利用校園科技館開發(fā)小學(xué)科學(xué)教學(xué)課程資源

李桂榮，文基兵

（濮陽市實驗小學(xué)，河南 濮陽 457000））

近年來，科學(xué)技術(shù)特別是信息技術(shù)進入高速發(fā)展的階段，促進了人民科學(xué)素質(zhì)的不斷提升，各種發(fā)明專利不再是出自高校和實驗室，每個人只要有想法、有創(chuàng)意，并且對新興技術(shù)工具有基本的操作能力，就有可能實現(xiàn)自己的“腦洞”，把想象變?yōu)楝F(xiàn)實。這樣的人被稱為創(chuàng)客?！皠?chuàng)客”是英文單詞“Maker”的音譯，顧名思義，指的是創(chuàng)造的人。而創(chuàng)客教育則是一種以學(xué)生為主體，重視學(xué)生學(xué)習(xí)行為的教育，強調(diào)的是思維能力和行為方式上的創(chuàng)新，這與小學(xué)科學(xué)教育強調(diào)的創(chuàng)造力的培養(yǎng)天然契合。

創(chuàng)造性歸根結(jié)底是一種思維，而思維有一定的思維對象和思維內(nèi)容，這些思維內(nèi)容與學(xué)生的知識經(jīng)驗有著密切的關(guān)系。所以對于創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)要以學(xué)生掌握科學(xué)知識與探究能力作為根本依據(jù)。我國中小學(xué)的科學(xué)教育主要是著眼于培養(yǎng)青少年學(xué)生的自主科學(xué)素養(yǎng)，使得學(xué)生們在課堂上可以通過掌握相應(yīng)科學(xué)知識，體驗到對科學(xué)進行探究的整個過程，從而對其培養(yǎng)良好的探究能力奠定基礎(chǔ)。在這一過程中，學(xué)生們已經(jīng)形成了一種尊重真相的科學(xué)態(tài)度，創(chuàng)新意識與自主創(chuàng)新能力得到了進一步培養(yǎng)。

隨著新課改的大力推行，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力成為課堂改革的重點方向。然而，值得關(guān)注的是，傳統(tǒng)的小學(xué)科學(xué)課堂，在學(xué)生創(chuàng)造力的培養(yǎng)上存在諸多難題。我們在實踐探索中發(fā)現(xiàn)，校園科技館在小學(xué)科學(xué)教學(xué)活動中具有一定的啟迪和培養(yǎng)作用。通過開發(fā)校園科技館這一課程資源，設(shè)計獨特創(chuàng)客教育活動，為科學(xué)教育教學(xué)提供了切實可行的思路和方法。

一、小學(xué)科學(xué)教學(xué)課程資源存在的問題

自2001年新課程改革啟動以來，關(guān)于如何加強小學(xué)科學(xué)教育的討論就一直沒有停止。直到2017年春，新的小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)完成修訂，小學(xué)科學(xué)教育有了新的綱領(lǐng)性的指導(dǎo)文件，各個版本的科學(xué)教材隨之做出調(diào)整。無論從編寫思路還是內(nèi)容設(shè)計等方面來看，新版教材都有很大的提升。然而在新的科學(xué)教材推出以后，課程資源的配套建設(shè)和開發(fā)利用還不能完全滿足教師的課程需求。

（一）課外資源沒有得到有效開發(fā)

事事皆可以是科學(xué)，處處都可以有科學(xué)。科學(xué)反映了客觀事物本質(zhì)及其運行規(guī)律。小學(xué)的科學(xué)教育主要目的就是對學(xué)生進行科學(xué)啟蒙教育，使得學(xué)生能夠?qū)W習(xí)掌握一些科學(xué)知識。而傳統(tǒng)的小學(xué)科學(xué)課堂往往只是強調(diào)了基礎(chǔ)知識的傳授，忽視了課外資源的整合與開發(fā)?？茖W(xué)的課堂本身應(yīng)該是開放的，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力，僅僅依賴于課堂教學(xué)是遠遠不夠的。課堂教學(xué)中我們應(yīng)該充分培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生對于科學(xué)知識的濃厚興趣與求知欲，激起學(xué)生自己主動探究的興趣與學(xué)生自己的創(chuàng)新欲望。這就要求我們在教學(xué)中不能拘泥于傳統(tǒng)的教材，要根據(jù)自己的學(xué)生以及學(xué)校實際情況不斷地開發(fā)和合理地利用身邊的課程資源。

