依托校园家电博物馆的科学教育探索实践

【摘 要】广东佛山是家电之都，家电的发展深刻彰显了科学应用和科技创新，以家电为学习载体，能够很好地开展科技创新教育。因此，广东佛山市南海实验中学创立了科探融创（科学探究+科技创新）的校园家电博物馆。本文阐述了依托校园家电博物馆，以科学教育为核心，基于探究实践流程开展的课程设计，并对学生成果进行综合评价，为学生创新思维培养提供支持。

【关键词】科学教育；家电博物馆；科学教育课程设计

【中图分类号】G434 【文献标志码】B

【论文编号】1671-7384（2024）08-017-02

当今世界，科技进步和创新已成为增强综合国力的决定性因素，科学教育（科技教育）与创新教育耦合，已成为中小学培养科技创新后备人才的重要途径。而现阶段中小学创新教育面临着认识滞后、制度缺失、管理缺位、资源不足等难题。博物馆作为集知识、文化和历史于一体的场所，成为了教育创新的重要资源。为此，我们提出建立校园家电博物馆的想法，一方面展示与传承佛山本土产业文化，另一方面以家电相关内容为载体开展科技创新教育，为学生提供探究实践的场景、工具和真实问题解决的机会，促进学生对科学知识的理解，发展其科技创新能力。

以科探融创为特色的校园家电博物馆建设

馆校结合是中小学科技创新教育的一种重要实践模式，而将科技场馆“搬进”校园更有利于提升学生对科技创新资源的获取能力，及其在科学探究与科技创新中的具身体验。对校园家电博物馆建设，我们遵循了六个原则。

（1）目标引领。充分利用本土资源与特色，将家电制造的相关知识和技术融入科学教育中，为学生提供探究实践的平台，让学生自主探索家电制造的科学原理，培养创新思维和解决问题的能力，同时蕴育家乡情怀。

（2）多方合作。学校、家庭与社区三方合作，共同提供资源和支持。学校提供场地和初始资金支持，家长和社区成员捐赠家电展品，企业和社会机构提供技术与资金援助，共同构建家电博物馆。

（3）学生主体。鼓励学生参与到家电博物馆的设计和建设中来，形成以学生为核心的建馆团队。通过实地考察、圆桌会议和头脑风暴，让学生提出设计构思，确保博物馆的设计符合学生的兴趣和教育需求。

（4）多元展示。采用多种展示方式，藏品并不只限于实物，还包括图片、文档及多媒体材料和虚拟现实技术，以全面展示家电发展史，满足不同学生的学习需求和偏好。

（5）科探融创。在科学探究中融入科技创新，通过做中学、做中创的探究，加强学生对家电展品的切身体验，增强他们的科技创新意识和科技创新能力。

（6）评估改进。定期评估博物馆的教育效果，根据反馈进行展览内容和形式的更新。同时，开展定期活动和工作坊，保持博物馆的活力和教育功能的持续性。

学校设立的家电博物馆在佛山开创了先河，于2019年正式落成，占地面积达160平方米。目前，藏品数量为238件，还收藏着学生自己的设计图和研究报告。这些承载着佛山制造业历史变迁的旧家电，见证了佛山家电发展历程，更向学生发出时代创新的召唤。

基于校园家电博物馆的课程设计与实践

1.基于探究实践的课程设计流程

基于校园博物馆的科学探究与创新实践，展现出新时代馆校结合中探究式学习与教学的进一步发展。很多学者提出基于博物馆的活动模式，如叶兆宁提出“从探究到实践”的活动模式[1]；刘丹丹探讨了如何将“跨学科”“探究”“实践”三大核心理念有机融入博物馆STEM课程设计中[2]。我们设计了“从废旧到创新：家用电器的拆解与再设计”的课程，总结出基于探究实践的博物馆活动模式，旨在通过实际操作、创新设计和团队合作，提高学生的科学素养和技术应用能力。课程设计的具体流程如下。

