科技馆课程开发

陈杨霖

【摘 要】目前科技馆教育备受关注，但是在教育活动的策划过程中如何体现科技馆优势，区别于学校教育，是科技馆教育的核心问题。上海科技馆自2015年起陆续开发一系列基于展品的互动体验，引导学生在科技馆内开展探究式学习的教育课程，旨在发挥场馆优势，激发展品活力，将其中的科学知识、科学态度有效地传播给学生。

【关键词】科技馆教育课程开发;探究式学習

中图分类号： G623.6;G322.2 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）16-0022-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.16.009

在通过观察学生在展区的参观行为发现：学生更愿意体验互动性展品，部分展品因为位置偏僻或是缺少互动性，其科学知识、科学态度并未有效地传播给学生，展品利用率较低。针对上述问题，对接课标中相关的教学内容，利用场馆内的展品资源，采用5E、STEAM等教学理念、方法，开发一系列探究式学习，以下以结合新能源热点开发“风中起源”STEM课程为例。

1 设计概述

针对初中《科学》中“能与能源”以及初中《物理》中“电和磁”的教学内容，以“新能源发电”为主题，综合利用本馆 “探索之光”、“智慧之光”和“地球家园”展区的展览资源、实验器材等教学资源，以体验式学习、情境教学和做中学为主要教学方法，以展品探究、科学实验与动手制作相结合的活动形式，以达成《初中科学课程标准》规定“了解科学、技术、社会、环境之间的关系，初步形成可持续发展的观念;了解各种形式能源及其特点，知道能在一定条件下发生转化;学会使用电流表、电压表测量电流和电压”的教学目标。

2 受众

本课程针对七年级-九年级学生，该年龄学生刚刚开始接触基本的电学知识和测量仪器的使用方法，通过这次亲自动手的体验式活动能够更好地帮助他们理解在课堂上学到的知识;该年龄段的学生也具备了独立完成测量电流、电压大小的能力;在动手制作环节，该年龄段的学生具备了一定的动手能力，能够完成实物的设计、制作。

3 课程开发

3.1 引入（Engagement）

阶段目标：从生活经验出发，激发学生兴趣，引入教学内容。

该年龄段学生已经了解完整电路的基本组成部分，但是从来没有见过发电机内部是什么样子的，不清楚在真实的发电厂中发电机是如何工作的。老师引导学生观察现象，通过观察提出假设。老师引导学生观察透明的电机模型与核电站模型，学生通过观察、体验互动展品，得出发电大小与电机转动的速度之间关系，在核电站中，电机是由蒸汽推动发电的，在风力发电厂中是由风带动叶片转动从而推动发电机发电的。

3.2 探究（Exploration）

阶段目标：通过实验探究影响风力发电效率的因素。

在这一个阶段中老师要引导学生观察思考、动手实验、讨论问题、得出结论，在活动的过程中学会万用表使用、功率计算、控制变量法使用等技能掌握。

在这个探究阶段中，主要以小组形式进行，方便学生实验和讨论，在这一过程中主要让学生学习万用表的使用方法，以及思考在测量数据的时候应该注意哪些问题，讨论在实验中哪些可能会成为变量因素，哪些需确保每次都是固定值。

老师分析学生讨论结果，引导小组实验，确保每次实验开始前将风力调至同一大小。

第一组实验：选取三个直叶片，安装在相隔120度的小孔上。

将每一片叶片和叶盘之间的夹角调整至30度，测量电流和电压。

将每一片叶片和叶盘之间的夹角调整至45度，测量电流和电压。

将每一片叶片和叶盘之间的夹角调整至90度，测量电流和电压。

第二组实验：将每一片叶片和叶盘之间的夹角调整至60度。

（1）选两个直叶片，安装在相隔180度的小孔上，测量电流和电压。

（2）选三个直叶片，安装在相隔120度的小孔上，测量电流和电压。

（3）选四个直叶片，安装在相隔90度的小孔上，测量电流和电压。

在过去的探究过程中发现，学生容易习惯于日常生活中看到的现象，很少去探究为什么要设计成这样，在讨论变量因素时，学生可能会因为习惯风电机都是三片就忽略其也是变量因素之一。在实验过程中很多同学可能会有忘记控制风力大小、万用表档位使用错误等情况。

