基于科技馆资源的学生实践体验素材开发研究

摘  要：学生实践体验素材是基于科技馆展品，紧密结合学校科学课程标准而设计的一种学习工具，用于引导学生自主参观和自我学习，具有主体性、情境性、实践性、过程性等特点。该文以中国科学技术馆开发学生实践体验素材的实践与经验为基础，对基于科技馆资源的学生实践体验素材的开发目标、开发模式与步骤、素材任务设计以及素材应用形式等进行梳理与总结，探索科技馆在推进教育课程资源开发、辅助学校教育方面的发展方向，尝试为推进馆校结合提供参考。

关键词：科技馆;科技馆资源;实践体验素材

中图分类号： G245 文献标识码：A 文章编号：1004-8502（2021）05-0108-07

作者简介：王珊珊，中国科学技术馆，副研究员，主要研究方向为科技馆教育与科普文创。

一、开发背景与目标

科技馆是面向公众进行科普教育的重要场所，其最大的特点在于互动、体验、趣味和实践。它打破了传统博物馆不能动手的特点，鼓励观众尽情动手体验科学。如今，科技馆已成为非正规教育的主力阵地之一，是正式课堂教育的有力补充。

参与体验型展品作为科技馆中最主要和最具特色的教育资源，也是科技馆开展“做中学”和“探究式学习”的重要载体[1]，但在我国的科技馆中，以展品为核心开发的教学和实践资源在内容、数量和体系化等方面仍有待提升，对资源的推广应用也需进一步加强。同时，学校组织的青少年学生团体是目前科技馆的主要参观群体，然而，学生团体在展厅参观时缺乏有效的组织和引导，更多的是进行简单随意的浏览。这种走马观花式的参观难以达到预期的教育目的。因此，如何最大限度地发挥馆内展品的教育功能，提高学生团体的参观质量，是科技馆工作人员一直在思考的问题。此外，从学校教育的角度看，很多国家，尤其是欧美发达国家，都将科技馆作为辅助学校教育的重要基础设施。我国也在不断推进中小学课程改革和馆校结合工作。在此发展趋势下，将科技馆教学资源与学校科学课程进行有机结合，使科技馆更好地服务于学校科学课程，已经成为场馆工作人员、科学教育研究人员和学校教师的共同关注点。

在这一背景下，借助北京市教育委員会、北京青少年科技创新学院组织实施的“北京市基础教育阶段创新人才培养项目”所搭建的平台，中国科学技术馆连续三年开展了基于场馆展品资源进行学生实践体验素材（下简称“素材”）的开发工作，并顺应当前世界科技博物馆教育细分化、系统化的发展趋势[1]，对素材进行分学段、分主题的系列化开发，以期达到提高科技馆教育资源利用率、转变学生场馆学习方式、创新教育课程资源以及辅助学校科学学科教学的目的。

二、素材的特点

（一）素材与任务单的关系

目前，学生实践体验素材尚无统一定义。本文认为，学生实践体验素材是基于学校科学课程标准，运用各种类型的问题或任务引导学生与科技馆展品进行有效互动，旨在引导学生自主参观和自我学习的一种学习工具。

在科技馆和博物馆领域，有很多类似的学习工具，如任务单，也称学习单、工作纸等。任务单也是一种围绕某个知识点或主题展开、引导参观者进行参观和学习的教学工具，主要以人性化学习理论、课程论和建构主义学习理论等为基础[2]。从功能和形式上看，素材与任务单基本相同，都是通过各种问题或活动任务引导参观者与展品进行自主互动，从而提高参观者的学习效果。可以说，素材源于任务单，是任务单的一种特殊形式和再转化，在转化过程中提取了探究式学习的建构知识、形成概念、领悟方法、解决问题等过程环节，以及问题、证据、解释、评价、交流等要素;同时，素材的设计又充分体现了科技馆教育与学校教育的融合发展，以展品为主体，但又不局限于展品，它将科技馆任务单与学校科学课程标准紧密关联，根据课程标准对展品相关的知识点进行分析和挖掘，找到契合点，从而将课程标准的教学目标和内容与素材的学习目标和内容融合统一。部分素材不仅涉及馆内学习环节，还涉及学校课堂学习环节，不但能够使学生掌握展品所传达的知识和方法，也进一步增强了学生对学校课本中相关内容的理解和应用。

