从科学课程标准看博物馆基于实践的探究式学习

郑 钰 赵 妍

一、 解读科学新课标

谈及对科学“新课标”的解读，就不能不回顾此前的“旧课标”，即教育部2001年发布的《全日制义务教育科学(3～6年级)课程标准(实验稿)》，其中提出了“科学学习要以探究为核心”的基本理念。这是我国第一部义务教育阶段的科学课程标准，在参考国内外众多相关资料的基础上编写而成，近20年来对培养学生科学素养发挥了重要作用，但在实践中也存在课程适宜性、可操作性、时代性和整体性有待增强等问题。于是，教育部于2017年2月15日正式印发《义务教育小学科学课程标准》(以下简称“新课标”)。

阅读“新课标”，我们会发现国家对于科学教育在小学阶段的重要性日益重视。国家意识到提升全民科学素质、建设创新型国家这一目标，应该在小学阶段即打下相应基础。“新课标”更加注重激发和保护学生的好奇心和求知欲，更加注重培养科学精神和实践创新能力，“新课标”中体现这一意图的例子不胜枚举。“新课标”的基本理念可概括为：面向全体学生，为每个学生提供合适的、公平的学习机会；倡导探究式学习，促进学生主动探究；保护学生的好奇心和求知欲；突出学生的主体地位。

“新课标”与“旧课标”一脉相承的是“探究”，这一用词在新课标中前后出现了164次，比原先的152次又有所增加，可见“旧课标”提出的“科学学习要以探究为核心”，在今后一段时间内依然是义务教育阶段秉承的理念。除了“新课标”以外，我们同样能够在教育部2011年颁布的《义务教育初中科学课程标准》中看到，前言部分明确提出：呈现各学科领域知识的相互渗透和联系，统筹科学探究的过程和方法，关注科学、技术、社会、环境之间的关系，以帮助学生从整体上认识自然和科学，深化对科学的理解，促进科学素养的发展。课程标准的基本理念可概括为：培养学生探索科学的兴趣、科学探究的精神、科学情感态度。同时指出：根据课程性质和基本理念，课程内容的组织突出“整合”与“探究”两个特点。[1]在该版课标中，“探究”一词共出现215次。

我国科学教育理念的源起与发展，较大程度上借鉴了美国科学教育的相关思路与理念，从美国1996年推出的第一个《国家科学教育标准》可以看到，该标准明确提出了核心理念：“以探究为核心的科学教育”。2013年，美国又推出了《新一代科学教育标准》，该标准强调了支撑科学教育的“三个维度”，即：科学与工程实践、跨学科概念、学科核心概念，并且“以探究为核心的科学教育”这一理念发展为“基于科学与工程实践的跨学科探究式学习”。[2]

可见，我国对义务教育阶段科学课程标准进行的修改与完善，越来越重视实践，重视“探究式学习”的意义和价值，它是科学教育的理念，也是科学教育的重要方法和途径。正如上海师范大学副教授鲍贤清所指出的：“探究式学习”是科学学习和STEM教育的一个重要特征和教学方式。[2]那么，究竟什么样的教学设计，可以被称为“探究式学习”？什么样的学习过程可称得上“探究过程”？就科技博物馆而言，为受教育者提供“探究式学习”的机会，具有哪些优势和便利？又应该怎么做，才能区别于学校的传统科学教育手段？

二、 博物馆科学教育引发的思考

“探究式学习”“做中学”“STEM教育”乃至科学实践等等，对长期研究并开展馆校结合的科普场馆而言，并非陌生的名词。建立馆校结合的良性合作模式，配合学校开展科学素养的相关教育，近几年一直是很多场馆积极践行并努力推动的教育工作重心和目标之一。然而，无论是实际活动的组织开展，还是相关案例和理论的探讨研究，有些场馆明显遇到了问题，也开始发现对相关概念的理解和把握存在着不够准确之处。

