué)科主要是引領(lǐng)學(xué)生進行實地測量、繪圖、計算操場面積，預(yù)算材料費、人工費，在與學(xué)校鋪設(shè)塑膠跑道的招標(biāo)書具體內(nèi)容對比后形成自己的看法。物理學(xué)科主要是通過實驗探究對比塑膠跑道、水泥跑道、瀝青跑道的彈性與摩擦力，凸顯塑膠跑道的優(yōu)良性能?；瘜W(xué)學(xué)科了解有機物及有機合成材料，了解合成材料的發(fā)展對社會發(fā)展的影響。生物學(xué)科主要是通過學(xué)生觀察鋪設(shè)塑膠跑道的操場周圍生物是否有變化，說明塑膠跑道與水泥跑道、草坪的不同;通過體育運動測試不同材質(zhì)的運動場所對運動中的人體健康的影響。

政策：國家倡導(dǎo)全民健身，并為促進青少年健康發(fā)展采取了一系列措施，如中考、高考增加體育測試，為校園鋪設(shè)塑膠跑道投入大量資金。同時不斷提升塑膠材料監(jiān)測的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，增加操場抽樣檢測項目，加大各部門的監(jiān)測力度，促進塑膠跑道行業(yè)自律，盡可能確保青少年使用無毒跑道，健康發(fā)展。

經(jīng)濟：地方經(jīng)濟發(fā)展影響材料的選擇，在考慮價格的同時還要考慮地方政府的前期投入和后期維護。

環(huán)境：廢棄塑膠如何處理，回收的意義和價值是什么？新的塑膠材料鋪設(shè)跑道后對空氣、土壤及地下水有沒有影響？會不會危害身體健康？在政府投資范圍內(nèi)如何選擇合適的環(huán)保材料？

倫理：毒跑道事件是在巨大利益面前違背倫理道德選擇便宜劣質(zhì)的塑膠材料造成的。事件之后，國家一直努力重塑道德體系，那么作為中學(xué)生的我們當(dāng)利益與倫理發(fā)生沖突時，又如何抉擇？為避免劣質(zhì)跑道材料進入校園，國家致力于推動行業(yè)走向正規(guī)軌道，企業(yè)自律，政府加強有效監(jiān)控，學(xué)校進行公開招標(biāo)，目的是讓公眾對整個過程有知情權(quán)，這樣才能真正起到人民監(jiān)督的作用。

學(xué)生利用所學(xué)學(xué)科知識，思考鋪設(shè)塑膠跑道的科學(xué)技術(shù)、社會經(jīng)濟等方面的相互綜合作用，在這個過程中逐步提升自身的判斷力與決策力，用發(fā)展的眼光看待問題，發(fā)展倫理道德觀念，進而為參與社會、成為優(yōu)質(zhì)公民打下基礎(chǔ)。

議題分析

學(xué)校操場之所以改造，是舊的塑膠跑道出現(xiàn)破損，影響到了學(xué)生的運動健身，還有一個主要原因是有異味，可能對師生的身體健康帶來危害。改造要鏟除舊的塑膠跑道，選擇更環(huán)保的塑膠材料鋪設(shè)新跑道。在政府組織下，教育分管部門進行了公開招標(biāo)。工程在暑假期間開始施工，由于受天氣影響，9 月中旬才結(jié)束，因此學(xué)生親眼看到了鋪設(shè)塑膠跑道的部分過程。借助社會性科學(xué)議題活動，我們力圖引導(dǎo)學(xué)生從科學(xué)、經(jīng)濟、政策、環(huán)境、倫理方面了解塑膠跑道，將學(xué)科知識應(yīng)用于生活實際中，提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。

為了修建環(huán)保的塑膠跑道，政府投入了大量資金，我們選擇了“學(xué)校塑膠跑道需要投入多少資金”作為第一個議題活動。目的是通過測量、計算，學(xué)以致用，讓學(xué)生體驗合作是科學(xué)探究的重要方式;通過對比價格后的討論，讓學(xué)生學(xué)會從不同角度、不同層面思考問題。

教學(xué)過程

環(huán)節(jié)一：俯瞰操場，制訂方案

創(chuàng)設(shè)情境：這學(xué)期學(xué)校進行了操場改造，紅綠相間的操場，與周邊的綠樹紅花相映成趣，看著踩在新跑道上面的同學(xué)，一些小心翼翼想跑又舍不得，一些卻像脫韁的野馬奔跑跳躍，大家對我們腳下的塑膠跑道了解多少？需要投入多少資金？

學(xué)生猜測：20 萬？ 40 萬？

教師：科學(xué)猜想是需要證據(jù)的，大家能提供證據(jù)嗎？

學(xué)生：思考、討論，可以通過計算操場面積，查找每平方米的價格，計算投入的總價，那么又如何計算操場面積？

學(xué)生討論：俯瞰學(xué)校操場，操場中籃球場地與塑膠跑道材料不一樣，應(yīng)該分開算?；@球場地是長方形的，只要測量出長和寬即可計算。而塑膠跑道是根據(jù)操場用地面積形狀和大小鋪設(shè)的非標(biāo)準(zhǔn)跑道，6 條環(huán)形塑膠跑道外的部分根據(jù)操場地形也鋪了塑膠。這個計算有點難。一些學(xué)生提出“可以用割補法進行計算”，受到啟發(fā)后，各小組開始嘗試畫圖，制訂方案。

學(xué)生方案1：采用分割的方法把整個操場切割成規(guī)則圖形或近似規(guī)則圖形，把分割開的面積相加就是塑膠面積。

學(xué)生方案2：先將多出的分割掉，這是2個規(guī)則的長方形。再采用補全的方法把剩余的操場補成長方形，再把補充部分近似成直角三角形計算，操場總面積減去籃球場地面積減去補充面積就是塑膠面積。

