对接课标，强化探究，提升能力——科学课程标准给科技博物馆带来的启示

王雪颖 高 军

对接课标，强化探究，提升能力
——科学课程标准给科技博物馆带来的启示

王雪颖 高 军①

美国在1996年的《国家科学教育标准》中提出了“以探究为核心的科学教育”理念，随后我国的科学课程标准也对“探究式学习”高度关注，这成为本轮科学教育改革的突出特点之一。我国新颁布的《义务教育小学科学课程标准》中多次强调“探究”。本文从学习内容、学习方式、教学指导理念三个角度对其进行解读，对科学课程标准给科技博物馆教育带来的启示等相关问题进行了讨论，论证了将“探究”纳入科技博物馆教育的意义。

科学课程标准；科学探究；科技博物馆教育；启示

1961年美国教育家施瓦布提出了探究式学习理论，他认为探究式学习是学生通过模拟“科学家”的科学研究，发现问题和解决问题，培养科学情感、态度、价值观，尤其是培养创造力的一种学习过程。[1]经过美国半个多世纪的教育实践证明，在学校教育和科技博物馆教育中引入探究式学习方式，是培养大批具有创新精神和实践能力人才的有效途径。[2]半个世纪以来，美国教育变革的显著标志就是“探究”。

为了提升我国公民科学素养，实施人才强国战略，2001年我国开始将探究式学习作为小学课程的重要实施内容。2017年，国家教育部颁布了《义务教育小学科学课程标准》(以下简称《小学科学课标》)，指出:“探究式学习类似于科学研究的方式。这种符合儿童天性的学习方式可以激发儿童学习科学的兴趣，有利于科学概念的理解，也是培养小学生科学探究能力、科学思维、科学精神的有效方式。”

科技博物馆作为科普教育的主阵地，在提升未成年人科学素养方面扮演了重要角色。怎样激发未成年人的学习兴趣、启迪科学思维、培养创造力，需要科普工作者不断探索与实践。本文的目的是为了探讨如何充分发挥科技博物馆的资源优势，从而对接课标，强化探究，和学校的探究式教学有机结合，提升科学教育活动效果，培养创新型人才。

一、在我国科技博物馆推广探究式学习的意义

(一)顺应国际科学教育发展的趋势

原教育部副部长韦钰院士指出:“实施探究式科学教育是教育改革的重要组成部分，是培养创新人才的重要途径。”[3]科技博物馆作为实施科学教育的重要场所，引入探究式教育理念，是推进教育方式变革的重要措施。欧美发达国家自20世纪80年代以来，就一直将“探究学习”视作科学教育的核心理念，并且取得了良好的效果。科技博物馆要顺应科学教育改革发展的大趋势，适应国家、社会和时代对于人才培养的需求。

(二)促进学生个人全面发展的需要

探究式学习的教育目标不在于学生获得多少科学知识，重要的是引发学生的科学学习兴趣，启迪他们的好奇心、激发求知欲，让他们学会使用科学探究方法，培养发现问题、解决问题的能力，提高创新能力和实践能力，善于独立思考，学会交流与合作，培养语言表达能力和团队协作能力，树立批判思考、尊重事实的科学态度，培养大胆质疑、勇于创新、理性严谨的科学精神。全面提升学生的个人综合素质，以适应新时期社会的需要。

(三)符合科技博物馆教育的基本特征

科技博物馆作为我国科普教育的主阵地，开展科学教育是其重要的职责和使命。科技博物馆本身就具有“探究”的特征和资源优势。但是许多场馆在开展教育活动时，并未充分体现这一特征，其教学方式仍然是披着“探究”外衣的授受式教学。学生或按照科技教师的规定步骤进行科学实验、制作等，或直接观看教师的实验演示，并没有体现“探究式学习”的教育理念，学生也没有学到“科学探究”的方法。[4]科技博物馆应该主动研究《小学科学课标》中所提出的“探究式学习”理念、方法和环节，指导教育实践，充分发挥出自身的特色和优势。而很多学校缺乏“探究”的资源和经验，甚至受应试教育的影响缺乏“探究”的动机，科技博物馆恰好弥补其短，在教育体系中充分显示自身的独特价值。

