利用校园科技馆开发小学科学教学课程资源

李桂荣，文基兵

（濮阳市实验小学，河南 濮阳 457000））

近年来，科学技术特别是信息技术进入高速发展的阶段，促进了人民科学素质的不断提升，各种发明专利不再是出自高校和实验室，每个人只要有想法、有创意，并且对新兴技术工具有基本的操作能力，就有可能实现自己的“脑洞”，把想象变为现实。这样的人被称为创客。“创客”是英文单词“Maker”的音译，顾名思义，指的是创造的人。而创客教育则是一种以学生为主体，重视学生学习行为的教育，强调的是思维能力和行为方式上的创新，这与小学科学教育强调的创造力的培养天然契合。

创造性归根结底是一种思维，而思维有一定的思维对象和思维内容，这些思维内容与学生的知识经验有着密切的关系。所以对于创造性思维的培养要以学生掌握科学知识与探究能力作为根本依据。我国中小学的科学教育主要是着眼于培养青少年学生的自主科学素养，使得学生们在课堂上可以通过掌握相应科学知识，体验到对科学进行探究的整个过程，从而对其培养良好的探究能力奠定基础。在这一过程中，学生们已经形成了一种尊重真相的科学态度，创新意识与自主创新能力得到了进一步培养。

随着新课改的大力推行，培养学生的创造力成为课堂改革的重点方向。然而，值得关注的是，传统的小学科学课堂，在学生创造力的培养上存在诸多难题。我们在实践探索中发现，校园科技馆在小学科学教学活动中具有一定的启迪和培养作用。通过开发校园科技馆这一课程资源，设计独特创客教育活动，为科学教育教学提供了切实可行的思路和方法。

一、小学科学教学课程资源存在的问题

自2001年新课程改革启动以来，关于如何加强小学科学教育的讨论就一直没有停止。直到2017年春，新的小学科学课程标准完成修订，小学科学教育有了新的纲领性的指导文件，各个版本的科学教材随之做出调整。无论从编写思路还是内容设计等方面来看，新版教材都有很大的提升。然而在新的科学教材推出以后，课程资源的配套建设和开发利用还不能完全满足教师的课程需求。

（一）课外资源没有得到有效开发

事事皆可以是科学，处处都可以有科学。科学反映了客观事物本质及其运行规律。小学的科学教育主要目的就是对学生进行科学启蒙教育，使得学生能够学习掌握一些科学知识。而传统的小学科学课堂往往只是强调了基础知识的传授，忽视了课外资源的整合与开发。科学的课堂本身应该是开放的，培养学生的创造力，仅仅依赖于课堂教学是远远不够的。课堂教学中我们应该充分培养和激发学生对于科学知识的浓厚兴趣与求知欲，激起学生自己主动探究的兴趣与学生自己的创新欲望。这就要求我们在教学中不能拘泥于传统的教材，要根据自己的学生以及学校实际情况不断地开发和合理地利用身边的课程资源。

（二）课堂时间和活动空间的限制

客观上来看，传统的小学科学课堂，在课堂时间和活动空间上，确实存在局限，一定程度上阻碍了学生创造力的发展。

从科学课的教学案例看，很多教师顾及到课堂时间和课堂教学的三维目标的实现，往往预设许多答案，致使教学过程会不自觉地将学生指向预设方向，学生真实的、多样性的反应得不到充分重视。而课堂有限的活动空间也限制了一些大型实验的开展。科学探究活动主要目的仍然局限于获取科学知识，探究活动的步骤仍然在严格控制下进行，创造力的培养达不到教育教学的新要求。

反思科学课的课堂，组织教学活动多是传授科学知识，帮助学生掌握科学方法，而在培养学生创造力的设计上还不科学。如《雨具的改进》课，设计了让学生探究的两个活动，一是根据生活经验指出现代雨具的缺点，二是针对所提问题设计改良方案。在讨论雨具缺点时，有同学提到雨伞的伞尖和边缘尖锐处，有可能会伤到旁人，可以大胆设计弹性的伞尖。这是一个不错的创意，解决了现实存在的问题，达成了教师预设课堂探究的目标。有学生则提出：为什么不能利用这一点，把雨伞变成武器呢？既能防雨又能防身。其实这也是一个好的创意，打破了思维定势。但是教师考虑到教学进度，没有评价或进一步讨论学生提出的这一想法，致使学生的奇思妙想因为有限的课堂时间没有得到展开，没有对学生进行发散性思维的培养。