（二）課堂時間和活動空間的限制

客觀上來看，傳統(tǒng)的小學(xué)科學(xué)課堂，在課堂時間和活動空間上，確實存在局限，一定程度上阻礙了學(xué)生創(chuàng)造力的發(fā)展。

從科學(xué)課的教學(xué)案例看，很多教師顧及到課堂時間和課堂教學(xué)的三維目標(biāo)的實現(xiàn)，往往預(yù)設(shè)許多答案，致使教學(xué)過程會不自覺地將學(xué)生指向預(yù)設(shè)方向，學(xué)生真實的、多樣性的反應(yīng)得不到充分重視。而課堂有限的活動空間也限制了一些大型實驗的開展?？茖W(xué)探究活動主要目的仍然局限于獲取科學(xué)知識，探究活動的步驟仍然在嚴(yán)格控制下進行，創(chuàng)造力的培養(yǎng)達不到教育教學(xué)的新要求。

反思科學(xué)課的課堂，組織教學(xué)活動多是傳授科學(xué)知識，幫助學(xué)生掌握科學(xué)方法，而在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造力的設(shè)計上還不科學(xué)。如《雨具的改進》課，設(shè)計了讓學(xué)生探究的兩個活動，一是根據(jù)生活經(jīng)驗指出現(xiàn)代雨具的缺點，二是針對所提問題設(shè)計改良方案。在討論雨具缺點時，有同學(xué)提到雨傘的傘尖和邊緣尖銳處，有可能會傷到旁人，可以大膽設(shè)計彈性的傘尖。這是一個不錯的創(chuàng)意，解決了現(xiàn)實存在的問題，達成了教師預(yù)設(shè)課堂探究的目標(biāo)。有學(xué)生則提出：為什么不能利用這一點，把雨傘變成武器呢？既能防雨又能防身。其實這也是一個好的創(chuàng)意，打破了思維定勢。但是教師考慮到教學(xué)進度，沒有評價或進一步討論學(xué)生提出的這一想法，致使學(xué)生的奇思妙想因為有限的課堂時間沒有得到展開，沒有對學(xué)生進行發(fā)散性思維的培養(yǎng)。

有的探究活動本身是在課下完成的，課堂活動僅僅是對探究過程的討論交流。如《水火箭》課，課程包含兩個部分，一是學(xué)習(xí)水火箭的飛行原理，二是水火箭的制作展示。第一部分是傳統(tǒng)課堂的重點，教師備課往往也圍繞著這一部分展開，利用大量的事例讓學(xué)生了解水火箭的制作原理，了解水火箭的結(jié)構(gòu)。而課程的第二部分很少作為課堂內(nèi)容進行教學(xué)活動。因為在實際制作水火箭時，難度較大，根本不能在一節(jié)課完成。而且，只有部分學(xué)生對制作有很大的興趣，并能夠堅持完成。后續(xù)的發(fā)射、展示環(huán)節(jié)也不適合在課堂上進行。

二、利用校園科技館開發(fā)小學(xué)科學(xué)教學(xué)課程資源

傳統(tǒng)課堂由于活動時間和活動空間的限制，使得學(xué)生創(chuàng)造力的培養(yǎng)存在一定的難度。那么，采用多種方法、多種渠道開發(fā)和利用課程資源，與傳統(tǒng)課堂形成教育教學(xué)合力，則有利于實現(xiàn)培養(yǎng)困境的有效突破。立足本校實際，我們完善了創(chuàng)客教育的實施方案，利用學(xué)校科技館和創(chuàng)客空間，設(shè)立“科學(xué)時空隧道、力學(xué)領(lǐng)域、聲光領(lǐng)域、電學(xué)領(lǐng)域、互動體驗館和航天科技館”主題展區(qū)，利用墻壁、樓梯平臺空間，安裝互動科普設(shè)備、智能互動式機器人、安全教育體驗式互動墻、VR體驗系統(tǒng)等，并在樓梯墻壁上設(shè)計科學(xué)知識、科學(xué)家元素裝飾墻，創(chuàng)建一個創(chuàng)客教育活動基地，就能為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供探究的器材，讓學(xué)生在活動中感受科學(xué)的魅力，在主動探究的過程中學(xué)習(xí)科學(xué)知識。

（一）根據(jù)不同年級段學(xué)生生理和心理特點深度開發(fā)課程資源

小學(xué)階段，學(xué)生生理、心理的發(fā)展具有階段性的特征，不同年齡段的學(xué)生具有不同的生理和心理特點，而且差異比較大。根據(jù)小學(xué)生生理與心理發(fā)展特點，對低、中、高年級段學(xué)生進行課程設(shè)計，確定相應(yīng)的培養(yǎng)方案。