结合国内科学教育界专业人士的分析，从馆校结合的实际操作方面来看，馆校结合教育常见形式如下：①科普场馆围绕学校课程教学内容，承担课程或活动的策划、设计和实施等任务，学校或教师负责组织带领学生参与，部分教师会参与课程或活动的实施，这种形式的馆校结合以科普场馆为主要承担方；②部分学校或教师围绕学校课程标准制定教学任务，结合博物馆可以提供的设备、器具、标本等资源，独立进行馆校课程的开发和实施，这种形式的馆校结合以学校或教师为主要承担方。上述两种馆校结合的主要形式，都是以学校学科教育的目的和内容为主要教育目标来组织实施的。③部分科普场馆直接将各种类型的课程或活动作为教育资源提供给学校或教师，由其选择合适的项目让学生体验或接受服务，这种形式虽然也属于馆校结合，但与学科的课程标准关系较小，结合度最低。以上三种馆校结合的实施形式，或者体现为科普场馆单纯追求学校教学一样的目标和方式，脱离了科普场馆的优势与特色，未能凸显自己在馆校结合中不可或缺的重要性，因而陷入尴尬；或者体现为肩负义务教育目标考核重责的教师，疲于完成特色课程的设计和准备，不能真正把握和深入了解科普场馆的资源内涵与价值所在，必然使得学校、教师、家长乃至学生缺乏积极主动参与的意愿；或者体现为科普场馆与学校和教师的角色相对独立，有时甚至相互脱离、各行其道，馆校结合最倚重的“充分利用校外社会教育资源”这一目的其实难以达成。[3]科普场馆唯有坚持“探究式学习”活动与课程的开展，才是既符合义务教育课程标准的切实需要，又能保持自身优势与特色的馆校结合可行途径。

另外，我们还需要对“探究式学习”、STEM教育，乃至“做中学”等相关概念进行正确理解和把握。很多人认为：让学生动手就是“做中学”，给学生提出问题就是“探究式学习”。[4]其实，早有国内学者对“做中学”进行过深刻解读：“做中学”的核心实际上是“间接经验”的“直接经验化”，[5]即将书本上的“间接经验”转化为学生通过“做”获得的“直接经验”。而通过“实践”获得“直接经验”的过程其实就是“探究式学习”的过程。真正的“做中学”“探究式学习”和STEM教育，都应通过基于“实践”的“探究式学习”获得直接经验。[2]对以上的阐释我们可以这么理解：即博物馆“探究式学习”的方案设计，应该注重引导学生利用展厅内资源开展自主的发现和证据的搜集，体验论证的过程和科学的思辨，从而得出可靠的结论和知识的总结。

“新课标”为科普场馆开展馆校结合，提供了明确的方向性指导，而准确理解把握“探究式学习”等概念的内涵与意义，为做好馆校结合活动和课程设计提供了理论基础。接下来技术层面所要依靠的，则是科普场馆最独特的资源——展品。一方面就展品的重要性而言，以自然博物馆为例，其展品既是人类及人类环境的“物质遗产”，同时也是人类及人类环境的“非物质遗产”，即信息载体。作为“物质遗产”，展品本身即自然演变、进化、分类等方面的产物，包含了自然演变、进化、分类等方面的信息；作为“非物质遗产”，展品包含了科学家科学探索过程(科学家当初是如何通过自然考察和标本获得自然演变、进化、分类等科学发现)的信息，还包含了上述科学发现对经济、社会及人与自然关系等产生影响的信息。[6]展品之所以是开展馆校结合“探究式学习”的重要教育资源，是因为在学生进行探究式学习的过程中，“自主地发现和证据的搜集”要围绕展品展开，之后“论证的过程和科学的思辨”所围绕的也是展品所提供的物证证据与信息，这些是“可靠的结论和知识的总结”的基础和依据。另一方面从展品的特殊性而言，展品和藏品，是博物馆最大、最有特色和其他任何教育机构所不具备的教育资源。博物馆教育是基于实物(展品)的教育，展品承载着可以为观众带来直接经验的信息，且观众可通过体验、探究获得对该信息的认知。而学校教育是基于教材的教育，教材承载的是间接经验，进行体验、探究式学习的条件相对不足。[6]因此，博物馆教育在贯彻我国科学课程标准中以“探究为核心的科学教育”核心理念方面具有先天优势，如2016年《自然科学博物馆研究》期刊就有多篇关于探究式学习、体验式学习的论文从不同角度提出：要把科技馆基于展品的学习变成类似于科学家的科学实验、科学考察的过程，即变为科学探究的实践过程，使观众通过体验获得认知(即“直接经验”)。[7,8]因此，基于展览展品的教育(包括展览展品本身及基于展览展品的教育活动)，是博物馆教育功能的最主要载体，这恰恰也是科普场馆开展“探究式学习”所具有的独特条件。[2]

