“科技館活動進校園”項目案例 讓運動無所不“能”

_馮子嬌

圍繞科技館若干件關于“小球”的展品，梳理出關于運動、力和能量的科學概念和原理，同時，基于小學科學課程標準中關于“物質科學領域”的相關內容，將這一類展品所體現的科學知識和內涵進行整合，開發了以“運動和能量”為主題的科學教育項目——讓運動無所不“能”。

整個項目以情境式教學理論和建構主義理論作為支撐，以基于實踐的探究式學習作為輔助手段，設計了頭腦風暴、STEM教育活動、PK賽、對比實驗、科學表演等形式多樣的環節。項目通過橫向、縱向整合科技館展品資源，避免知識碎片化，培養學生利用展品開展創造性探究學習，掌握學科概念和實際應用。

教學對象與學情分析

本教育項目的活動對象為小學高年級和初中低年級學生，這個年齡段學生思維方式開始從具體形象思維逐步向抽象邏輯思維形式過渡，且與直接經驗相聯系，這就需要教師為學生提供寬松的思考和猜想的空間。教師適當給予引導和鼓勵，可以讓學生對活動內容保持持續的興趣。

這一階段的學生大部分有很強的求知欲、自尊心和好勝心，所以教案在設計過程中充分考慮學生的情緒投入與行為投入，融入了兒童游戲的特征，設計成對比實驗和PK賽的形式能更好地加深學生的議知和投入程度，使學生在游戲的環境中學習目標知識內容。

教學過程

第一階段：暗“箱”球動——從運動說起

引入和猜想 通過情景和道具，利用問題導入，引發學生對暗箱結構的猜想，并讓他們畫出自己設計的結構。將展品“變身”暗箱后增加了活動神秘感，烘托情境，使學生的知識導向與實際問題緊密聯系起來;把展品“補全”可以讓學生更好地將想法表達出來，強調對于任何一個問題都有多種解決方案。這樣，學生就不會只去尋找那個“正確的答案”，而是更愿意發揮想象力，探索求異。學生在合理的教育情境中更樂于保持好奇心進行思考，這部分內容為學生提供了寬松的想象空間，能體現自己的設計想法，教師適當的引導和鼓勵，可讓學生對后續的活動產生興趣。

構建和測試 利用“斜坡滾球B”展品或磁貼板進行結構設計和建模。在這個環節學生將設計圖紙付諸于實物的建模測試，同時對自己的方案進行驗證、評估，分析其優勢和缺陷。學生在這個階段對運動的方式了解得還不是很全面，方案有可能存在缺陷，這為下一環節揭秘展品后加深對運動的認識并改進設計作了鋪墊。輔導教師根據學生的設計找到需要進行引導的問題，鼓勵學生獨立完成建模，并練習能夠準確表述的能力。

揭秘和思考 揭秘“運動交響球”展品，讓學生重新認識物體的運動形式及能量轉化過程，并改進設計。揭秘展品放在這一環節，是為了加深學生對展品內小球運動方式的認識。由于很多運動方式在學生的意料之外，這時是讓學生了解運動方式的最好時機，教師要讓學生帶著問題觀察，并鼓勵學生提出改進設計的想法。教師在演示過程引導學生認真觀察展品結構，以及各個運動方式的特點，加深學生對小球在各種軌道完成機械運動和能量轉換的認知。

拓展環節 此環節要完成一個難度更高的設計任務——一個主題游樂場要引進“云霄飛車”項目，需要征集設計方案。這個環節是綜合利用各種運動方式的建構活動，學生需要了解過山車的特點，需要考慮如何讓過山車依靠重力、慣性和向心力實現回環及完成整條軌道的運動。這個環節對參與者的要求更高，同時讓學生了解如何開始一個STEM項目。

第二階段：科學表演——能量家族的“紛爭”

此階段通過表演劇的形式直觀地為大家展示看不見、摸不到的能量。表演劇以一個擬人化的小球的視角，為觀眾帶來小球各種運動引起的能量家族的能量“紛爭”（此消彼長）、能量“變身”（轉化），以及種種有趣的關于能量轉化的演示小實驗。教師利用表演劇的情境，帶著問題一步步引導學生在觀看過程中進行思考，發現能量的相關知識。以擬人的形式開展科學表演劇，讓學生更易接受和理解有關運動和能量的知識，并將關注點從物體運動的表象轉移到內在的能量轉化。

第三階段：碰撞中的科學——能量探秘

此階段通過3個不同類型碰撞的對比探究實驗，將碰撞、能量轉化和能量守恒等看似晦澀難懂的原理以生活中隨處可見的現象呈現，了解碰撞對運動的影響、超彈性碰撞的特點，以及多米諾效應體現的原理。這個環節將學生興趣點轉移到對能量更深一步的探究，比如勢能和動能如何相互轉化，了解碰撞會對物體的運動帶來方向和速度的改變。

這部分融入兒童游戲的特征，充分考慮學生的情緒投入與行為投入，設計對比實驗的形式讓學生在游戲環境中學習。教師在能量守恒、能量轉化的知識點引入時，充分結合具體的實驗現象和生活應用，強調讓學生自主思考，不宜將其探究過深。

第四階段：巧手機械師——小題大“做”

此階段將運動和碰撞結合起來，將物理、化學和機械等多項科學原理融合，為學生提供充分發揮創意的機會，可以是點亮一個燈泡，或是發動一輛車等。活動提供給學生一個對知識整合的機會，同時在游戲競賽中，倡導青少年在任務的驅動下，綜合運用多學科知識創造性地解決問題。教師在本階段引入“戈德堡機械”概念，為學生提供一些機關案例作為參考，對感興趣的學生在比賽前提供必要的培訓和訓練。

效果評估

本項目對教育活動效果的評價主要采用訪談法、行為觀察法和問卷調查法?；谑占降慕ㄗh和學校對項目活動的需求，該項目在后期改進過程中，更加注重體現年齡的針對性，充分考慮學習者的已有經驗和學習基礎，根據受眾人群和團體人數的特點，將項目內容模塊化，分為不同的活動路線，增加了學校自主選擇活動的余地。同時，科技教師在開展活動時目標更加明確，能更好地根據相應年級的課程標準細化不同深度的活動內容，促使學校教育者對于組織和安排連續的館校學習感興趣，進而更好地發展館校資源合作的模式。