二、科学课程标准中的科学探究

(一)作为学习内容的探究

在2017年颁布的《小学科学课标》中，把科学探究列为为四大课程目标之一，主要指的是初步了解科学探究方法和掌握科学探究能力。而在2011版的《义务教育初中科学课程标准》(以下简称《初中科学课标》)把科学探究列为四大课程目标的首要目标和四大课程内容的首要内容，作为课程目标包含三个方面:增进学生对科学探究的理解，提高学生的探究能力，使学生掌握基本实验技能。

科学探究基本技能包括观察技能，实验技能，合理收集、处理和发布信息的技能，还包括分析、综合、比较、分类、抽象、概括、推理、类比等科学思维方式和能力，探究式教学要注重培养学生的思维技能和能力。从2011版的《初中科学课标》可以看出，学生对科学探究的理解程度和必须掌握的探究能力是一一对应的。例如:在科学探究的各个环节中，学生要“知道科学探究始于问题”“了解猜想和假设在科学探究中的重要作用”“了解科学探究需要事实与证据”“认识科学解释需要基于经验事实、运用科学知识和科学推理”等。相对于科学探究的各种能力而言，“理解”的内容更加的丰富。这些内容反映了科学知识是如何发生演变的、为什么会发生这种演变。加强对科学探究的理解可以有效地指导探究活动的进行，参与探究活动可以促进对科学探究的理解，理解科学探究和进行探究活动两者的关系是相辅相成的。

从学习内容的角度把握科学探究，是为了让学生意识到它是一种探索和了解自然的方式，和其它认识自然的方式有所区别，并且存在着优势和不足。作为学习内容，学生要认识到科学知识在一定阶段是正确的，但是随着新证据的增加，会不断完善和深入，甚至会发展变化，[4]从而塑造正确的科学本质观。

(二)作为学习方式的探究

课程标准倡导以探究式学习为主的学习方式。2017年颁布的《小学科学课标》指出:“科学探究是人们探索和了解自然、获得科学知识的重要方法。”[4]2011年颁布的《初中科学课标》则指出:“通常意义上的科学探究指的是科学家们用以研究自然界并基于此种研究获得的证据提出种种解释的多种不同途径。科学教育中的科学探究则是指学生经历与科学家相似的探究过程，为获取知识、领悟科学的思想观念、学习和掌握方法而进行的各种活动。”[5]学生的探究学习不同于科学家的科学探究，是一种学习活动。探究学习依据的是科学探究的基本操作规范，但又不同于科学探究本身。

课程标准中强调，教师要精心设计探究问题，问题必须要和学生的探究能力水平相符，在课堂上设计结构良好、容量合适、既有难度但又可以解决、能激发学生的探究欲望的问题。科学家研究的问题也必须能引发科学家的探究欲望，但是其探究问题的广度深度和探究学习的问题不同，接受的指导程度也不相同。课程标准明确强调:科学探究是以事实和证据来解释客观世界，与其它认识世界的方式有着显著区别。在课堂上学生也需要借助证据解释实验现象，除了观察、比较、测量等方法之外，还能从教师那里得到指导，从书籍和媒体网络中获得证据，学生在寻找证据的过程中需要更多的帮助，这和科学家的科学探究也是有所区别的。学生要能将事实与科学知识建立联系，也就是要和当前被广泛承认的科学知识相一致，有别于科学家科学探究的结果。

而科技博物馆的某些展品在某种意义上模拟了科学家的“科学探索实践”。[6]学生在参观学习和体验展品时，可以说就是在进行探究学习，这个特征是学校等正规教育场所不具备的。展品本身蕴含的探究式学习教育理念，展现了科技博物馆作为科普教育基地所特有的教育价值。而科技博物馆教育活动的目的则是引导观众借助展品模拟科学家的科学探索进行探究式学习。探究作为一种学习方式也恰恰体现了科技博物馆的科学教育特征。

(三)作为教学指导理念的探究

从学习内容和学习方式界定探究之后，随之而来的问题是怎样通过教学促进学生的探究学习。教师和学生在活动中共同探索和认识自然，学生的学习是一种探究，那么教师的教学是否也可以看作是一种探究呢?在教学过程中教师不断摸索与实践各种教学策略，最大限度地促进学生的探究式学习。教师要积极尝试创设最有利于学生进行探究的学习情境，精心设计启发学生思考的探究问题，引导学生在各个学习环节中训练科学思维，使用多种不同的教学方式。课程标准并没有给出解决一切问题的具体办法，只是提出了一些原则性要求。显然，探究教学不存在最佳的教学策略，正如科学探索的道路一样永无止境。所以，从教育指导思想上来说，教师的教学和学生的学习都是一种探究过程。