北京自然博物馆的日常科普教育活动，包括课程开发、展厅常规讲解和特色讲解(例如互动解说活动“赛先生来了”和主题式讲解)，均以基于展品、围绕展品、突出展品为内容策划的主旨。然而在实践中发现，介绍和讲授展品知识信息作为活动主题及内容的组织和呈现方式，依然缺乏对于知识与概念获取过程的训练，缺乏探究式学习的精髓——开展探究学习的过程设计，以及对于观察、总结、归纳等科学方法的培养训练也未能得以体现，即知识的掌握和获取并非“探究”行为的结果，这样利用展品开展的学习并不能被称作真正的“探究式学习”。

经过以上分析和研究，在历经1个月左右的前期策划和周密准备之后，北京自然博物馆科普教育部于2017年5月18日举办了一项展厅探究式学习活动。下文将针对这一案例进行介绍和分析。

三、 北京自然博物馆探究式学习之案例实践

“孰对？孰错？”是北京自然博物馆为“国际博物馆日”专门策划组织的探究式学习活动，以多个自然史领域内具有争议的学说为探究课题。为进行有效的调查并获得反馈，活动提前联系了一个科学教育硕士研究生班和一个初中一年级班级参与，参与人数分别为22人和30人(见表1)。以探究课题之一“达尔文进化论之争”为例，活动主场馆设在无脊椎展厅，但该课题相关证据其他展厅内也有分布，所以如果有活动参与者主动提出要前往寻找，也是可以的。

表1 展厅探究式学习活动“孰对？孰错？”一览表

该课题为活动参与者前期学习提供的参考资料包括：学术论文《间断平衡论——苔藓虫》《达尔文进化学说中的生态思想及其地位》《生物演化机制探讨》以及国外古生物演化的新理论文章《间断平衡论及其启示》；还有百度百科“达尔文进化论”“间断平衡论”词条信息等。

该探究课题的正反观点分别是达尔文的渐进演化论和后人提出的间断平衡演化论。达尔文的渐进演化论认为，生物之间存在着生存争斗，适应者生存下来，不适者则被淘汰，这就是自然的选择。生物正是通过遗传、变异和自然选择，从低级到高级，从简单到复杂，种类由少到多地进化着、发展着。否认生物的短期变化，即“物竞天择，适者生存”。现代基因学的诞生，为此提供了重要的证据，事实上，物竞天择，竞的是“基因”。而间断平衡演化论则认为，从化石记录看，生物的进化有这样的模式：长时间内只有微小变化的稳定或平衡，被短时间内发生的大变化所打断；也就是说，长期的微进化之后出现快速的大进化，渐变式的微进化与跃变式的大进化交替出现，造成生物也有短期的突变。北师大研究生选择了这个探究课题，并完成当天的探究活动。

而面向初中参与者设计的探究课题则在学科选题和深浅度上与上述针对研究生的课题有所区别。以课题“恐龙温血还是冷血之争”为例，活动主场地设在恐龙公园及相连的古爬行动物厅，主要展品、模型等材料和证据主要存在于恐龙主展示区，内容集中、线索集中、探究行为活动集中，这样的设计使得初中学生在寻找证据的过程中目的性非常明确，与研究生参与的选题设计有了较大不同。

该课题前期学习提供的参考资料包括：由志愿者老师搜集整理与课题相关的文字资料、《普林斯顿恐龙大图鉴》、各类恐龙读物以及网络资料等。这一课题的资料与前一课题相比，更倾向于大众科普读物，这是考虑到初中学生的阅读习惯、知识层次和资源获取能力来决定的。