有的探究活动本身是在课下完成的，课堂活动仅仅是对探究过程的讨论交流。如《水火箭》课，课程包含两个部分，一是学习水火箭的飞行原理，二是水火箭的制作展示。第一部分是传统课堂的重点，教师备课往往也围绕着这一部分展开，利用大量的事例让学生了解水火箭的制作原理，了解水火箭的结构。而课程的第二部分很少作为课堂内容进行教学活动。因为在实际制作水火箭时，难度较大，根本不能在一节课完成。而且，只有部分学生对制作有很大的兴趣，并能够坚持完成。后续的发射、展示环节也不适合在课堂上进行。

二、利用校园科技馆开发小学科学教学课程资源

传统课堂由于活动时间和活动空间的限制，使得学生创造力的培养存在一定的难度。那么，采用多种方法、多种渠道开发和利用课程资源，与传统课堂形成教育教学合力，则有利于实现培养困境的有效突破。立足本校实际，我们完善了创客教育的实施方案，利用学校科技馆和创客空间，设立“科学时空隧道、力学领域、声光领域、电学领域、互动体验馆和航天科技馆”主题展区，利用墙壁、楼梯平台空间，安装互动科普设备、智能互动式机器人、安全教育体验式互动墙、VR体验系统等，并在楼梯墙壁上设计科学知识、科学家元素装饰墙，创建一个创客教育活动基地，就能为学生的学习提供探究的器材，让学生在活动中感受科学的魅力，在主动探究的过程中学习科学知识。

（一）根据不同年级段学生生理和心理特点深度开发课程资源

小学阶段，学生生理、心理的发展具有阶段性的特征，不同年龄段的学生具有不同的生理和心理特点，而且差异比较大。根据小学生生理与心理发展特点，对低、中、高年级段学生进行课程设计，确定相应的培养方案。

1.根据低年级段学生特点进行课程设计。低年级段是指一、二年级的学生，其突出特点是对身边现象有强烈的好奇心、对身边事物有强烈的探究欲望。学生的具体形象思维占据主导地位，更倾向于利用感官了解事物和现象。并且集中注意力时间有限，独立性和自觉性尚未得到长足发展，难以进行深入探究。同时，这一阶段的学生具有明显的向师性，容易受教师行为和观点的影响。所以，培养学生观察能力和提出问题的能力则是低年级段的课程培养目标。

观察是认识世界的有效途径，学生只有具备良好的观察能力，才能了解事物的特征和运行规律，进而为创造力的培养打下坚实的知识基础。而提出问题的能力是创造力培养的基础，学生只有能提问、会提问，才能有提出创新方案的可能性。基于科技馆的设备，精心设计参观路线，挑选一批极具趣味性又涵盖不同科学领域的器材重点介绍。如参观科学家事迹的科技文化长廊后，走到“音乐阶梯”，音乐阶梯表面是钢琴键的图案，当学生走上音乐阶梯时，就会发出五彩光芒，同时传出优美的钢琴声。这时学生就疑问：为什么踩琴键会发出声音？而大胆猜想。有的学生提出旁边可能藏着录音机，有学生则说声音是变化的，不可能是录好的；有学生说可能是脚踩到了什么机关，立刻就有学生质疑：为什么这些机关会起作用呢？有的学生则提出新的发现：这些声音好像有规律，踩不同的琴键会有不同的声音，学生又跑去研究发声规律等等。又如，在参观“撞球”时，学生被小球的摆动现象吸引，提出问题：为什么撞球总是最边上的小球动，中间的怎么不动？如果不碰它，它会一直动下去吗？一个个问题点燃了学生学习科学的兴趣与热情，他们自发地跑到自己感兴趣的设备旁边向解说员了解设备运行的工作原理。参观后，学生仍然保持着探究的兴趣，课下订阅科普读物，做科学小实验，学习的积极性被充分地调动起来。

2.根据中年级段学生特点进行课程设计。中年级段是指三、四年级的学生。其突出特点是自主意识明显增强，渴望独立地去解决问题。同时，集中注意力保持时间明显延长，逻辑思维能力和语言表达能力有了一定发展，能够运用实例表达自己的看法和感受。观察问题有了探求事物运行原理的意识，并具备了小组合作解决问题的能力。所以，培养学生在真实情境下解决问题的能力则是中年级段的课程培养目标。

