科技體育探究學(xué)習(xí)課程實(shí)踐與探索
——以廣東科學(xué)中心帆船橫渡活動為例 1*

文/王建強(qiáng) 黃嘉健 羊榮兵 傅澤祿

0 引言

從2001年教育部基礎(chǔ)教育課程改革起，探究學(xué)習(xí)開展了近20年時間，在各基礎(chǔ)學(xué)科積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗。新課程改革提倡學(xué)生在教師指導(dǎo)下探究學(xué)習(xí)，注重培養(yǎng)學(xué)生的自主性和創(chuàng)新性，加強(qiáng)探究學(xué)習(xí)和培養(yǎng)探究能力也是各學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)的重要目標(biāo)。

航海模型、航空模型等科技體育活動在我國開展了60多年，在提高公眾科技素質(zhì)，特別是促進(jìn)青少年全面發(fā)展中發(fā)揮了重要作用，也深受學(xué)生喜愛?？萍俭w育活動強(qiáng)調(diào)發(fā)揮學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力，要求學(xué)生既掌握相關(guān)的科學(xué)知識，又要綜合運(yùn)用觀察、質(zhì)疑、動手實(shí)踐、創(chuàng)新等能力，非常適合開發(fā)探究學(xué)習(xí)課程。本文以探究學(xué)習(xí)為理論基礎(chǔ)，著力構(gòu)建航海模型等科技體育活動探究學(xué)習(xí)模式，在此模式下，開發(fā)了“帆船橫渡”探究學(xué)習(xí)課程，并對課程應(yīng)用效果進(jìn)行了探索，取得了良好的效果。

1 探究學(xué)習(xí)與科技體育

1.1 探究學(xué)習(xí)

20 世紀(jì)80 年代，美國學(xué)者本蘭達(dá)（Brenda Lansdown）在我國舉辦探究教學(xué)講習(xí)班后，我國越來越多的學(xué)者開始深入研究探究學(xué)習(xí)。學(xué)者提出，探究學(xué)習(xí)是一種基本的學(xué)習(xí)方式，它與接受學(xué)習(xí)、體驗式學(xué)習(xí)一起，構(gòu)成人類的3種主要學(xué)習(xí)方式。

在傳統(tǒng)的科學(xué)教育中，通常采用自下而上、演繹式的教學(xué)方法，由老師講解科學(xué)知識，學(xué)生課堂學(xué)習(xí)后通過練習(xí)題來鞏固知識點(diǎn)，或解決問題。這種方法以老師為中心，知識點(diǎn)由老師選擇，學(xué)生遵循老師設(shè)定的路線學(xué)習(xí)，不利于激發(fā)學(xué)生的主觀能動性。

探究學(xué)習(xí)是一種自下而上的知識建構(gòu)過程，學(xué)生需要從問題或任務(wù)情境出發(fā)，通過觀察、分析、實(shí)驗、思考等多種形式進(jìn)行探究，并在老師引導(dǎo)下分享、交流，完善自己的作品。這個過程類似或模擬科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)研究的過程。探究學(xué)習(xí)不僅是科學(xué)教育的主要學(xué)習(xí)方式，也是知識社會中人們獲取知識的主要學(xué)習(xí)方式，我國《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010－2020 年）》就強(qiáng)調(diào)要提高學(xué)生勇于探索的創(chuàng)新精神和善于解決問題的實(shí)踐能力。

1.2 科技體育的探究學(xué)習(xí)

科技體育主要包括航空模型、航海模型、車輛模型、無線電等活動項目，并通常以課外活動的形式，在學(xué)校、少年宮等場所以興趣班、競賽形式開展。2010年，國家體育總局等單位發(fā)出《關(guān)于開展創(chuàng)建全國科技體育傳統(tǒng)校試點(diǎn)工作的通知》后，科技體育活動開始在我國中小學(xué)校園全面開展起來。由于科技體育活動不屬于學(xué)校課程，學(xué)校、學(xué)生開展科技體育活動的主要目標(biāo)是參加“我愛祖國海疆”全國青少年航海模型教育競賽、“飛向北京-飛向太空”全國青少年航空航天模型教育競賽、全國青少年車輛模型錦標(biāo)賽等科技體育競賽，而不是開展科學(xué)探究活動。

