天津科学技术馆小学科学课程的开发与设计

张文华

摘 要 随着国家对基础教育的新一轮改革和探索，小学科学课程标准进行了一系列修订和完善。科技馆作为学校正规教育的有益补充，担负着青少年科学素养提高和社会科技人才启蒙的重任。因此，基于科技馆的场馆资源，针对小学生开发相应的科学课程，吸引他们走进科技馆进行学习，具有十分重要的意义。

关键词 科技馆 科学教育 儿童教育

0 引言

科学教育的目的旨在传授科学知识，介绍科学思维方法和科学探究方法，培养科学精神和科学态度，建立完整的科学价值观，并进行科研基础能力训练和科学技术应用。而科技馆作为重要的科普场馆，肩负着面向公众尤其是青少年开展科学教育的责任。

天津科学技术馆按照我国新颁布的《义务教育小学科学课程标准》，结合自身场馆优势，根据不同年级学生的认知水平，划分学科类别、难易程度，进行基于科技馆的小学科学课程设计方案探究，为全面推进未成年人的素质教育做出努力。

1 科技馆小学科学课程的教学目标

1.1 兼顾科学能力与知识的共同培育

如表1所示，科学传播的发展经历了三个特征明显的阶段：“公众接受科学”、“公众理解科学”和“公众参与科学”。在不同的阶段，公众的科学需求各不相同。具言之，随着社会的进步，公众的科学需求在不断地水涨船高。

目前，我国正处于第二阶段，即“公众理解科学”。这一阶段的科学传播具有以下三个特点：（1）受众群体的范围较大，其普及人群不仅是缺乏科学知识的人，而是具有公众性的全社会所有人。（2）公众被认为是科学共同体的对等主体，而不是被动的科学普及客体。公众有权知道科学共同体如何使用纳税人的钱，在“公众理解科学”预期理论中首要受益者是科学共同体。（3）公众的“理解”不只是简单地接受知识，而是更广阔地传播科学方法、科学思想、科学精神，更深层次理解科学，把科学当做一种文化、一种生活态度。

学校的科学教育往往更注重学生获取科学知识的结果，而忽视了动手实践的过程和科学能力的获得。因此，我们要根据“公众理解科学”阶段的特征，开展基于科技馆的小学科学课程开发，改变“重教轻育”的传统模式，建立以兴趣为导向的多元化教育环境，强调能力发展与知识获取的过程并重。

1.2 馆校结合打造“第二课堂”

天津科学技术馆共有300多件（套）展品，分为“智慧结晶”、“探索发现”、“认识自我”、“机器人天地”、“梦想天地”五大展区，另设宇宙剧场放映全天域科教电影和天文节目。在办好常设展览的同时，我们不断拓展展教形式，常年举办主题展览、科普报告会和系列科学表演。其中，天文科普和培训活动已成为一大亮点。

为配合课程改革，天津科学技术馆加强馆校合作，挖掘展品背后的知识点，梳理了涉及对应学科的展品系列（见表2）。这些科普展品集科学性、知识性、趣味性、参与性于一体，把科学从神圣的殿堂带到孩子们面前，将复杂的科学原理变得浅显易懂，激发大家的科学兴趣和探知欲，在科技馆中带着问题开始一段快乐的科普旅程。

为确保能及时、准确地了解和掌握公众的需求，天津科学技术馆面向学校和家庭，提供了“订单式”服务目录（见表3）。学校或家庭通过制定表格选择下单，辅导员提前做好准备，制定合适的教学方案设计，有目的地安排科学课程的主要内容、涉及展品、参观路线等要素，以提高学生的学习效率，满足个性化学习需求，最大限度地发挥科技馆的科普教育功能。

2 科技馆小学科学课程的设计案例

2.1 教学设计原则

（1）能力模块+知识模块=科学认识世界

我们在传授科学知识的同时，更加注重科学素养、科学能力的同步开发。小学科学课程利用科技馆的资源，通过教学让学生在今后的生活中，善于发现问题，并且具备解决问题的能力。

下面以电学为例，解释一下双模块理论的教学应用。由图1和图2可知，电学双模块课程将六大知识模块和能力模块有机地结合起来，进行每个教学环节的设计。

（2）探究性教学模式

探究式學习的基本过程包括：创设情境——启发思考——猜想假设——自主探究——表达交流——得出结论。即通过教师的创设情境和启发引导，来实现学生自主探究的学习过程，提高学生解决问题的能力和方法。在找寻答案的过程中，团队合作为学生提供了思路交流、观点碰撞、成果分享的平台。最后教师要引导学生对问题进行回答与总结，对学习成果进行分析归纳，并联系实际，对当前知识点进行深化、迁移与提高。