我国科技博物馆教育理论研究才刚刚起步，科技博物馆领域对于“探究式学习”的理论探讨几乎是空白，缺乏深入的教育学及有关学科理论的指导，缺乏对科技博物馆教育理论的系统化研究，欠缺创新实践经验。因此，科技博物馆主动对接课标，探究如何提升教育效果也是一种科学探究。

三、“馆校结合”开展探究式教育活动的现状和特征

科技博物馆提供科学教育的重要原则是尊重教育对象的主体地位，提高他们的参与程度，让其参与到科学发现的过程中来，重要的是让其体验过程，而不是告知结果。科技博物馆通过为学校学生提供教育服务，让其参与体会科学探索的乐趣。

目前国内很多科技博物馆都结合自身的科普资源和学校展开合作，搭建探究式教育平台。以重庆科技馆为例，自2015年开展馆校结合综合实践项目，定位于服务义务教育阶段的在校师生，依托科技馆展教资源，充分发挥科技馆作为非正规教育机构的资源优势，以服务于科学教育改革、提升学生的科学素养为宗旨，重在激发兴趣，启迪思维，通过升级科技馆教育功能实现馆校共赢。

科技馆展品有静态陈列型、动态演示型和参与体验型几种类型。参与体验型展品可以为观众模拟再现科技实践的过程，营造探究式的科学情境，[7]例如“手蓄电池”“法拉第的探索”等展项。科技馆辅导教师以展品为依托，通过模拟再现科技实践，引导学生观察、操作展品，把展品作为科学探究实验的装置，让学生进行自主探究实验，观察展品所展示的实验现象，独立思考得出结论，从而获得“直接经验”。通过系统地开展类似的探究活动，学生不仅能获取科学知识原理，还能通过了解科学发展进程加深对于科学技术与社会关系的理解，即加深对科学探究的理解，树立实事求是、大胆质疑和勇于探索的科学精神，实现“情感、态度、价值观”的教育目标。例如，在“法拉第探索”一课中，辅导教师在引导学生体验展品发现电磁效应定律时，还会挖掘法拉第努力奋斗、长期实践、大胆探索的历史人文故事吸引学生的注意力，让学生体会科学的形成以及发展的本质，领会科学精神。

科学知识是科学家针对研究的问题、研究的现象，通过观察、实验、归纳等过程，所获得的可证实的知识。不能只靠猜测、想象和臆断，必须给出合理的证据，进行证实，这样才能被别人接受，这是探究活动和传统教育活动的不同之处。所以辅导教师在每次的教学过程中引导同学们猜测、想象之后，继而引导大家寻找证据来验证假设。例如，在“手蓄电池”一课中，展品展示了原电池的工作原理。辅导教师引导学生认识“为什么会产生电流”，这个现象需要三个条件，其中一个条件是要形成闭合回路。针对这个认知目标，辅导教师让两名学生手拉手、另一只手握住不同活泼性的金属；然后放开两人拉着的手，再各伸出一只手握住不同金属，分别观察两种情况下电流表的偏转情况。辅导教师以展品为依托创造一个类似于科学探究的情境，引导学生观察、对比具体的实验现象，即电流表指针的不同偏转，然后以此作为证据进行对比分析、总结归纳和抽象概括，进而获得电流的产生需要闭合回路这个结论，实现具象思维向抽象思维的转化。

