让科学影响每一个人

MarinaMilner-Bolotin　陈秋语　胡若楠等

我谈的主题是关于STEM教育的outreach。Outreach含有向外延伸、对外援助的意思。我所在的不列颠哥伦比亚大学（UBC）地处加拿大温哥华，这里有丰富的科学教育资源，我们以此为原点，向外延伸至整个加拿大，延展到那些科学教育资源可能不足的地方，分享给那里的人们。我们为什么这么做呢？大家可以回想一下自己是如何成为一名科学教育的教授或教师的。在这个过程中，你总可以找到一位对你有深远影响的人，可能是你的家人、长辈或你的教师。在过去的一二十年里，我同许多科学教师和STEM教师共事。从这些经历中，我感悟到作为一名教育工作者，不仅要影响自己的学生，更要和整个社区、家庭进行联系，这对学生学好科学具有十分重要的作用。同时，科学教育是面向所有学生的，尽管并非所有学生最终都能成为科学家或数学家，但是我们的教育目的是要让所有的学生都能够感受科学，欣赏科学。

UBC奥林匹克物理竞赛

加拿大有10个省和3个地区，每个省都有自己的基础教育系统，不是所有省都有“省考”（类似于中国的高考），所以高中生在毕业时并不需要参加类似于高考的统一考试。我们的学生修习科学类课程可以修到10年级（高一），到了高二、高三年级，他们可以选择不再修习科学类课程。所以對于许多教师来说，教科学（物理）的目的不是帮助学生取得更高的考试成绩，而是帮助他们能够更好地以团队的形式参与到科学中，以搞清楚科学究竟是什么。大约在42年前，UBC课程与教法系，以及物理学与天文学系开展合作，共同举办以小组为单位的科学竞赛，主要目的是让学生组建团队，一起参与到物理和科学当中。竞赛面向整个不列颠哥伦比亚省，竞赛的最终获胜团队可以得到奖章、奖杯等，但这些奖励并不会成为他们在校成绩的加分项。不列颠哥伦比亚省的面积非常大，其中大约有一半人口住在大温哥华地区，我们所面临的挑战是如何能够让科学延伸到那些住在偏远小镇的学生们。UBC举办这样的竞赛是希望为那些偏远地方的学生和教师提供机会到大学参加活动。近些年，UBC教育学院还为带队教师或教练提供竞赛的指导培训，内容包括成功的竞赛指导策略，例如怎样可以有效地鼓励学生参与，如何更好地指导学生进行小组合作等。

奥林匹克物理竞赛由6个赛事组成，包括赛前搭建、实验室活动、知识竞赛各2项（简介如表1）。赛前搭建项目要求学生根据命题制作可以实现特定功能的装置，例如让学生以小组为单位制作一个时间机器，或制作一个可以将石头投掷至指定位置的装置。他们会在自己学校把这个装置完成，然后在竞赛的那一天带到竞赛现场。我们还会设置2个“惊喜”实验室作为实验竞赛场地。知识竞赛项目是一些问辩，要求小组成员解答有关物理学和天文学的问题。

竞赛活动吸引了很多学生参与。在新冠疫情之前，每年大约有70多个团队700多名学生参与，同时还有他们的教师和家长。温哥华市、温哥华岛及许多其他不同城镇的学生都来这里参加竞赛。通常情况下，竞赛会在每年3月举办，但在2020年由于疫情的原因，比赛取消了。我们该如何给那些想参加竞赛的学生机会呢？由于疫情，我们的教师积累了丰富的远程授课经验，对举办在线竞赛有了信心，因此我们决定举办2021年的奥林匹克物理竞赛并获得了成功。

这个比赛对于学生来说是疫情期间难能可贵、为数不多的接触科学的机会，对大学来说，也是一个非常好的进行科学传播的机会，线上活动能让许多没有足够经费、地处偏远的学生参与进来。在组织这场线上竞赛的过程中，我们遇到了许多挑战。比如竞赛中有对各参赛小组进行提问的环节，过去是将参赛者集中在一个宽敞的空间里进行。今年我们使用了Canvas、Zoom等在线学习平台和在线会议系统，在虚拟房间中在线连接众多参赛者进行问辩。但更大的难题是，如何让学生真正做一些科学实践。我们找到了一个名为Phyphox的物理实验室手机App作为主要科学测量仪器（图1），学生可以将手机置于各种条件下测试周边环境的物理参数，比如电梯中的垂直速度等。所有学生都可以在手机上免费下载安装Phyphox。通过这个应用程序，学生就可以在家开展物理实验。本次竞赛主要有2个实验挑战：测量自由落体的加速度;测量0摄氏度时空气中的声速。学生需要将实验过程和过程中使用的方法和科学原理阐述清楚，制作成小视频提交给评委，由志愿者作为评委评定结果。通过这样的方式，各地的学生都可以在家做实验并参与到竞赛活动中。

UBC家庭数学和科学日

上面提到的奥林匹克物理竞赛的参与者通常是10—12年级（高一至高三）的学生，他们对科学比较感兴趣，且通常已经选修了物理科目。那么，对于年纪尚小的学生，如何让他们参与科学并爱上科学呢？大约12年前，我和我的同事决定做这样一个STEM传播活动——UBC家庭数学和科学日（UBC Family Math and Science Day），通过这样的方式让家庭和整个社区进入大学，参与到我们的活动中，并让我们的STEM职前教师主导这一活动，与来访者一起参与到科学活动当中。

家庭数学和科学日把多层面的指导融入科学活动中。这个活动为职前教师提供了一个非常好的专业发展机会。作为志愿者的职前STEM教师负责设计展台（如化学展台、数学展台、物理展台等）和相应的学习活动，思考如何使小朋友更好地参与进来。活动中，小朋友身边都有志愿者为其提供指导和帮助。我们还邀请了当地天才班的学生做志愿者，这些学生热爱数学和科学，但是大都很害羞，我们希望他们通过这个活动学习如何与公众对话。志愿者年纪很小，但他们很乐意为活动作出自己的贡献。我们不在乎志愿者的年龄，只要热爱科学，了解一些科学，就欢迎成为我们的志愿者。通过参与科学活动使他们学到更多，才是我们认为重要的东西。尤其值得一提的是，很多家长也参加了活动，包括父母、祖父母等家庭及社区成员（2〜102岁）。活动是免费的，人们只需要在学校网站注册登记即可。

最后，我想简单总结一下今天的报告。由大学进行科学传播是十分重要的;要让下一代欣赏并爱上科学，必须尽早开始。我们做这些科学的传播工作，就是希望我们能够影响这些孩子，让他们从小欣赏科学，爱上科学。