“飞行学院”专属教育活动区域课程设计与实施——以上海科技馆“飞行学院”教育活动区的“机翼科学”课程为例

■ 上海科技馆 贾 清

1 “飞行学院”教育活动区课程概况

“飞行学院”教育活动区课程主要针6-15岁学生，围绕“如何成为一名飞行员”主线，从“飞行原理、飞行控制、飞行具备的基本素质、飞行体验”四个方面展开。整个课程设计以“展教具体验、观察探究、设计制作、设计展览、职业体验、操作实验、游戏互动”等多样化形式，引导学生经历真实科学探究的过程，主动获取知识和信息；运用学到的知识解决一个真实的问题；培养学生的探究能力、合作意识、创新意识和责任意识，进一步提高学生的逻辑思维能力、实践能力、表达能力和审美情趣。

2 “飞行学院”课程开发与实施

2.1 课程设计原则

(1)航空是一个综合性很强的领域，而“飞行学院”教育活动区展示面积很小，不可能陈列很多的展教具；同时，它依托于“宇航天地”常设展区，也没有必要陈列很多的展教具，因此，在展示框架设计中采取的策略:为相对固定的展教具留出足够的教育内容延伸空间，即通过课程，为有限的展教具辐射出比较宽广的科学、技术领域。

(2)作为为相对固定的展教具留出足够教育内容延伸空间的课程，我们做到了课程与展教具进行100%关联，展教具可作为课程活动中间探究环节的一部分，也可作为课程的导入环节；此外，一件展教具可以和一个课程关联，也可以和多个课程进行关联。例如，“升降杆”展教具与《空气的奥秘》课程关联，展示空气有压力、空气有密度相关的知识。“漂浮的板”与“升力的来源”展教具与《机翼科学》课程关联，展示提供飞机升力相关的知识。

(3)集合“飞行”主题学科特点，课程活动类型与组织形式多样化，根据不同课程活动的特点采用不同形式且具有针对性的教育方式，同时注重教学理念、教学方式创新性。特点:A、强调探究活动；B、在5E教学模式中结合工程设计；C、问题情境，角色代入。

(4)以主要概念为学习主线，实践为基础，跨学科概念为纽带策划学习方式

“飞行学院”教育活动区最大的特色是以飞行器为学习的载体，引出人类飞行所涉及的科学原理与科学概念。以跨学科概念为纽带，通过某一个或几个跨学科概念将工程技术与科学原理结合在一起，引出探究式学习方法。以这些科学原理和科学概念为学习的主线，采用探究式学习方法，让学生以工程师的身份参与学习飞行相关的科学原理与科学概念，领悟这些原理在日常生产生活中的具体应用。

2.2 教学模式的选择

基于“飞行学院”所阐述主题内容的知识性、科学性、实践性、技术性和跨学科性特点，“飞行学院”课程选择了STEAM教育活动中基于项目的教学模式(PBL)和工程教学模式的融合。

工程教育教学模式:

工程教育教学模式要求科学、数学、技术的高度融合，有利于进行STEAM跨学科整合。工程教育指向实际工程问题的解决，要求在问题解决过程中，将各科零散知识转变为探究的基础，这将极大促进学习科学、数学学习成效和对工程设计的理解。工程教育关注人类需求，要求在工程项目实践中，联系生活实际和工程师工作，这将有助于STEAM学科知识的应用，提高对工程师职业的了解和向往度。此外，工程所产生的可视化人造物成果，也将激发学生成就感和主动性。

基于项目的教学模式(PBL)和比较广泛的工程设计模型，结合上海市实际教学情况和学生心理发展特点，我们对小学低、中、高年级和初中的工程设计流程做如下梳理，以便教师在设计工程课程时能更好地加以运用。

小学1-2年级:明确问题、设计方案、动手制作、改进、分享交流；

小学3-4年级:发现问题、做计划以及画图纸、选择材料、制作并测试、记录并分享；

小学5年级以上:明确需求、确定问题、寻求解决方案、做计划与画草图、选择材料、建造与测试原型、提出问题与再设计、说明方案。

在使用工程教育模式进行STEAM教学时，注意以下几个问题:提出真实生活中工程设计问题情景；教学中需要整合STEAM学科知识；按照工程设计流程来组织教学；小组协作学习完成任务(作品或者方案)；注意任务分工。

2.3 课程实验材料与教具的选择

在对科学原理的展示上，为了让学生更加直观、容易的理解抽象的飞行知识点，除了教育活动区配套的常设探究型互动展教具之外，我们给学生提供了一些可视化的教具，学生可以通过动手操作、观察现象就可以将一个复杂的原理搞清楚。例如:在讲解推力及喷气式飞机时，设计了三组常见的发动机类型:涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机，让学生通过拆卸认识复杂的结构。

在制作材料上尽可能选择易得、成本低、学生在家就可以做的一些手工DIY材料，比如硬质卡纸、剪刀、吹风机、轻质布料和一些透明包装袋等。

3 以“机翼科学”课程为例进行说明

表1 课程活动流程

续表

4 课程评价

采用多元化的教学评价，即自评、他评和师评，这样的评价方式可以促进学生的深度思考和反思，激发学生的创造力。

5 思考与建议

考虑到现在学生知识迁移能力较弱，“机翼科学”课程中设置了“举办机翼展览会”环节，小小飞机工程师们将为了一个共同的目标——举办机翼展览会而忙碌起来。他们一起在飞行学院的展品里寻找灵感，了解机翼在飞行中扮演的角色，探究机翼各要素对飞行效果的影响，与小伙伴在合作中一步步探索出高升力机翼的奥秘，并在展览会上为它们“代言”。这样不仅能激发学生的创作热情，而且能全面发展学生的各项技能，这也是飞行主题课程的一大亮点，即采用STEAM教育模式，融合多学科的知识，促进了学生知识之间的迁移，让学生体验一个完整的探究过程和工程实践的必要步骤，这个过程有助于培养学生的分析问题及解决问题的能力。