（二）素材的特性

1. 主体性

以学生为主体，根据学生的知识背景、认知水平和乐于接受的任务形式对素材进行设计，通过不同的任务引导学生有目的地操作和观察展品、主动与同伴进行交流、自由运用不同学习方式进行探究、获得答案，从而培养学生的主体意识，促进学生自主体验和对知识的自主建构，提高参观效果。

2. 情境性

科技馆通过丰富的互动体验展品，为参观者营造了一种以已有知识为基础探究未知问题的情境。情境性是科技馆的特色之一，也是学生实践体验素材应该具备的特点。以学生的既有知识和生活经验为基础建构学习情境，提出问题并引发学生思考和探寻解决问题的方法与答案，从而形成一个相对完整的学习历程。

3. 实践性

围绕展品开发的素材能够引导和促进学生在科技馆中与展品进行互动，直接体验展品。通过这种场馆实践活动，学生能够获取信息、知识和方法，再通过学习和提升，运用获得的知识进行表达和交流，或解决素材中提出的与生活相关的实际问题，实现从实践中来，再回到实践中去的目的。

4. 过程性

知识的获取和智慧的增长一般需要以既有事实和观念为基础，通过获得的信息和知识解答疑问，并逐步推进和过渡到概念与原理，最终进行拓展延伸并解决实际的复杂问题。素材也应遵循这一规律，体现出对问题进行思考和探究的逐步推进过程，便于学生对知识的理解、掌握和应用。

三、素材开发的模式与步骤

（一）素材开发模式

本项目采用科技馆与中小学校等多方协作、共同合作开发的模式，形成了科技馆资源转化为中小学课程资源的工作模式。项目组组建了由青少年科技教育专家、学校骨干教师、科技馆辅导教师构成的工作团队，并进行了明确分工：东城区教师研修中心、海淀教师进修学校以及朝阳区部分学校的骨干教师主要负责素材开发，以保证开发的素材能够与学校科学课程紧密关联，并符合不同学段学生的知识背景和认知特点;教育科研机构相关专家对开发过程进行指导和评审;科技馆工作人员负责展品资源信息提供、部分素材编写、素材审核修改、指导师生试用，以及全过程的组织协调、检查监督等;教育行政部门则在支持科技馆和学校对成熟的素材进行推广方面发挥积极作用。实践证明，教育行政管理部门的支持和参与，教育科研机构专家的指导，是科技馆与学校有效衔接互动以及项目成功的关键。

（二）素材开发步骤

工作团队组建后，首先着手对场馆中的展品资源进行系统地梳理分析，按照学科、主题等对展品进行分类，从中选择经典展品以及与中小学科学课程紧密相关的展品，对照中小学科学课程标准，梳理形成“展品与课标对应表”，表中不僅有展品所在展厅与展区、操作方式、展示现象、原理和展示目的等基本信息，还有展品对应的科学课程标准和教学内容、教材出版社等相关信息。这个表是后续工作的基础和信息库，有助于更加有的放矢、目标明确地进行下一步素材开发工作。

总体而言，学生实践体验素材的设计大体包括六个基本步骤：使用对象分析、展品分析、素材主题与目标设计、素材内容设计与开发、咨询与修订、试用与完善（见图1）。此外，还可以进一步围绕开发的素材进行科学实践课程的开发，从而使素材发挥更大的作用，同时丰富科技馆教育和实践资源开发的内容与形式。

1. 使用对象分析

在开发学生实践体验素材时，必须首先确定素材的使用对象，对其能力水平、学习方法特征等特点进行分析。根据使用对象的年龄、知识结构等情况确定学习目标和内容。

2. 展品分析

在“展品与课标对应表”中选取适当的展品进行素材开发。对于选定进行素材开发的展品，不仅要从展示目标、操作要点、预期效果等方面进行分析，还要梳理展品与学校科学课程标准的契合点，为确定素材的主题和目标提供依据。

3. 素材主题与目标设计

根据相关理论分析与实践经验，以及学校科学课程标准和教材内容，确定适当的素材主题，明确每份素材的预期目标，作为素材内容设计的依据。

4. 素材内容设计与开发

结合素材目标，明确相关展品的展出位置和参观线路，详细规划学习活动，并通过各种不同形式的任务呈现出来。在不同的学习或任务阶段，可以通过书写、绘图、动手操作等各类问题引导学生对展品进行自主体验、思考和探究;在版面设计方面，应做到文字简洁、图文并茂。