1.根據(jù)低年級段學(xué)生特點進行課程設(shè)計。低年級段是指一、二年級的學(xué)生，其突出特點是對身邊現(xiàn)象有強烈的好奇心、對身邊事物有強烈的探究欲望。學(xué)生的具體形象思維占據(jù)主導(dǎo)地位，更傾向于利用感官了解事物和現(xiàn)象。并且集中注意力時間有限，獨立性和自覺性尚未得到長足發(fā)展，難以進行深入探究。同時，這一階段的學(xué)生具有明顯的向師性，容易受教師行為和觀點的影響。所以，培養(yǎng)學(xué)生觀察能力和提出問題的能力則是低年級段的課程培養(yǎng)目標(biāo)。

觀察是認(rèn)識世界的有效途徑，學(xué)生只有具備良好的觀察能力，才能了解事物的特征和運行規(guī)律，進而為創(chuàng)造力的培養(yǎng)打下堅實的知識基礎(chǔ)。而提出問題的能力是創(chuàng)造力培養(yǎng)的基礎(chǔ)，學(xué)生只有能提問、會提問，才能有提出創(chuàng)新方案的可能性?；诳萍拣^的設(shè)備，精心設(shè)計參觀路線，挑選一批極具趣味性又涵蓋不同科學(xué)領(lǐng)域的器材重點介紹。如參觀科學(xué)家事跡的科技文化長廊后，走到“音樂階梯”，音樂階梯表面是鋼琴鍵的圖案，當(dāng)學(xué)生走上音樂階梯時，就會發(fā)出五彩光芒，同時傳出優(yōu)美的鋼琴聲。這時學(xué)生就疑問：為什么踩琴鍵會發(fā)出聲音？而大膽猜想。有的學(xué)生提出旁邊可能藏著錄音機，有學(xué)生則說聲音是變化的，不可能是錄好的；有學(xué)生說可能是腳踩到了什么機關(guān)，立刻就有學(xué)生質(zhì)疑：為什么這些機關(guān)會起作用呢？有的學(xué)生則提出新的發(fā)現(xiàn)：這些聲音好像有規(guī)律，踩不同的琴鍵會有不同的聲音，學(xué)生又跑去研究發(fā)聲規(guī)律等等。又如，在參觀“撞球”時，學(xué)生被小球的擺動現(xiàn)象吸引，提出問題：為什么撞球總是最邊上的小球動，中間的怎么不動？如果不碰它，它會一直動下去嗎？一個個問題點燃了學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣與熱情，他們自發(fā)地跑到自己感興趣的設(shè)備旁邊向解說員了解設(shè)備運行的工作原理。參觀后，學(xué)生仍然保持著探究的興趣，課下訂閱科普讀物，做科學(xué)小實驗，學(xué)習(xí)的積極性被充分地調(diào)動起來。

2.根據(jù)中年級段學(xué)生特點進行課程設(shè)計。中年級段是指三、四年級的學(xué)生。其突出特點是自主意識明顯增強，渴望獨立地去解決問題。同時，集中注意力保持時間明顯延長，邏輯思維能力和語言表達能力有了一定發(fā)展，能夠運用實例表達自己的看法和感受。觀察問題有了探求事物運行原理的意識，并具備了小組合作解決問題的能力。所以，培養(yǎng)學(xué)生在真實情境下解決問題的能力則是中年級段的課程培養(yǎng)目標(biāo)。

課堂上，采取多種方法創(chuàng)設(shè)生動的教學(xué)情景來激發(fā)學(xué)生探究的欲望。而校園科技館，使學(xué)生處在真實的情境下，感受性和參與感大大增強，能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和意識。所以，為學(xué)生提供一個真實問題情景：如果你是一名科技館解說員，你如何能夠得到大家的歡迎？為了解決這個問題，學(xué)生們需要進行真實的職業(yè)體驗，把自己代入“科技館解說”的角色。首先要營造氛圍，在三、四年級開展“爭做科技館解說”宣講活動，并利用課余時間組織學(xué)生參觀濮陽市博物館、科技館以及安陽中國文字博物館，讓學(xué)生感受解說員的現(xiàn)場工作。參觀結(jié)束后，由學(xué)生自己設(shè)計解說詞，并親自操作校園科技館設(shè)備，體驗設(shè)備運行的過程，讓學(xué)生身臨其境地感受活動的快樂。