展厅的环境与学校课堂的环境之间最大区别在于:科技馆对于很多观众来说是一个开放式的休闲场所，抱着学习目的前来参观的较少，因此外部干扰较多，好的教育活动更加考验辅导教师对于现场的把控能力和引导能力。辅导教师要精心创设最有利于学生探究的学习情境，通过组织、设计，激发学生学习的兴趣，全面调动学生学习的积极性。在活动中，将魔术表演、游戏竞赛、娱乐等元素融入课程环节中，切中学生的兴奋点，提高学生的关注度。例如，在重庆科技馆基础科学展厅开展的“大气压强”一课中，辅导教师首先展示了“高脚杯提重物”的魔术，震撼学生的视觉，同时设置悬念，引发疑问:高脚杯为何有如此大的力量呢?让学生感知大气压强的存在，有效推进学生的整体认知。这种具有新异性、迷惑性、困扰性的问题情境创设，能够唤起学生的探究动机，使他们对问题展开积极主动的思维活动，同时在发现问题和解决问题过程中，又能获得知、情、意的合一。

除此之外，国内很多其他科技博物馆都在和学校合作开展探究式学习教育活动方面进行了积极探索。如中国科技馆建立了动手制作实验室，广东科学中心建立科学探究营地，广西科技馆与广西师范大学合作设置的“科学探究魅力课堂”，东莞科学技术博物馆与当地中小学合作建立少年科学院等。[2]

但是由于缺乏系统化的探究式学习理论指导和规范化的案例开发，相关教育人员对于“探究式学习”的实质认识不够深入，不能够在每个环节中充分践行，教育效果不理想，和欧美国家科学中心的探究式学习教育理论与实践相比还有很大差距。

四、课程标准为科技博物馆教育模式带来的启示

(一)探究教学融入科学本质教育

科学的本质说明，科学探究是科学进步和发展的一种方式。课程标准把科学探究作为科学教育的主要学习内容是由于科学本质的要求。倡导以科学探究为主的科学教学，重要目的就是要体现科学的本质。科学的本质就是探究。科学不仅是一个内容丰富的知识体系，它也是人类认识和思考自然世界的具体方法和抽象的思维方式。

目前很多教育活动中采用的探究式教学大部分是“他主式”探究教学，教师在教学过程中过多地干预学生的探究活动，往往把科技制作或科学实验的方法在活动开始之前就告诉学生，学生仅仅是按部就班，探究教师提出的问题，得出教师想要的结论，按照规定动作操作，强调动手忽略动脑。探究仅仅停留在动手做实验的层面，学生仅仅实现“做科学”，或者“学科学”，但并未真正“理解科学”。

课程标准中提到，教师在指导学生进行探究式学习时应重视探究活动的各个要素，包括表达、交流、反思、评价等等。从学习内容的角度上来说，把握探究时要增进学生对科学探究的理解。因此，在教学过程中，教师要引导学生对科学探究的过程进行反思，展开对科学本质内容理解的对话。例如，在探究过程中的观察实验阶段，不仅让学生学会观察方法，更重要的是让他们意识到科学不是凭空的想象，需要证据的验证和支持；在交流与讨论环节，不仅要提高语言表达能力和逻辑思维能力，更要体会到不同思想观点的相互碰撞对于科学发展的意义；在依托展品所创设的探究情境中加入一些科学实验发现小故事及科学发展史的背景材料，让学生理解科学知识并非永恒不变，而是会随着认识的增加而发展变化。科学探究是带有创造性和主观性的活动，科学反映了社会的需求，科学家也会受到个人经历和社会文化的影响。有学者研究表明，学习一些科学史可以使学生们更好地了解科学的本质以及科学本身。[7]总之，现有的教育活动设计要在这一点上得到补充和完善，避免探究的浅层化。

(二)强调问题是探究学习的核心与载体

探究式学习作为一种学习方式，模拟了科学家的科学探究实践，依据科学探究的操作规范，但又不同于真实的科学探究。课程标准提到:“科学教育中的科学探究则是指学生经历与科学家相似的探究过程，为获取知识、领悟科学的思想观念、学习和掌握方法而进行的各种活动”。探究式学习相对于传统的学习方式有鲜明的特征:探究式学习主张学生亲自参与到学习、获取新知的过程中，探究式学习具有主动性；在探究式学习过程中，学生需要对一系列的问题进行思考，因此，探究式学习具有问题性，也就是说探究式学习是一种问题解决型学习方式。

课程标准强调探究式学习要精心设计探究问题，设计的探究问题要结构良好、容量合适，有助于学生科学思维的发展。“问题”是青少年产生新观点、新知识、新方法的种子。教育活动中好的问题格外重要，能够激发学生强烈的探究意愿，引导其进行反思性探索，深化认知，具有启发性、开放性和趣味性。