科技體育活動考驗學(xué)生的實(shí)踐能力和綜合能力，同時也具有挑戰(zhàn)性和趣味性。航海模型等模型制作和競賽需要學(xué)生全程包括設(shè)計、制作到比賽等各環(huán)節(jié)參與實(shí)踐，在這個過程中，學(xué)生不僅需要掌握模型制作的知識和技巧，親自動手制作，還需要綜合運(yùn)用物理、地理、數(shù)學(xué)等多學(xué)科知識，并充分發(fā)揮想象力、創(chuàng)新力，才能取得更好的成績?？萍俭w育活動所利用的流體力學(xué)、力學(xué)等科學(xué)知識非常適合開發(fā)相應(yīng)的探究學(xué)習(xí)活動，既促進(jìn)了科技體育活動的普及和開展，也可以為學(xué)校提供豐富的探究學(xué)習(xí)課程，培養(yǎng)青少年的實(shí)踐能力和科學(xué)探索精神。

目前我國缺乏科技體育活動探究學(xué)習(xí)課程。

2 科技體育探究學(xué)習(xí)課程模式

基于上述研究和實(shí)踐探索，本文提出科技體育活動探究學(xué)習(xí)模式。這種模式以探究學(xué)習(xí)為理論基礎(chǔ)，以模型制作、比賽為學(xué)習(xí)環(huán)境開展科學(xué)探究學(xué)習(xí)，著重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和創(chuàng)新能力。

科技體育活動探究學(xué)習(xí)模式主要分為5個階段：

創(chuàng)設(shè)情境階段是課程的基礎(chǔ)階段。學(xué)生的主要任務(wù)是了解學(xué)習(xí)任務(wù)、相關(guān)歷史知識、科學(xué)原理、材料和工具等；老師主要講解背景性知識和方法性知識，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注探究任務(wù)。

自主探究階段包含模型制作和測試。學(xué)生單獨(dú)或分組進(jìn)行制作和探究學(xué)習(xí)；通過老師講解，學(xué)生采用現(xiàn)場物料和工具制作模型并進(jìn)行比賽。在這個階段中，學(xué)生需要結(jié)合自己的經(jīng)驗和技能，思考和創(chuàng)新，形成制作方案，并在場地中驗證、完善。

交流合作階段是在老師指導(dǎo)下的交流與合作。每個學(xué)生的水平會有差別，實(shí)驗結(jié)果也會不一樣，有些學(xué)生可能試驗多次仍然無法取得好的成績，老師需要引導(dǎo)學(xué)生查找問題、分析問題，提出假設(shè)、驗證假設(shè)，鼓勵學(xué)生互相交流、合作解決問題。

總結(jié)分享階段。老師對活動中出現(xiàn)的問題進(jìn)行總結(jié)歸納，組織學(xué)生討論和分享經(jīng)驗。

課外延伸階段。老師引導(dǎo)學(xué)生將探究實(shí)踐應(yīng)用到日常生活中。

3 “帆船橫渡”探究學(xué)習(xí)課程開發(fā)實(shí)踐

基于科技體育探究學(xué)習(xí)模式，結(jié)合廣東科學(xué)中心展館條件，本研究開發(fā)了“帆船橫渡”探究學(xué)習(xí)課程和配套活動套件，并在廣東科學(xué)中心展館開展實(shí)踐。

3.1 “帆船橫渡”探究學(xué)習(xí)課程

“帆船橫渡”探究學(xué)習(xí)課程主要面向青少年學(xué)生、親子家庭，課程時間可根據(jù)活動場所、學(xué)生類型不同而靈活調(diào)整，在實(shí)踐中通常一場活動時間約2個小時。學(xué)生在課程中學(xué)習(xí)帆船歷史和相關(guān)物理知識、帆船制作流程，探究帆船結(jié)構(gòu)與航行原理等，并在室內(nèi)水池進(jìn)行橫渡挑戰(zhàn)賽（見圖1至圖3）。

圖1 “帆船橫渡”探究學(xué)習(xí)課程活動現(xiàn)場

在創(chuàng)設(shè)情境階段，老師從生活情境引入，展示帆船模型實(shí)物，講解帆船歷史、航行所用的伯努利效應(yīng)與受力分析，引導(dǎo)學(xué)生觀察帆船結(jié)構(gòu)，關(guān)注帆和航行的關(guān)系，提出課程的探究目標(biāo)是帆/舵的角度和航行的關(guān)系。學(xué)生通過老師的講解，認(rèn)識帆船的基本構(gòu)造，初步了解帆船各個結(jié)構(gòu)的作用，理解風(fēng)是帆船的動力來源，了解伯努利效應(yīng)的作用原理和現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用與危害。