其中，创设的情境是指具有一定难度，需要学生努力克服，却又力所能及的学习情境。与传统的“填鸭式”教学相比，探究式教学有很大的优越性，激发了学生的学习欲望，并同时达到认知目标与情感目标的要求。不过我们必须注意问题设置的难度，以保证学生自主探究的积极性。根据成就动机理论，难度越小，目标实现的可能性越大，目标对主体的吸引力就越小；反之，当难度增大，实现目标的可能性减小时，目标的价值就会增大。因此，能否成为问题情境主要看学习任务与学生已有的知识经验的适合度如何。如果完全适合（太易）或完全不适合（太难），均不能成为问题情境。只有在既适合又不适合（中等难度）的情况下，才能够构成问题情境。

2.2 教学设计思路

如图3所示，天津科学技术馆的小学科学课程采取“订单式科普”理念，首先根据学校或家庭的订单要求，定位学生的年级和对应的认知水平，列举出科学课程涉及的学科和知识点，并依此筛选科技馆适合的展品，确定科普活动的主题。然后，依据主题来设计教学方案，细化各个环节的学习目标和知识点。注重创设问题情境，采用启发式教学，让学生主动发现问题、解决问题，提高其思考能力；利用双模块教学模式，实现学生知识掌握与能力培养的共建。最后依照教学方案的需要，设计出能够巩固课堂知识和评价学生学习效果的学习单。

2.3 课堂案例

下面就以天津科学技术馆的“点亮城市”活动为例，介绍一下基于科技馆的小学科学课程开发与设计。具体教学流程如下：

（1）创设问题情境：辅导员利用导电笔点亮模拟城市，让学生观察电路导通后电流的各种效应，发现灯泡由暗到亮和电风扇由不工作到转动的明显变化。

双模块教学模式：认识各种电流效应（观察力）。

设计意图：让学生通过科学观察，发现电路导通后会产生各种各样的效应。结合生活中利用开关控制电器工作的现象，认识到电流效应对人类的重要作用——如果没有电流，电器全部停止运转后，世界将一片黑暗。

（2）创设问题情境：一段电路中如何产生电流？在实验台上放置导线、电源、灯泡、开关，让学生自己动手操作一段电路，通过观察开关的闭合、电池的有无、导线的安装，了解电路中电流导通的必要条件。

双模块教学模式：电流导通条件（专注力）。

设计意图：让学生用导线连接电源、开关，了解以上原件是形成完整电路的必要条件，以及开关是如何通过控制电路来实现控制灯泡工作的原理。

（3）创设问题情境：人体导电球为什么会发光？当学生双手握住导电球的两个金属点的时候，导电球便会发光，而利用导线连接导电球的两个端点同样可以使它发光。仔细观察导电球的内部构造图，引导学生提出假设。接下来验证假设，利用导体/绝缘体检验器，检验人体的导电性，得出结论：人体可以导电。最后，进行知识的引申拓展和归纳总结，了解木条、铝条、铜条、塑胶条哪些是导体，哪些是绝缘体。

双模块教学模式：导体和绝缘体的分类（判断力）。

设计意图：让学生运用科学知识和技能来观察身边事物中蕴含的科学原理，对生活中的导体和绝缘体产生判断力，理解电线的巧妙设计（外层绝缘体，内芯导体线）。

（4）创设问题情境：生活中的用电安全。人体可以施加的最大电压是36 V，借此判断生活中哪些电是危险的。

双模块教学模式：安全用电常识（理解力）。

设计意图：理解雷电、高压电、交流电可能对人体产生的危害。

（5）创设问题情境：如何在没有电池的情况下，产生电流使灯泡再次亮起？手摇发电机如何利用磁铁和线圈发电？

双模块教学模式：电磁感应定律（创造力）。

设计意图：通过演示让学生了解生活中利用电磁感应定律发电的原理及过程。让学生认识到除了电池之外，还可以通过切割磁力线来发电，开发学生的创造力。火力发电、水力发电、风能发电的基本原理都是相同的，都是利用其他能源的电磁感应转化为电能。

（6）创设问题情境：列举生活中哪些方面会用到电？

双模块教学模式：电的用途（协作力）。

设计意图：从课堂回归生活，在辅导员的引导下，学生之间进行交流讨论，用科学的方法寻找电的身影，了解电从大自然到生活中的各种产生方式，以及其重要作用和存在形态。

3 结语

作为学校正规教育的有益补充，科普场馆应当顺应教育改革的新形势，不断加强馆校合作。天津科学技术馆对照新课标，设计开发了一系列小学科学课程，深受广大师生的欢迎。我们通过订单式服务，根据学生的年级划分难度、学科，设定相应的活动形式、参观时间，满足了不同层面的需求，提高了科普的效果、效率和效益。

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Abstract With the new reform and exploration on basic education， the science curriculum standard of primary schools has been revised and improved. Science and technology museums carry on informal education for improving the scientific literacy of youngsters and awakening the talent of future scientists and technology minds. Therefore， we should development the primary science curriculum based on science and technology museums for children.

Keywords science and technology museums， science education， childrens education