讓學生心中的科學種子發芽

孟春林　仇子云

社會性科學議題的學習是學生利用所學的科學知識解決真實生活中問題的一種學習活動，在活動中可以提高學生科學素養，使學生對生活、對未來形成初步規劃，讓學生心中的那粒科學的種子發芽。

議題背景

新學期學校對操場進行了改造，塑膠跑道引起師生的關注。近年來，國家倡導健康生活理念，全民健身的開展使塑膠跑道從運動競技場所走進學校，走近居民身邊，甚至一些新樓盤把建有塑膠跑道的運動場所作為新賣點。曾經的毒跑道事件引發了師生的熱議，結合現在國內外塑膠跑道材料的發展狀況和塑膠跑道檢測行業標準的不斷更新，師生對塑膠跑道產生了不同的看法。由此我們確定了“塑膠跑道的未來將走向何方”作為我校第一個社會性科學議題學習主題，并設計了該議題的教育定位，確立了這一議題的方向和內容。

議題解讀

科學：塑膠跑道的議題內容融合了物理、化學、生物、數學等多個學科的知識。數學學科主要是引領學生進行實地測量、繪圖、計算操場面積，預算材料費、人工費，在與學校鋪設塑膠跑道的招標書具體內容對比后形成自己的看法。物理學科主要是通過實驗探究對比塑膠跑道、水泥跑道、瀝青跑道的彈性與摩擦力，凸顯塑膠跑道的優良性能?；瘜W學科了解有機物及有機合成材料，了解合成材料的發展對社會發展的影響。生物學科主要是通過學生觀察鋪設塑膠跑道的操場周圍生物是否有變化，說明塑膠跑道與水泥跑道、草坪的不同;通過體育運動測試不同材質的運動場所對運動中的人體健康的影響。

政策：國家倡導全民健身，并為促進青少年健康發展采取了一系列措施，如中考、高考增加體育測試，為校園鋪設塑膠跑道投入大量資金。同時不斷提升塑膠材料監測的行業標準，增加操場抽樣檢測項目，加大各部門的監測力度，促進塑膠跑道行業自律，盡可能確保青少年使用無毒跑道，健康發展。

經濟：地方經濟發展影響材料的選擇，在考慮價格的同時還要考慮地方政府的前期投入和后期維護。

環境：廢棄塑膠如何處理，回收的意義和價值是什么？新的塑膠材料鋪設跑道后對空氣、土壤及地下水有沒有影響？會不會危害身體健康？在政府投資范圍內如何選擇合適的環保材料？

倫理：毒跑道事件是在巨大利益面前違背倫理道德選擇便宜劣質的塑膠材料造成的。事件之后，國家一直努力重塑道德體系，那么作為中學生的我們當利益與倫理發生沖突時，又如何抉擇？為避免劣質跑道材料進入校園，國家致力于推動行業走向正規軌道，企業自律，政府加強有效監控，學校進行公開招標，目的是讓公眾對整個過程有知情權，這樣才能真正起到人民監督的作用。

學生利用所學學科知識，思考鋪設塑膠跑道的科學技術、社會經濟等方面的相互綜合作用，在這個過程中逐步提升自身的判斷力與決策力，用發展的眼光看待問題，發展倫理道德觀念，進而為參與社會、成為優質公民打下基礎。

議題分析

學校操場之所以改造，是舊的塑膠跑道出現破損，影響到了學生的運動健身，還有一個主要原因是有異味，可能對師生的身體健康帶來危害。改造要鏟除舊的塑膠跑道，選擇更環保的塑膠材料鋪設新跑道。在政府組織下，教育分管部門進行了公開招標。工程在暑假期間開始施工，由于受天氣影響，9 月中旬才結束，因此學生親眼看到了鋪設塑膠跑道的部分過程。借助社會性科學議題活動，我們力圖引導學生從科學、經濟、政策、環境、倫理方面了解塑膠跑道，將學科知識應用于生活實際中，提高學生科學素養。

為了修建環保的塑膠跑道，政府投入了大量資金，我們選擇了“學校塑膠跑道需要投入多少資金”作為第一個議題活動。目的是通過測量、計算，學以致用，讓學生體驗合作是科學探究的重要方式;通過對比價格后的討論，讓學生學會從不同角度、不同層面思考問題。

教學過程

環節一：俯瞰操場，制訂方案

創設情境：這學期學校進行了操場改造，紅綠相間的操場，與周邊的綠樹紅花相映成趣，看著踩在新跑道上面的同學，一些小心翼翼想跑又舍不得，一些卻像脫韁的野馬奔跑跳躍，大家對我們腳下的塑膠跑道了解多少？需要投入多少資金？

學生猜測：20 萬？ 40 萬？

教師：科學猜想是需要證據的，大家能提供證據嗎？

學生：思考、討論，可以通過計算操場面積，查找每平方米的價格，計算投入的總價，那么又如何計算操場面積？

學生討論：俯瞰學校操場，操場中籃球場地與塑膠跑道材料不一樣，應該分開算。籃球場地是長方形的，只要測量出長和寬即可計算。而塑膠跑道是根據操場用地面積形狀和大小鋪設的非標準跑道，6 條環形塑膠跑道外的部分根據操場地形也鋪了塑膠。這個計算有點難。一些學生提出“可以用割補法進行計算”，受到啟發后，各小組開始嘗試畫圖，制訂方案。