阶段1：问题识别与定义。明确课程旨在提升的具体能力，如科学探究、计算思维、创新物化等。创设与家电相关的问题情境，从中提炼出核心问题，分析问题要素，找到问题解决的一般思路。为更好地解决问题，需要引入相关自然科学知识和应用科学知识。

阶段2：探究实践与创造。教师教授学生安全操作知识，确保拆解过程的安全性。学生分组拆解选定的废旧家用电器，记录部件和电路结构，并讨论其功能。学生探讨设备的工作原理，如电流的流动、机械部件的运动等，同时基于拆解经验，提出改进现有设计的新方案。

阶段3：验证与测试。学生分小组合作，先使用设计软件完成草图和计划书，然后根据设计图纸，使用可回收材料制作家用电器的原型，最后测试原型的功能性和实用性，评估设计的创新性和可行性。

阶段4：反馈与迭代。教师组织学生展示工作成果，接受同伴、教师和其他观众的反馈。学生根据反馈进行设计的迭代改进，优化产品。

阶段5：总结与延伸。师生讨论项目科技创新的成功和挑战，强调废旧物品的回收利用价值和减少资源浪费的重要性。教师鼓励学生在家中尝试拆解小型电器，或参与学校的科技创新工作坊继续优化设计。

2.成果导向下的学生创新作品

校园家电博物馆课程重视学生的创新成果产出。学生成果形式多样，包括论文、报告、设计作品等，如绘制佛山家电发展史时间图、佛山家电产业分布地图，撰写“基于家用电器的科学小论文”等。我们从创新性、实用性、科学性等多个维度对学生成果予以综合评价。

我们在“从废旧到创新：家用电器的拆解与再设计”课程中，设立了基本的教学要求，包括学生需要了解风扇的基本结构和工作原理；掌握基本的拆装技巧和工具使用方法，能够熟练地进行风扇的拆卸和组装操作；需要具备一定的创新能力和设计思维，能够根据实际需求对风扇进行改进和创新设计。

以“采用空气净化技术的风扇”的学生作品为例，风扇提供清凉的同时，还能有效去除室内空气中的有害物质，如甲醛、PM2.5等。通过内置的空气净化器和滤网，风扇可以吸附和过滤空气中的污染物，让室内空气更加清新健康。从功能性和实用性的角度来看，该同学的设计具有很强的创新性和应用价值。

校园家电博物馆的课程设计与实践体现了探究实践的过程导向与创新作品的成果导向，引导学生形成问题意识，鼓励学生开展科学探究、操作实践与应用创新，从而多方面提升科技创新能力。

3.创新思维培养的支持平台

创新思维是开展科技创新的重要思维基础，校园家电博物馆为学生创新思维的培养提供了支持。

首先，设计创新的展览和互动体验，激发学生的创新思维，促进学生对科学知识的深入理解，培养其创造力和解决问题的能力。其次，鼓励学生参与策展和展览设计，在这个过程中，通过受众到策划者的身份转换，培养他们的系统规划能力、创新思维和沟通合作能力。最后，组织创新思维的工作坊和讲座，邀请专家分享经验和技巧，帮助学生学习具体的创新方法和技巧，拓宽思维方式，形成有效的创新思维习惯。

未来展望

未来我们将更关注新的科技发展趋势，如将人工智能等元素融入到博物馆建设中，使其成为一个真正的科技教育前沿阵地。学校还将加强与佛山本土家电企业和国内外科研机构的合作，产学研一体化发展，推动校园家电博物馆成为文化交流和社会教育的重要平台。

注：本文系北京市教育科学“十四五”规划2022年度优先关注课题“青少年科技后备人才培养研究”（立项编号：CHEA22011）研究成果

参考文献

叶兆宁. 从“探究”到“实践”： 探究式教学法的内涵、本质与发展[J]. 自然科学博物馆研究， 2022（3）： 5-16.

刘丹丹. 以跨学科、探究、实践为核心的博物馆STEM教育：以“未来航海家”STEM系列课程设计为例[J]. 自然科学博物馆研究， 2022（3）： 24-32.

编 辑：仲玉维