科技博物馆有很多引发学生认知冲突的展品，为学生创造了良好的学习情境，如“锥体上滚”“倾斜小屋”“离心现象”“方轮车”等。科技博物馆没有教学时间、教学任务和空间的限制，学生在恰当问题的引导下可以在轻松的氛围中展开充分的探究、互动、交流和思考。除了展品之外，还可以通过实验室材料、特效影片等设置问题。问题是探究的核心与载体，教育活动可以运用问题来设计活动环节，确定活动思路和方向，运用问题引导学生从一个阶段过渡到另外一个阶段。

问题也是探究的起点，具有开放性和弹性，探究的问题答案并不是唯一的。几乎各种教育活动都离不开问题式引导，在科技博物馆教育中，需要广大科学教育工作者更新教育观念，不断探索改善教育方法，注重培养学生的问题意识，只有关注问题，才能让学生自主学习。

(三)教师扮演“探究者”角色

科技博物馆属于非正规教育场所，辅导教师要开展一场真正的“探究”式活动，首先要明确“探究式学习”的含义。在策划探究式教育活动时，选择合适的展品非常重要。科技博物馆的观众类型多样，包括家庭、学生团体、旅游团体、专业人士等。科学教师在确定合适的展品和活动受众之后，要明确活动要达到的目的。一个比较成熟的探究式教育活动，需要大量的准备工作，确定活动流程，站在参与者的角度对比、分析和验证。辅导教师应该根据每位活动参与者不同的年龄知识背景来调整教学的切入点，把控各个活动环节。

科技博物馆展厅参观环境有别于课堂内的封闭式探究教学环境，不可控因素较多。因此，科技博物馆探究式教育活动对于科学辅导教师的教学组织方式、引导方式要求更高，也要求学生对活动有更高的持续关注性。通过活动开展次数的增加，科学辅导教师要不断地归纳和总结每次的活动经验，思考、对比、验证和分析，不断调整活动的形式和内容，提升活动效果。

科技博物馆科学教师在探究式教育活动中扮演了重要角色，这种不断促进学生探究式学习的教学过程也是一种探究过程。

[1]王影.灵活有效地开展地理“探究式教学”[J].大连教育学院学报，2007，23(4):57.

[2]徐士斌.科普场馆应在探究式科学教育方面发挥引领和示范作用[C]//以科学发展的新视野，努力创新科技教育—2016中国科协年会论文集.

[3]韦钰，P.Rowell.探究式科学教育教学指导[M].北京:教育科学出版社，2005:51.

[4]中华人民共和国教育部.义务教育小学科学课程标准[S].北京:北京师范大学出版社，2017:3.

[5]中华人民共和国教育部.义务教育初中科学课程标准[S].北京:北京师范大学出版社，2011:13.

[6]朱幼文.科技馆教育的基本属性与特征[C]//以科学发展的新视野，努力创新科技教育—2016中国科协年会论文集.

[7]美国科学促进协会.科学素养的基准[M].中国科学技术协会译.北京:科学普及出版社，2001:4.

Compliance with the Curriculum Standards，Strengthening the Inquiry Learning，Improving the Capacity——The Enlightenment of Science Curriculum Standards Applied in Science and Technology Museums

Wang Xueying Gao Jun

In 1996，the United States proposed the concept of“inquiry as the core of science education”in“the National Science Education Standards(NSES)”，and then China began to pay much attention to the“Inquiry Learning”，which represented in its science curriculum standards.It has become one of the prominent characteristics of the science education reform recently.There are detailed description of inquiry in the newly enacted“compulsory education primary school science curriculum standards”in China.This article interprets it from three aspects of the content of study，the way of learning and the guiding principle of teaching.The significance in introducing inquiry to science and technology museums is discussed in details.In addition，it elaborates the enlightenment of inquiry as the core of science education in science and technology museums.

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①王雪颖:重庆科技馆馆员；研究方向:科学传播和教育活动开发；通讯地址:重庆科技馆，重庆市江北区江北城文星门街7号；邮编:40002；Email:1192647152＠qq.com； 高 军，重庆科技馆馆长；研究方向:科普产业与科学传播，Email:7961318＠qq.com。