學(xué)生討論2 個方案的優(yōu)劣。

設(shè)計意圖：這一環(huán)節(jié)體現(xiàn)的是議題中的科學(xué)價值，學(xué)生經(jīng)過猜想、討論，通過組內(nèi)或組間交流，各小組制訂行動方案，學(xué)生經(jīng)歷的是小組合作科學(xué)探究的過程，也是利用數(shù)學(xué)學(xué)科知識解決實際問題的過程。

環(huán)節(jié)二：實地測量，計算造價

教師：下面讓我們帶著方案和測量工具，以小組為單位去操場進行實地測量。

學(xué)生奔赴操場，有的組嘴里喊著籃球場地好測量直奔目的地，有的組則是看著圖紙有序測量。意想不到的是幾乎所有組都有分工，有總指揮，有記錄數(shù)據(jù)的，有兩邊拉、中間擺放長卷尺的，還有監(jiān)督讀數(shù)的。

學(xué)生測量完畢，回到教室開始計算面積。

教師：每個組計算的面積近似，但不同，為什么？

學(xué)生：測量工具不同、測量方法不同，都有可能造成誤差。

教師：工程用到的測量儀器有測距儀、水準(zhǔn)儀、自動水平儀、工程檢驗尺、水準(zhǔn)標(biāo)尺等。學(xué)生感嘆測量儀器的多樣和精密。

學(xué)生結(jié)合教師提供的有關(guān)數(shù)據(jù)計算材料費、施工費。

設(shè)計意圖：實地測量中，學(xué)生親身經(jīng)歷了改造工程前的測量工作，感受到了與小伙伴合作的重要性;通過誤差分析，感受測量要用精準(zhǔn)的工具、科學(xué)的方法和嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度完成。從學(xué)生在課堂的激烈討論和奔向操場進行測量的迫切感中，能看到他們是享受這個體驗過程的。

環(huán)節(jié)三：比對價格，引發(fā)思考

教師：展示學(xué)校操場改造招標(biāo)與投標(biāo)資料。這2 摞資料是施工前的標(biāo)書，每個小組都有標(biāo)書部分內(nèi)容的復(fù)印件，包括投標(biāo)總價，項目清單及計價表。請各組同學(xué)對比我們計算的結(jié)果和標(biāo)書上的價格。若差距大，原因可能是什么？

學(xué)生：查看標(biāo)書總價，進行對比。

學(xué)生：查看標(biāo)書中的項目清單，包括拆除面層、余方棄置、修復(fù)面層、鋪設(shè)硅PU 面層和透氣性面層等。措施費用還包括安全文明施工費、環(huán)境保護費、夜間施工增加費、材料運輸費、工程定位復(fù)制、點交、場地清理費、檢測試驗費等。

學(xué)生在看了項目清單后議論紛紛。

學(xué)生：原來小小的操場改造涉及到這么多項目，價格出現(xiàn)差距主要是我們計算了材料費和施工費，沒有考慮進去其他費用。

教師：國家為什么要投入這么多資金改造操場呢？

學(xué)生：原來的塑膠跑道不僅破還有異味，破壞校園的美感，影響身體健康;舊材料可能是三無產(chǎn)品。有的學(xué)生提問什么是硅PU 面層和透氣性面層？環(huán)保嗎？貴嗎？

教師：大家看到項目清單里有硅PU 面層和透氣性面層，選擇這些材料除了考慮材料效能出色，更主要的是它們屬于《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品政府采購清單》產(chǎn)品。那么如何確保操場改造用的是這些環(huán)保材料，避免施工過程中以次充好呢？

學(xué)生：可以通過公開招標(biāo)，選擇有資質(zhì)的誠信公司，也可以介入環(huán)保部門、質(zhì)量檢測部門和監(jiān)管部門全程監(jiān)督。

學(xué)生由此想到，塑膠跑道涉及許多方面的問題，完成一項工程要全面考量，那么計算操場改造的投入資金也要全面考量。還有學(xué)生甚至提出是否也可以開展一次模擬招標(biāo)活動的想法。

教師：開展模擬招標(biāo)活動為時太早，我們對塑膠跑道的了解還不夠，讓我們繼續(xù)從其他學(xué)科、其他角度全面了解之后，再考慮模擬招標(biāo)。

設(shè)計意圖：這一環(huán)節(jié)以議題中的“經(jīng)濟”為主線，引導(dǎo)學(xué)生查看標(biāo)書進行價格對比，一方面感嘆小小操場投資巨大，同時也明白完成操場改造工程不是一件簡單的事情，會牽涉到科學(xué)、環(huán)境、政策、倫理等方面的問題，切身感受生活與科學(xué)知識的運用與交融，引發(fā)思考，為后續(xù)議題活動的開展埋下伏筆。

活動反思

活動目的是讓學(xué)生真正參與到學(xué)校操場改造中，將科學(xué)應(yīng)用于生活實際。學(xué)生在活動中用數(shù)學(xué)建模的思想進行測量、計算，用小組合作的方式展開活動，通過對比鋪設(shè)塑膠跑道價格，學(xué)會多角度思考問題，在知識應(yīng)用過程中不斷提升科學(xué)素養(yǎng)，提升社會參與的責(zé)任意識。這樣的活動開展以后，學(xué)生的表現(xiàn)既在我們的意料之外，也在情理之中。意料之外是因為我們低估了學(xué)生的能力和對科學(xué)的興趣，情理之中是因為學(xué)生本就具有無限的創(chuàng)造力，更有無限的好奇心。這樣的活動符合學(xué)生的年齡特征和心理需求，相信繼續(xù)開展下去，一定會實現(xiàn)我們的初衷——讓科學(xué)的種子發(fā)芽并且茁壯成長。