“飛行學(xué)院”專屬教育活動區(qū)域課程設(shè)計與實(shí)施
——以上海科技館“飛行學(xué)院”教育活動區(qū)的“機(jī)翼科學(xué)”課程為例

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1 “飛行學(xué)院”教育活動區(qū)課程概況

“飛行學(xué)院”教育活動區(qū)課程主要針6-15歲學(xué)生，圍繞“如何成為一名飛行員”主線，從“飛行原理、飛行控制、飛行具備的基本素質(zhì)、飛行體驗(yàn)”四個方面展開。整個課程設(shè)計以“展教具體驗(yàn)、觀察探究、設(shè)計制作、設(shè)計展覽、職業(yè)體驗(yàn)、操作實(shí)驗(yàn)、游戲互動”等多樣化形式，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷真實(shí)科學(xué)探究的過程，主動獲取知識和信息；運(yùn)用學(xué)到的知識解決一個真實(shí)的問題；培養(yǎng)學(xué)生的探究能力、合作意識、創(chuàng)新意識和責(zé)任意識，進(jìn)一步提高學(xué)生的邏輯思維能力、實(shí)踐能力、表達(dá)能力和審美情趣。

2 “飛行學(xué)院”課程開發(fā)與實(shí)施

2.1 課程設(shè)計原則

(1)航空是一個綜合性很強(qiáng)的領(lǐng)域，而“飛行學(xué)院”教育活動區(qū)展示面積很小，不可能陳列很多的展教具；同時，它依托于“宇航天地”常設(shè)展區(qū)，也沒有必要陳列很多的展教具，因此，在展示框架設(shè)計中采取的策略:為相對固定的展教具留出足夠的教育內(nèi)容延伸空間，即通過課程，為有限的展教具輻射出比較寬廣的科學(xué)、技術(shù)領(lǐng)域。

(2)作為為相對固定的展教具留出足夠教育內(nèi)容延伸空間的課程，我們做到了課程與展教具進(jìn)行100%關(guān)聯(lián)，展教具可作為課程活動中間探究環(huán)節(jié)的一部分，也可作為課程的導(dǎo)入環(huán)節(jié)；此外，一件展教具可以和一個課程關(guān)聯(lián)，也可以和多個課程進(jìn)行關(guān)聯(lián)。例如，“升降桿”展教具與《空氣的奧秘》課程關(guān)聯(lián)，展示空氣有壓力、空氣有密度相關(guān)的知識?！捌〉陌濉迸c“升力的來源”展教具與《機(jī)翼科學(xué)》課程關(guān)聯(lián)，展示提供飛機(jī)升力相關(guān)的知識。

(3)集合“飛行”主題學(xué)科特點(diǎn)，課程活動類型與組織形式多樣化，根據(jù)不同課程活動的特點(diǎn)采用不同形式且具有針對性的教育方式，同時注重教學(xué)理念、教學(xué)方式創(chuàng)新性。特點(diǎn):A、強(qiáng)調(diào)探究活動；B、在5E教學(xué)模式中結(jié)合工程設(shè)計；C、問題情境，角色代入。

(4)以主要概念為學(xué)習(xí)主線，實(shí)踐為基礎(chǔ)，跨學(xué)科概念為紐帶策劃學(xué)習(xí)方式

“飛行學(xué)院”教育活動區(qū)最大的特色是以飛行器為學(xué)習(xí)的載體，引出人類飛行所涉及的科學(xué)原理與科學(xué)概念。以跨學(xué)科概念為紐帶，通過某一個或幾個跨學(xué)科概念將工程技術(shù)與科學(xué)原理結(jié)合在一起，引出探究式學(xué)習(xí)方法。以這些科學(xué)原理和科學(xué)概念為學(xué)習(xí)的主線，采用探究式學(xué)習(xí)方法，讓學(xué)生以工程師的身份參與學(xué)習(xí)飛行相關(guān)的科學(xué)原理與科學(xué)概念，領(lǐng)悟這些原理在日常生產(chǎn)生活中的具體應(yīng)用。

2.2 教學(xué)模式的選擇

基于“飛行學(xué)院”所闡述主題內(nèi)容的知識性、科學(xué)性、實(shí)踐性、技術(shù)性和跨學(xué)科性特點(diǎn)，“飛行學(xué)院”課程選擇了STEAM教育活動中基于項目的教學(xué)模式(PBL)和工程教學(xué)模式的融合。

工程教育教學(xué)模式:

工程教育教學(xué)模式要求科學(xué)、數(shù)學(xué)、技術(shù)的高度融合，有利于進(jìn)行STEAM跨學(xué)科整合。工程教育指向?qū)嶋H工程問題的解決，要求在問題解決過程中，將各科零散知識轉(zhuǎn)變?yōu)樘骄康幕A(chǔ)，這將極大促進(jìn)學(xué)習(xí)科學(xué)、數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)成效和對工程設(shè)計的理解。工程教育關(guān)注人類需求，要求在工程項目實(shí)踐中，聯(lián)系生活實(shí)際和工程師工作，這將有助于STEAM學(xué)科知識的應(yīng)用，提高對工程師職業(yè)的了解和向往度。此外，工程所產(chǎn)生的可視化人造物成果，也將激發(fā)學(xué)生成就感和主動性。

基于項目的教學(xué)模式(PBL)和比較廣泛的工程設(shè)計模型，結(jié)合上海市實(shí)際教學(xué)情況和學(xué)生心理發(fā)展特點(diǎn)，我們對小學(xué)低、中、高年級和初中的工程設(shè)計流程做如下梳理，以便教師在設(shè)計工程課程時能更好地加以運(yùn)用。

小學(xué)1-2年級:明確問題、設(shè)計方案、動手制作、改進(jìn)、分享交流；

小學(xué)3-4年級:發(fā)現(xiàn)問題、做計劃以及畫圖紙、選擇材料、制作并測試、記錄并分享；

小學(xué)5年級以上:明確需求、確定問題、尋求解決方案、做計劃與畫草圖、選擇材料、建造與測試原型、提出問題與再設(shè)計、說明方案。

在使用工程教育模式進(jìn)行STEAM教學(xué)時，注意以下幾個問題:提出真實(shí)生活中工程設(shè)計問題情景；教學(xué)中需要整合STEAM學(xué)科知識；按照工程設(shè)計流程來組織教學(xué)；小組協(xié)作學(xué)習(xí)完成任務(wù)(作品或者方案)；注意任務(wù)分工。

2.3 課程實(shí)驗(yàn)材料與教具的選擇

在對科學(xué)原理的展示上，為了讓學(xué)生更加直觀、容易的理解抽象的飛行知識點(diǎn)，除了教育活動區(qū)配套的常設(shè)探究型互動展教具之外，我們給學(xué)生提供了一些可視化的教具，學(xué)生可以通過動手操作、觀察現(xiàn)象就可以將一個復(fù)雜的原理搞清楚。例如:在講解推力及噴氣式飛機(jī)時，設(shè)計了三組常見的發(fā)動機(jī)類型:渦輪噴氣發(fā)動機(jī)、渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)、渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)，讓學(xué)生通過拆卸認(rèn)識復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。

在制作材料上盡可能選擇易得、成本低、學(xué)生在家就可以做的一些手工DIY材料，比如硬質(zhì)卡紙、剪刀、吹風(fēng)機(jī)、輕質(zhì)布料和一些透明包裝袋等。

3 以“機(jī)翼科學(xué)”課程為例進(jìn)行說明

表1 課程活動流程

續(xù)表

4 課程評價

采用多元化的教學(xué)評價，即自評、他評和師評，這樣的評價方式可以促進(jìn)學(xué)生的深度思考和反思，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力。

5 思考與建議

考慮到現(xiàn)在學(xué)生知識遷移能力較弱，“機(jī)翼科學(xué)”課程中設(shè)置了“舉辦機(jī)翼展覽會”環(huán)節(jié)，小小飛機(jī)工程師們將為了一個共同的目標(biāo)——舉辦機(jī)翼展覽會而忙碌起來。他們一起在飛行學(xué)院的展品里尋找靈感，了解機(jī)翼在飛行中扮演的角色，探究機(jī)翼各要素對飛行效果的影響，與小伙伴在合作中一步步探索出高升力機(jī)翼的奧秘，并在展覽會上為它們“代言”。這樣不僅能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)作熱情，而且能全面發(fā)展學(xué)生的各項技能，這也是飛行主題課程的一大亮點(diǎn)，即采用STEAM教育模式，融合多學(xué)科的知識，促進(jìn)了學(xué)生知識之間的遷移，讓學(xué)生體驗(yàn)一個完整的探究過程和工程實(shí)踐的必要步驟，這個過程有助于培養(yǎng)學(xué)生的分析問題及解決問題的能力。