该探究课题的正反观点分别是：恐龙是冷血的爬行动物；抑或恐龙是爬行动物，但表现出温血特征。这两个观点的争论焦点在于：持前一观点者认为，恐龙是爬行动物，体表覆盖角质的鳞片或甲，用肺呼吸，在陆地上产卵，卵表面有坚韧的卵壳。大部分的爬行动物不能产生足够的热量以保持体温，因此被称为冷血动物或变温动物。恐龙生活时代的古陆地位置多位于低纬度地区，因此，恐龙应是冷血的。而持后一观点的人则认为，通过对恐龙骨骼横切面的构造、生长速率等资料的研究，恐龙有可能保持体温。这一议题两方意见所凭借的证据，主要是鳞片、甲等体表物质形态，恐龙产卵的行为，以及爬行动物骨骼剖面等结构特征。这些具象的资料信息较为直观和显著，只要参与者带着明确的探究目的去寻找证据，并进行仔细观察就可以获取，而观察能力和资料收集能力即为本探究活动设计的主要出发点，符合初中阶段学生学习能力发展的程度。

针对不同教育背景和年龄段的活动参与者，全部六个议题的活动流程设计均如下：

1. 提前约1周将博物馆内有争议的自然史内容资料发给参与者，提前进行自主学习；

2. 进馆后，分小组进入各自所探究课题的相关展厅，寻找展示陈列中支持或驳斥课题中不同观点的证据。在该部分展陈中搜集和寻找相关证据，包括标本、模型、展板、图示、图表、数据等。该流程约45分钟；

3. 进入教室进行小组讨论，组员分别展示自己在展厅寻找到的证据支持，分析总结物证资料，阐明验证结果如何。约15分钟；

4. 各小组派员作为代表阐释认知倾向与依据，并与对立观点者进行辩论。约45分钟；

5. 鼓励参与者汇集集体智慧，提供某个有争议学说的展览设计思路或呈现手段。约30分钟。

忽略活动流程中的第5个阶段(即活动参与者团队进行展览创新性思维的训练和展示)，该项探究式学习活动与美国国家研究理事会(NRC)为指导美国学校实施“探究式学习”，于2000年提出的“课堂探究的基本特征”有着较为完整的一一对应关系(见表2)。

表2 “孰对孰错”活动与“课堂探究基本特征”间的对应关系

在活动过程中，博物馆的辅导教师们被要求在每个环节都注意实现参与者的独立观察、独立操作、独立思考，并被告知重要的不是告诉参与者知识与结果，而是要启发和引导他们积极思考证据与论点之间的关联，并引发进一步的求证行为，所有的证据都应来自参与者的自我意识、自我发现和自我判断。博物馆辅导教师的职责更多在于指导学习者如何利用展品、如何观察、如何测量、如何记录、如何解读图表和数据的特定含义，提供专业科学方法的指引，用意在于培养学习者独立使用博物馆资源的能力；而在小组讨论和各组阐释阶段，博物馆辅导教师的职责是鼓励参与者独立思考，对学习者的学习态度、采用的研究方法进行点评，而非评价、纠正他们的结论；甚至在活动的总结阶段，也仅仅是把业界或社会比较倾向性的意见告知学习者，而非断定哪种观点正确、哪种观点错误。该活动的目的在于：将科学家们通过考察研究标本获得科学发现的过程，转化为参与者的探究式学习过程，让科普场馆的学习过程真正成为一次“科学实践”、科学研究的过程；[6]更深层次的意义在于，参与者对于不同学术观点的认识不再仅仅局限在“哪个对？哪个错？”，而是深刻感受任何不同观点都不是随意提出的无稽之谈，都是建立在证据、论证、实验、思辨的基础之上的，科学讲究的是证据，崇尚独立的思考。

此次探究性课程的策划、设计与实施、总结的整个实践过程，也是一次对于“探究式学习”产生明确认知与理解的过程。博物馆开展的“探究式学习”真正实现所应具备的要素体现为：活动参与者的探究行为，是其产生科学认知必不可少的过程，也是检验教育活动是否属于“探究式学习”活动的标准之一；学习过程中的探究行为，不应仅仅体现在看、听、记录的初级阶段，更重要的是所探究问题的因果、反证、例证、归纳等逻辑关系的思维训练，以及主动发现问题、提出问题的能力培养；此类教育活动的设计，必须基于展品等实物的资源，且应通过转化与组织，将展品等知识信息与内涵作为探究行为可获取的证据(材料)，为知识建构所用，并在知识建构成果中得以体现。