5. 咨询与修订

就所开发的素材向相关专家进行咨询，请他们提出修改建议，并根据咨询情况对素材进行修订。

6. 试用与完善

将经过修订的素材交给学校教师，引导他们利用素材开展校内或馆内教育活动，并对活动的效果进行评价。根据评价结果，可以对素材进一步完善。

四、素材的设计与应用

（一）素材的设计

素材的设计开发主要包括任务阶段设计和任务形式设计两方面，两个方面紧密结合，才能将其效果最大化，引导学生充分体验、思考和探究。更为重要的是，基于科技馆资源进行的素材开发，应该充分体现科技馆的特色与教育理念——以展品为载体，在科技实践中体验和探究。

1. 任务阶段设计

欧美博物馆界认为，教育活动不局限于观众的实地参观阶段，也包括参观前和参观后两个阶段[3]，必须对这三个阶段进行一体化、全过程的管理，才能达到科技馆教育成效的最大化。按照科技馆“全过程”的教育理念，将素材中的任务从时间的角度进行规划，大体分为参观前、参观中和参观后三个阶段。参观前，通过生活中的场景或历史典故等创设情境，提出问题，引起使用者的兴趣并引发思考，同时对相关的知识进行简要铺垫;参观中，通过多种形式的任务（问题）引导使用者由浅入深地逐步体验展品，对展品蕴涵的科学原理、科学知识进行探究和思考;参观后，通过任务加深使用者对知识的理解，尝试将知识应用于实际生活，解决实际问题，实现学习的拓展和延伸。小学、初中、高中不同学段的素材，应结合学生心理特点及认知水平，对三个阶段的内容进行适度调整。在这种安排下，素材将更加具有系统性和延续性，促进学生的整体认知发展，有利于学生用系统和发展的眼光学习和思考问题，也进一步拓展了校内知识;同时使场馆活动由无计划、无组织、无系统的非正式教育转变为有计划、有组织、有系统的非正规教育。

2. 任务形式设计

学生实践体验素材的核心内容是任务。好的任务能延长学生观察和体验展品的时间，增强学生与展品的互动，引发更深入的观察、发现、思考与讨论，强化学生记忆。不同的提问方式也会影响参观者对展品内容的探究与记忆。通过将学校科学课程标准与展品紧密结合，对相关知识点进行重新梳理和链接，形成素材以问题为核心的“任务线索”，为学生搭建知识学习的脚手架。目前存在多种不同的问题分类法，其中一种是将学生实践体验素材的任务（问题）分为记忆性、聚合性、发散性与评价性四类[4]。其中记忆性和聚合性任务大多为简单的、事实性的、回忆性的、确认性的低层次问题，基本属于封闭性问题;发散性和评价性任务则大多为复杂的、开放的、发散的高层次问题，属于开放性问题。结合学生的认知水平，小学低年级素材应以记忆性问题为主，使学生能就所见所闻回答;小学高年级素材可以记忆性问题为主，结合部分发散性问题，使学生运用所学知识或相关信息得到适当的答案;初高中素材可以综合使用记忆性、聚合性、发散性、评价性等各类问题，促进学生深入思考，形成个人独特的意见、概念或价值观[5]。

在任务的表达和呈现形式方面，由于所有的学习过程都可以划分为信息获取、处理解决、表达展示三个环节，按照各个环节诸要素的多样组合，就可以形成形式多样的学习方式。在信息获取环节，学习者要通过听讲、阅读、操作和观察等活动获取有关信息;在处理解决环节，学习者要通过识别、记忆、对比、分类、联想、归纳、组合、计算、证明、解释、决策等加工处理，对获得的信息进行梳理和分析，建构自己对信息的理解以及对任务的解决策略;在表达展示环节，学习者要通过选择、陈述、填空、书写、绘画、制作等多种形式，将自己的理解表述出来[6]。学生实践体验素材中的每个任务也应包括这三个环节。三个环节的要素不同，任务的类型和特征也就不同，如：输入可包括看展品、读操作、观察现象等，加工可包括识别、比较、解释、建构、推理、分类等，输出可包括书写、选择、绘制等。