學生方案1：采用分割的方法把整個操場切割成規則圖形或近似規則圖形，把分割開的面積相加就是塑膠面積。

學生方案2：先將多出的分割掉，這是2個規則的長方形。再采用補全的方法把剩余的操場補成長方形，再把補充部分近似成直角三角形計算，操場總面積減去籃球場地面積減去補充面積就是塑膠面積。

學生討論2 個方案的優劣。

設計意圖：這一環節體現的是議題中的科學價值，學生經過猜想、討論，通過組內或組間交流，各小組制訂行動方案，學生經歷的是小組合作科學探究的過程，也是利用數學學科知識解決實際問題的過程。

環節二：實地測量，計算造價

教師：下面讓我們帶著方案和測量工具，以小組為單位去操場進行實地測量。

學生奔赴操場，有的組嘴里喊著籃球場地好測量直奔目的地，有的組則是看著圖紙有序測量。意想不到的是幾乎所有組都有分工，有總指揮，有記錄數據的，有兩邊拉、中間擺放長卷尺的，還有監督讀數的。

學生測量完畢，回到教室開始計算面積。

教師：每個組計算的面積近似，但不同，為什么？

學生：測量工具不同、測量方法不同，都有可能造成誤差。

教師：工程用到的測量儀器有測距儀、水準儀、自動水平儀、工程檢驗尺、水準標尺等。學生感嘆測量儀器的多樣和精密。

學生結合教師提供的有關數據計算材料費、施工費。

設計意圖：實地測量中，學生親身經歷了改造工程前的測量工作，感受到了與小伙伴合作的重要性;通過誤差分析，感受測量要用精準的工具、科學的方法和嚴謹的科學態度完成。從學生在課堂的激烈討論和奔向操場進行測量的迫切感中，能看到他們是享受這個體驗過程的。

環節三：比對價格，引發思考

教師：展示學校操場改造招標與投標資料。這2 摞資料是施工前的標書，每個小組都有標書部分內容的復印件，包括投標總價，項目清單及計價表。請各組同學對比我們計算的結果和標書上的價格。若差距大，原因可能是什么？

學生：查看標書總價，進行對比。

學生：查看標書中的項目清單，包括拆除面層、余方棄置、修復面層、鋪設硅PU 面層和透氣性面層等。措施費用還包括安全文明施工費、環境保護費、夜間施工增加費、材料運輸費、工程定位復制、點交、場地清理費、檢測試驗費等。

學生在看了項目清單后議論紛紛。

學生：原來小小的操場改造涉及到這么多項目，價格出現差距主要是我們計算了材料費和施工費，沒有考慮進去其他費用。

教師：國家為什么要投入這么多資金改造操場呢？

學生：原來的塑膠跑道不僅破還有異味，破壞校園的美感，影響身體健康;舊材料可能是三無產品。有的學生提問什么是硅PU 面層和透氣性面層？環保嗎？貴嗎？

教師：大家看到項目清單里有硅PU 面層和透氣性面層，選擇這些材料除了考慮材料效能出色，更主要的是它們屬于《環境標志產品政府采購清單》產品。那么如何確保操場改造用的是這些環保材料，避免施工過程中以次充好呢？

學生：可以通過公開招標，選擇有資質的誠信公司，也可以介入環保部門、質量檢測部門和監管部門全程監督。

學生由此想到，塑膠跑道涉及許多方面的問題，完成一項工程要全面考量，那么計算操場改造的投入資金也要全面考量。還有學生甚至提出是否也可以開展一次模擬招標活動的想法。

教師：開展模擬招標活動為時太早，我們對塑膠跑道的了解還不夠，讓我們繼續從其他學科、其他角度全面了解之后，再考慮模擬招標。

設計意圖：這一環節以議題中的“經濟”為主線，引導學生查看標書進行價格對比，一方面感嘆小小操場投資巨大，同時也明白完成操場改造工程不是一件簡單的事情，會牽涉到科學、環境、政策、倫理等方面的問題，切身感受生活與科學知識的運用與交融，引發思考，為后續議題活動的開展埋下伏筆。

活動反思

活動目的是讓學生真正參與到學校操場改造中，將科學應用于生活實際。學生在活動中用數學建模的思想進行測量、計算，用小組合作的方式展開活動，通過對比鋪設塑膠跑道價格，學會多角度思考問題，在知識應用過程中不斷提升科學素養，提升社會參與的責任意識。這樣的活動開展以后，學生的表現既在我們的意料之外，也在情理之中。意料之外是因為我們低估了學生的能力和對科學的興趣，情理之中是因為學生本就具有無限的創造力，更有無限的好奇心。這樣的活動符合學生的年齡特征和心理需求，相信繼續開展下去，一定會實現我們的初衷——讓科學的種子發芽并且茁壯成長。