通過體驗科技館解說，解決真實情境下的問題，學(xué)生的搜集信息能力、概括總結(jié)能力、邏輯思維能力、團隊合作能力以及交流表達能力都得到了鍛煉與發(fā)展。激發(fā)了學(xué)生對探索科學(xué)的興趣，其創(chuàng)造能力也得到了培養(yǎng)。

3.根據(jù)高年級段學(xué)生特點進行課程設(shè)計。高年級段是指五、六年級的學(xué)生。這個階段，學(xué)生的身體、心理進入發(fā)展時期，邏輯思維開始占主導(dǎo)地位。這個時段，學(xué)生已經(jīng)掌握了一定的科學(xué)文化知識，并且動手操作能力也大大增強?？释贸晒ψC明自己，并希望得到正面的評價。所以，以開展科技創(chuàng)新活動來激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造的欲望則是高年級段課程培養(yǎng)的目標(biāo)。

科技創(chuàng)新是一個從無到有的過程，對學(xué)生來說也是一個巨大的挑戰(zhàn)。引導(dǎo)學(xué)生從課本中選題，從身邊的科技產(chǎn)品上尋找靈感則是切實可行的舉措。如在小學(xué)科學(xué)課上，學(xué)生已經(jīng)學(xué)會了聲音是由物體的振動產(chǎn)生的，但是物體的振動有時很微弱，并不容易被有效觀察。在校園科技館有聲學(xué)現(xiàn)象的展示設(shè)備，如“雪浪聲波、音樂噴泉、聲波看得見”等，這些設(shè)備通過聲音對周圍物體的影響，將看不見的聲波直觀地展示出來。這給學(xué)生帶來很多啟發(fā)。他們以“感受聲音”為主題，利用社團活動時間，以創(chuàng)客空間為活動基地，一起討論制作，一個月時間就制作了一批創(chuàng)意產(chǎn)品，如克拉尼的金屬板、自制留聲機、自制吉他、自制竹笛等。

總之，低、中、高年級段的科學(xué)課程是一個完整的課程體系。從低年級段學(xué)生開始培養(yǎng)觀察能力和提出問題的能力，到中年級段的學(xué)生培養(yǎng)解決問題的能力，再到高年級段的學(xué)生開始實現(xiàn)創(chuàng)造力的培養(yǎng)，校園科技館發(fā)揮著巨大的作用。

（二）開展社團活動，突破課堂時間和活動空間的限制

依托校園科技館和創(chuàng)客空間，我們開展了豐富的科學(xué)社團活動。目前學(xué)校創(chuàng)建有“紙飛機模型、樂器制作、3D打印、科技館小解說、科學(xué)實驗、趣味編程”等八個科技社團，并將每天放學(xué)后的延時服務(wù)的一個小時以及每周六的下午作為社團活動時間。學(xué)校還將“創(chuàng)客空間、校園科技館、科學(xué)實驗室和科學(xué)社團活動室”作為固定的社團活動場地。

在社團活動時，既有教師指定主題又有學(xué)生自選主題，學(xué)生從被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，親身參與探究活動，在討論時暢所欲言，在交流碰撞中激發(fā)思維的火花。

在參觀科技館時，很多學(xué)生對氣流投球和風(fēng)洞戲球產(chǎn)生了極大的興趣，這些都是伯努利原理的應(yīng)用。孩子們以此為主題，查閱了很多資料，開展了一系列的相關(guān)研究。研究開始時，他們在實驗的選取、材料的收集、細(xì)節(jié)的處理等諸多方面遇到了新的問題，如在制作伯努利彩帶時，彩帶的選擇就費了很大的心思。通過多次實驗，他們最終決定用粗吸管和極細(xì)的尼龍繩作為演示實驗的道具。在學(xué)校組織的科技藝術(shù)節(jié)上，他們向全校師生展示了“伯努利彩帶、伯努利氣球環(huán)、虹吸杯、船吸現(xiàn)象”等相關(guān)的實驗，吸引了一大批學(xué)生前來關(guān)注，也激發(fā)了許多學(xué)生一起研究的興趣。

為了有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力，教師必須樹立科學(xué)課程開發(fā)的意識，利用身邊能夠開發(fā)的課程資源，積極開展科學(xué)活動。通過開發(fā)校園科技館這一課程資源，形成科學(xué)教育活動研究體系，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和創(chuàng)造能力，為學(xué)生的全面發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。