四、 案例实施的结论与启发

北京自然博物馆探究式学习活动“孰对？孰错？”完成后，很快收到来自于参与方的反馈。体验该探究式学习活动的北师大科学教育专业师生均对这一活动的设计表示认可，他们认为中小学科学课程标准的改革，需要从事科学教育的学校教师和场馆科学教育工作者更加注重在科学知识获取过程中对于科学研究方法的训练和对于科学思维能力的培养，这已经成为中小学科学课的重要目标和任务。清华附中朝阳学校在活动总结中称：学生们不但在搜集整理资料的方法上有了进步，更培养了独立思考的能力。通过自己动手参与，理解和探索科学史上的难题，尽管未得到学术观点正确或错误的结论，但是活动让自己从以前的“旁观者”变成了“参与者”。[9]自认为在这项活动中是获得了“参与者”的身份体验，这恰恰说明，学生们将自己放在了科学探索者、自然史学说的发现者的位置上，进行了体验式的科学实践，而科学实践的结果可能是争议学说的任何一方理论，这些理论转化成为自己的“直接经验”。朝阳区生物教研员刘颖老师在活动观摩后给予总结说：在生物老师群体中，有这样一句话广为流传：科学是格物致知的一种路径，其基本特点是以实证为判断尺度，以逻辑做论辩的武器，以怀疑做审视的出发点。此次的探究活动中，学生们要将搜集到的“证据”进行比较分析，进而作出逻辑判断，“逻辑”与“证据”共存，这正是体现了生物学科核心素养中“理性思维”这一要素的训练。令我们欣喜的是，这一反馈不仅与《义务教育初中科学课程标准(2011年版)》的基本理念“培养学生探索科学的兴趣、科学探究的精神、科学情感态度”相符；更重要的是，这一教育活动的思路与我国科学课程标准和美国科学教育的改革大方向也符合。

目前，针对该项探究性活动的后续工作还在进行中，还需要通过学生完成类似科学小报这样的作业作为一系列活动评价的依据，需要与当日到场体验活动的部分区教研员进行更深入的座谈寻求意见和建议并不断进行完善，还需要将完善后的方案进行推广实施，以获得更广泛的师生评价。

在此，将北京自然博物馆基于科学课程新标准产生的一些思考与实践体会与科普场馆教育同仁们分享，愿抛砖引玉共同提高。

探究式学习对于科普场馆的教育岗位工作人员，无疑提出了更高的专业要求，只有教育设计和实施者本人熟悉科普场馆可供利用的资源，对于社会教育、公众教育和学校教育不断出现的新思路、新理念保持关注，对于科学研究、科学理论、科学课题具有不断学习的动力和能力，才能适应当下国民终身教育理念对于社会科学文化教育机构日益扩大的需求和日益提高的要求。

[1]中华人民共和国教育部.义务教育初中科学课程标准(2011年版)[S].北京:北京师范大学出版社, 2011:7.

[2]朱幼文.基于科学与工程实践的跨学科探究式学习——科技馆与STEM教育相关重要概念的探讨[J].自然科学博物馆研究,2017(1):5-14.

[3]宋娴.博物馆与学校的合作机制研究[M].上海:上海科技教育出版社,2016.

[4]伍新春.解读科学教育中“探究”的误区[N].中国教育报,2007-06-21(006).

[5]吴式颖.外国教育史教程[M].北京:人民教育出版社,1999:519.

[6]朱幼文.科技博物馆展品承载、传播信息特性分析——兼论科技博物馆基于展品的传播/教育产品开发思路[J].科学教育与博物馆,2017(3):161-168

[7]陈闯.“分解-体验-认知”——探究式展品辅导开发思路[J].自然科学博物馆研究,2016(4):45-51.

[8]孙伟强,张力巍.引导观众以科学实验的方式操作体验展品——科技馆展品探究式辅导的探讨[J].自然科学博物馆研究,2016(3):67-72.

[9]清华大学附属中学朝阳学校.从“旁观者”到“参与者”——我校学生参加北京自然博物馆科学探究主题活动[EB/OL].http://mp.weixin.qq.com/s/0NI-VSneBLfka9F8y8hMcw.