在自主探究階段，老師講解帆船制作流程和場地規(guī)則，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注帆/舵如何起作用，通過比賽形式激發(fā)學(xué)生的競爭意識與合作意識。學(xué)生根據(jù)制作流程，利用現(xiàn)場提供的材料包里的紙張、牙簽、泡沫板等材料和剪刀、尺子等工具，動手制作帆船模型，然后在現(xiàn)場水池放航。在這個過程中，學(xué)生需要思考和創(chuàng)新，比如，思考船體大小，帆的大小、形狀、位置等，或者對帆船的形狀、結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新，制作出與眾不同的帆船。帆船模型制作好后，需要對帆和舵進(jìn)行調(diào)整，然后在水池驗證。

圖2 “帆船橫渡”探究學(xué)習(xí)課程的帆船制作現(xiàn)場

圖3 第二屆廣東科普嘉年華帆船橫渡挑戰(zhàn)賽現(xiàn)場

在交流合作階段，學(xué)生完成帆船航行實(shí)驗后，老師組織學(xué)生在水池現(xiàn)場進(jìn)行交流討論。根據(jù)我們的實(shí)踐，通常會有比較多的學(xué)生無法在側(cè)風(fēng)條件下將帆船航行到對岸，帆船不走、打轉(zhuǎn)或是帆船往順風(fēng)走，這是因為學(xué)生沒有理解帆、舵的角度與帆船航行的關(guān)系。對此，老師可以引導(dǎo)學(xué)生互相討論，或觀察現(xiàn)場能夠成功橫渡的帆船的結(jié)構(gòu)，并重點(diǎn)關(guān)注帆和舵的角度，思考其與航行的關(guān)系，調(diào)整自己的帆船，然后重新到水池放航。對于能夠到達(dá)到對岸的帆船，老師引進(jìn)學(xué)生進(jìn)一步思考如何調(diào)整帆船才能使帆船向風(fēng)源方向航行，取得更高分。

在總結(jié)分享階段，老師請學(xué)生分享學(xué)習(xí)本次課程的心得體會，請學(xué)生介紹自己的帆船特點(diǎn)和制作思路、航行成功或不成功的因素，并對活動中學(xué)生出現(xiàn)的問題進(jìn)行總結(jié)歸納，結(jié)合比賽成績分析各個帆船完成或未完成橫渡比賽的關(guān)鍵點(diǎn)，幫助學(xué)生形成結(jié)構(gòu)化的知識認(rèn)知。

在外延伸階段，基于帆船航行主要是應(yīng)用了伯努利效應(yīng)，老師引導(dǎo)學(xué)生在課后探究還有哪些小實(shí)驗可以表現(xiàn)這一物理原理、如何展示這一原理，思考現(xiàn)實(shí)生活中伯努利效應(yīng)的應(yīng)用等 。

3.2 實(shí)施效果

“帆船橫渡”探究學(xué)習(xí)課程自2014年開展以來，共有近4000人參加，是廣東科學(xué)中心科學(xué)探究營地各項目中參與人數(shù)、場次最多的項目，該課程同時也在廣東省內(nèi)學(xué)校以及各類科普活動中開展，深受學(xué)生喜愛，取得良好的效果。

3.3 經(jīng)驗與思考

在課程實(shí)踐中，較多學(xué)生習(xí)慣于模仿，能夠認(rèn)真思考的學(xué)生則較少，因此在教學(xué)過程中如果展示太多制作好的帆船模型或部件，容易被學(xué)生模仿外形，不利于學(xué)生思考，應(yīng)盡量避免。

由于學(xué)生在科學(xué)中心時間有限，本課程設(shè)定為半天時間的課程。如果學(xué)生時間足夠，或是在學(xué)校開展課程，可以將本課程分為多個課時，每個階段1～2個課時，并相應(yīng)增加拓展活動，比如，學(xué)生在觀察不同的帆船模型后，根據(jù)自己的設(shè)計制作新的帆船進(jìn)行比較和實(shí)驗。

從獲取新知識的角度來看,不是所有的科技體育活動和技能都適合采用探究學(xué)習(xí)。由于科技體育活動利用多學(xué)科知識，在開發(fā)探究學(xué)習(xí)課程之前，需要對各種活動所涉及的知識點(diǎn)進(jìn)行梳理和篩選，明確課程需要探究的知識點(diǎn)和目標(biāo)任務(wù)，比如，航空模型探究機(jī)翼與升力，車輛模型探究輪胎與摩擦力等等。

4 結(jié)語

本文提出的科技體育探究學(xué)習(xí)課程模式，經(jīng)過帆船橫渡探究學(xué)習(xí)課程開發(fā)與實(shí)踐，取得了良好的效果，能夠有效應(yīng)用于科技體育探究學(xué)習(xí)課程開發(fā)和教學(xué)。但由于活動場地和開展時間限制，該模式還有許多局限之處，需要后續(xù)進(jìn)一步完善和提高。