3.3 解释（Explanation）

阶段目标：引导学生整理实验数据、分析实验现象、总结影响发电效率的因素。

老师组织学生分享和讨论根据刚才的实验，得出了哪些结论？鼓励小组之间数据交流、对比。学生通过对比，学生可能会发现叶片数量、叶片角度都是影响因素。老师在这一过程中需要分析学生的实验中是否存在误差数据影响结论，让学会处理数据、去除误差数据。

拓展问题：在实际建造风力发电厂时还需要考虑哪些问题？

3.4 精致（Elaboration）

阶段目标：理论与实践的结合，根据探究的数据制作风电机。

结合STEAM教学策略中数学和工程部分，让学生根据数据得出的结论制作实物，将理论与实践进行结合并验证。

老师分发材料，让每个小组挑选一种叶片材料（材料分为：PVC塑料板、黑色卡纸、牛皮纸、A4纸、透明塑料）。这一环节可以让学生通过数据测量发现材料对风电机发电效率的影响。挑选完材料后，老师引导学生根据之前的实验数据得出的结论（最佳的叶片数量、叶片角度）制作直径为12cm的风电机叶盘，为控制叶片大小相同，老师提供叶片形状模型并观察学生的制作过程，给出适当的提示和引导，教会学生使用剪刀、打孔机等工具，并强调操作过程中的安全问题。制作完成后，进行质量检测，小组之间分享实验数据，讨论结果是否符合预期。

由于学生平时接触的大部分都是理论学习，动手实践能力相对弱一些，在制作过程中，对于工具的使用、轴套的安装、叶片角度的固定对学生来说都是需要解决的难点。对于这些问题，老师不需要直接替学生完成難点部分，可以采用适当引导示范的解决方法。例如轴套的安装由于零件特别小、口径比较紧，手不好发力，老师可以示范如何借助尖嘴钳安装轴套。培养学生独立思考、动手的能力。

3.5 评价（Evaluation）

阶段目标：了解学生对概念的理解程度，并对学生作品做出评价

老师根据今日活动内容，请学生归纳和总结：

（1）清洁能源的特点，使用清洁能源有哪些好处？并举例有哪些清洁能源。

（2）风电厂在前期规划设计时可能需要考虑哪些问题。

（3）万用表在使用时需要注意哪些问题？

老师收回学生的数据记录单进行后续分析，在这一过程中巩固知识，了解学生对知识点的掌握情况，以后续继续改进课程的设计。这个环节，每个学生的学习能力和总结归纳能力都不相同，需要对不同的学生提出不一样的后续要求。

4 课程评估

通过教学过程中的形成性评估，在问答环节中会有50%的同学认为核能不是清洁能源，经过科学老师的讲解，在课程最后的评估环节中，100%的同学能够正确区分清洁能源。通过行为观察法能看出在动手实验、制作的环节，学生注意力显著提升，说明学生对此类活动形式非常感兴趣。同时通过对学生学习单和问卷的分析，95%以上的同学在实验过程中学会了测量工具的正确使用、学会了控制变量法的使用，90%的同学制作的成品能够点亮小灯。

5 课程特色

5.1 主题选择

随着社会的发展，如今环境保护、新能源发展等问题开始逐渐被人们重视，但目前大部分的教育活动缺乏对这方面的深入探究，本项目以“新能源发电”为主题，创设系列课程，运用探究式学习、做中学等方法，将理论与实际结合，通过动手制作和场景搭建，让学生在学习和创作的过程中自发地培养合理开发利用能源的意识以及可持续发展的理念。

5.2 激发展品活力

本项目为弥补展品位置偏僻、缺乏互动性、展品介绍不适宜低年龄段学生理解等问题，通过展品探究、实验分析、动手制作等多样化的活动形式来引起学生的兴趣，融入STEAM教学理念，综合工程、技术、艺术、数学、科学多学科的应用，使学生对知识的理解更加便捷，加深了知识的印象。

5.3 技能培养

学生在探究实验中学会了万用表的使用、功率计算等多个技能;通过实验，使用控制变量法了解到影响风力发电的因素;根据实验结果，制作风力发电机，将理论与实际结合，培养学生的创新意识以及动手能力和对结果的分析能力，判断是否存在无效数据。

【参考文献】

[1]张祖兴.浅谈STEM理念对科技馆的科学教育带来的影响[J].现代信息科技，2019，3（06）：183-184+187.

[2]谭茗元.STEM教育理念下科技馆馆校课程的开发与设计[J].科技风，2018（10）：9.