课堂上，采取多种方法创设生动的教学情景来激发学生探究的欲望。而校园科技馆，使学生处在真实的情境下，感受性和参与感大大增强，能充分调动学生的学习兴趣和意识。所以，为学生提供一个真实问题情景：如果你是一名科技馆解说员，你如何能够得到大家的欢迎？为了解决这个问题，学生们需要进行真实的职业体验，把自己代入“科技馆解说”的角色。首先要营造氛围，在三、四年级开展“争做科技馆解说”宣讲活动，并利用课余时间组织学生参观濮阳市博物馆、科技馆以及安阳中国文字博物馆，让学生感受解说员的现场工作。参观结束后，由学生自己设计解说词，并亲自操作校园科技馆设备，体验设备运行的过程，让学生身临其境地感受活动的快乐。

通过体验科技馆解说，解决真实情境下的问题，学生的搜集信息能力、概括总结能力、逻辑思维能力、团队合作能力以及交流表达能力都得到了锻炼与发展。激发了学生对探索科学的兴趣，其创造能力也得到了培养。

3.根据高年级段学生特点进行课程设计。高年级段是指五、六年级的学生。这个阶段，学生的身体、心理进入发展时期，逻辑思维开始占主导地位。这个时段，学生已经掌握了一定的科学文化知识，并且动手操作能力也大大增强。渴望用成功证明自己，并希望得到正面的评价。所以，以开展科技创新活动来激发和培养学生创造的欲望则是高年级段课程培养的目标。

科技创新是一个从无到有的过程，对学生来说也是一个巨大的挑战。引导学生从课本中选题，从身边的科技产品上寻找灵感则是切实可行的举措。如在小学科学课上，学生已经学会了声音是由物体的振动产生的，但是物体的振动有时很微弱，并不容易被有效观察。在校园科技馆有声学现象的展示设备，如“雪浪声波、音乐喷泉、声波看得见”等，这些设备通过声音对周围物体的影响，将看不见的声波直观地展示出来。这给学生带来很多启发。他们以“感受声音”为主题，利用社团活动时间，以创客空间为活动基地，一起讨论制作，一个月时间就制作了一批创意产品，如克拉尼的金属板、自制留声机、自制吉他、自制竹笛等。

总之，低、中、高年级段的科学课程是一个完整的课程体系。从低年级段学生开始培养观察能力和提出问题的能力，到中年级段的学生培养解决问题的能力，再到高年级段的学生开始实现创造力的培养，校园科技馆发挥着巨大的作用。

（二）开展社团活动，突破课堂时间和活动空间的限制

依托校园科技馆和创客空间，我们开展了丰富的科学社团活动。目前学校创建有“纸飞机模型、乐器制作、3D打印、科技馆小解说、科学实验、趣味编程”等八个科技社团，并将每天放学后的延时服务的一个小时以及每周六的下午作为社团活动时间。学校还将“创客空间、校园科技馆、科学实验室和科学社团活动室”作为固定的社团活动场地。

在社团活动时，既有教师指定主题又有学生自选主题，学生从被动学习转变为主动学习，亲身参与探究活动，在讨论时畅所欲言，在交流碰撞中激发思维的火花。

在参观科技馆时，很多学生对气流投球和风洞戏球产生了极大的兴趣，这些都是伯努利原理的应用。孩子们以此为主题，查阅了很多资料，开展了一系列的相关研究。研究开始时，他们在实验的选取、材料的收集、细节的处理等诸多方面遇到了新的问题，如在制作伯努利彩带时，彩带的选择就费了很大的心思。通过多次实验，他们最终决定用粗吸管和极细的尼龙绳作为演示实验的道具。在学校组织的科技艺术节上，他们向全校师生展示了“伯努利彩带、伯努利气球环、虹吸杯、船吸现象”等相关的实验，吸引了一大批学生前来关注，也激发了许多学生一起研究的兴趣。

为了有效地培养学生的创造力，教师必须树立科学课程开发的意识，利用身边能够开发的课程资源，积极开展科学活动。通过开发校园科技馆这一课程资源，形成科学教育活动研究体系，培养学生的创造性思维和创造能力，为学生的全面发展打下坚实的基础。