下面以部分素材中的部分问题为例，对任务阶段和任务形式设计进行简要说明（见下页表1）。

（二）素材应用

学生实践体验素材开发完成后，如何有效地推广使用，是值得思考的问题。根据观察发现，对于很多学生来说，直接应用素材自主体验展品并进行学习并未达到预期的效果，学生对于素材本身的目的、内容、素材与展品的关系并不明了，对如何正确使用素材的方法也并不清楚，再加上在展厅中急于体验展品的迫切心情，以及周围环境对其注意力的影响等因素，导致素材无法充分发挥自身的作用。因此，学生实践体验素材更应该作为一种学校或家庭的教学资源，让学生在教师或家长的引导下利用，才能事半功倍。

鉴于此，项目依托部分开发完成且较为成熟的学生实践体验素材，由科技馆工作人员和学校教师共同设计相应的科学实践课程，以这些素材为课程线索和工具，带领学生体验展品、探寻答案、启迪思维，以提升素材应用效果，对素材进行进一步深化与拓展。同时，为了进一步拓宽这种基于学生实践体验素材的科学实践课程的设计思路，项目设计了两种不同的应用形式。

形式一侧重于参观前环节，重视对学生思路的引导、相关知识的铺垫，以及对所涉及展品的基本介绍。学校教师在学校课堂上组织进行参观前的准备活动，依据素材展开具体教学内容。在此基础上，学生既对所需知识有了基本掌握，又对如何合理使用素材有了一定认知，在后来的参观过程中，仅需科技馆工作人员对展品进行简要介绍，提出问题引发其体验、探究和思考即可。整个参观环节以学生利用素材自主体验为主。

形式二侧重于参观中环节，在参观前进行简单组织和介绍，而在参观过程中则由教师以素材为线索，循序渐进提出相关问题，引发学生有目的地思考，有目标地操作体验展品，从中寻找答案，并在此过程中寻找适当的时机组织学生进行简单的讨论交流，激发其思维的碰撞和拓展。

形式一为学生做好了知识及相关信息的铺垫，使学生在场馆参观体验和寻找问题答案的过程更为顺畅和迅速，但在一定程度上降低了学生在场馆中实地探究的难度和乐趣，不能完全突出素材本身的作用;形式二使学生能够在场馆现场环境中充分自主地体验、探究、思考和讨论，加深了学生对知识的理解和掌握，凸显出素材作为引导线索的作用。但是，由于教师需要依据素材进行现场提问和引导，并根据现场学生的反应进行灵活、适当地组织和调整，因此对教师提出了更高的要求，而且由于参观前环节的弱化，对学生在场馆现场的思考和探究能力的要求也相应提高。这两种形式各有侧重，各具特色，都是以素材内容为主线展开，而在实际教学中的具体效果和适用对象究竟如何，还需要在实践中进一步验证。

五、结语

经过三年的探索与实践，中国科技馆共开发学生实践体验素材123份，实践体验课程33课，经过专家审核修订、学校师生试用反馈和修改完善后，发放给学校团体参观的数千名学生进行了应用与推广。这些素材对提高展品教育效果、提升学生场馆参观实践效果、丰富学校科学课程内容与形式都起到了重要的作用。希望以此为馆校结合工作的开展提供案例与借鉴，助力学校教学和青少年综合素质的提升，也期盼着未来馆校之间开展更为深入和广泛的合作。

【参考文献】

[1] 中国科学技术馆展览教育中心课题组.科技馆体系下科技馆教育活动模式理论与实践研究报告[R].北京：中国科学技术馆，2015.

[2] 金陵.翻转课堂：“任务单”与“导学案”的区别[EB/OL].（2015-12-07）.http：//blog.sina.com.cn/s/blog_48fbd3530102w5jq.html.

[3] 郑奕.科学的博物馆教育活动组织管理模式[J].中国博物馆，2013（3）： 64-72.

[4] Fry H. Worksheets as museum learning devices [J]. Museum Journal， 1987（4）： 219-225.

[5] 林政緯.国小高年级学童对户外学习单视觉设计之喜好：以“台北一零一观景台学习单”设计创作为例[D].台北：台湾师范大学，2007： 21-22.

[6] 中国科学技术馆.通过开发和应用“学习单”促进科技馆与学校教育有效衔接的研究报告[R].北京：中国科学技术协会，2011.