基于科技館資源的學生實踐體驗素材開發研究

摘? 要：學生實踐體驗素材是基于科技館展品，緊密結合學校科學課程標準而設計的一種學習工具，用于引導學生自主參觀和自我學習，具有主體性、情境性、實踐性、過程性等特點。該文以中國科學技術館開發學生實踐體驗素材的實踐與經驗為基礎，對基于科技館資源的學生實踐體驗素材的開發目標、開發模式與步驟、素材任務設計以及素材應用形式等進行梳理與總結，探索科技館在推進教育課程資源開發、輔助學校教育方面的發展方向，嘗試為推進館校結合提供參考。

關鍵詞：科技館;科技館資源;實踐體驗素材

中圖分類號： G245 文獻標識碼：A 文章編號：1004-8502（2021）05-0108-07

作者簡介：王珊珊，中國科學技術館，副研究員，主要研究方向為科技館教育與科普文創。

一、開發背景與目標

科技館是面向公眾進行科普教育的重要場所，其最大的特點在于互動、體驗、趣味和實踐。它打破了傳統博物館不能動手的特點，鼓勵觀眾盡情動手體驗科學。如今，科技館已成為非正規教育的主力陣地之一，是正式課堂教育的有力補充。

參與體驗型展品作為科技館中最主要和最具特色的教育資源，也是科技館開展“做中學”和“探究式學習”的重要載體[1]，但在我國的科技館中，以展品為核心開發的教學和實踐資源在內容、數量和體系化等方面仍有待提升，對資源的推廣應用也需進一步加強。同時，學校組織的青少年學生團體是目前科技館的主要參觀群體，然而，學生團體在展廳參觀時缺乏有效的組織和引導，更多的是進行簡單隨意的瀏覽。這種走馬觀花式的參觀難以達到預期的教育目的。因此，如何最大限度地發揮館內展品的教育功能，提高學生團體的參觀質量，是科技館工作人員一直在思考的問題。此外，從學校教育的角度看，很多國家，尤其是歐美發達國家，都將科技館作為輔助學校教育的重要基礎設施。我國也在不斷推進中小學課程改革和館校結合工作。在此發展趨勢下，將科技館教學資源與學校科學課程進行有機結合，使科技館更好地服務于學校科學課程，已經成為場館工作人員、科學教育研究人員和學校教師的共同關注點。

在這一背景下，借助北京市教育委員會、北京青少年科技創新學院組織實施的“北京市基礎教育階段創新人才培養項目”所搭建的平臺，中國科學技術館連續三年開展了基于場館展品資源進行學生實踐體驗素材（下簡稱“素材”）的開發工作，并順應當前世界科技博物館教育細分化、系統化的發展趨勢[1]，對素材進行分學段、分主題的系列化開發，以期達到提高科技館教育資源利用率、轉變學生場館學習方式、創新教育課程資源以及輔助學校科學學科教學的目的。

二、素材的特點

（一）素材與任務單的關系

目前，學生實踐體驗素材尚無統一定義。本文認為，學生實踐體驗素材是基于學校科學課程標準，運用各種類型的問題或任務引導學生與科技館展品進行有效互動，旨在引導學生自主參觀和自我學習的一種學習工具。

在科技館和博物館領域，有很多類似的學習工具，如任務單，也稱學習單、工作紙等。任務單也是一種圍繞某個知識點或主題展開、引導參觀者進行參觀和學習的教學工具，主要以人性化學習理論、課程論和建構主義學習理論等為基礎[2]。從功能和形式上看，素材與任務單基本相同，都是通過各種問題或活動任務引導參觀者與展品進行自主互動，從而提高參觀者的學習效果。可以說，素材源于任務單，是任務單的一種特殊形式和再轉化，在轉化過程中提取了探究式學習的建構知識、形成概念、領悟方法、解決問題等過程環節，以及問題、證據、解釋、評價、交流等要素;同時，素材的設計又充分體現了科技館教育與學校教育的融合發展，以展品為主體，但又不局限于展品，它將科技館任務單與學校科學課程標準緊密關聯，根據課程標準對展品相關的知識點進行分析和挖掘，找到契合點，從而將課程標準的教學目標和內容與素材的學習目標和內容融合統一。部分素材不僅涉及館內學習環節，還涉及學校課堂學習環節，不但能夠使學生掌握展品所傳達的知識和方法，也進一步增強了學生對學校課本中相關內容的理解和應用。

（二）素材的特性

1. 主體性

以學生為主體，根據學生的知識背景、認知水平和樂于接受的任務形式對素材進行設計，通過不同的任務引導學生有目的地操作和觀察展品、主動與同伴進行交流、自由運用不同學習方式進行探究、獲得答案，從而培養學生的主體意識，促進學生自主體驗和對知識的自主建構，提高參觀效果。

2. 情境性

科技館通過豐富的互動體驗展品，為參觀者營造了一種以已有知識為基礎探究未知問題的情境。情境性是科技館的特色之一，也是學生實踐體驗素材應該具備的特點。以學生的既有知識和生活經驗為基礎建構學習情境，提出問題并引發學生思考和探尋解決問題的方法與答案，從而形成一個相對完整的學習歷程。

3. 實踐性

圍繞展品開發的素材能夠引導和促進學生在科技館中與展品進行互動，直接體驗展品。通過這種場館實踐活動，學生能夠獲取信息、知識和方法，再通過學習和提升，運用獲得的知識進行表達和交流，或解決素材中提出的與生活相關的實際問題，實現從實踐中來，再回到實踐中去的目的。

4. 過程性

知識的獲取和智慧的增長一般需要以既有事實和觀念為基礎，通過獲得的信息和知識解答疑問，并逐步推進和過渡到概念與原理，最終進行拓展延伸并解決實際的復雜問題。素材也應遵循這一規律，體現出對問題進行思考和探究的逐步推進過程，便于學生對知識的理解、掌握和應用。

三、素材開發的模式與步驟

（一）素材開發模式

本項目采用科技館與中小學校等多方協作、共同合作開發的模式，形成了科技館資源轉化為中小學課程資源的工作模式。項目組組建了由青少年科技教育專家、學校骨干教師、科技館輔導教師構成的工作團隊，并進行了明確分工：東城區教師研修中心、海淀教師進修學校以及朝陽區部分學校的骨干教師主要負責素材開發，以保證開發的素材能夠與學校科學課程緊密關聯，并符合不同學段學生的知識背景和認知特點;教育科研機構相關專家對開發過程進行指導和評審;科技館工作人員負責展品資源信息提供、部分素材編寫、素材審核修改、指導師生試用，以及全過程的組織協調、檢查監督等;教育行政部門則在支持科技館和學校對成熟的素材進行推廣方面發揮積極作用。實踐證明，教育行政管理部門的支持和參與，教育科研機構專家的指導，是科技館與學校有效銜接互動以及項目成功的關鍵。

（二）素材開發步驟

工作團隊組建后，首先著手對場館中的展品資源進行系統地梳理分析，按照學科、主題等對展品進行分類，從中選擇經典展品以及與中小學科學課程緊密相關的展品，對照中小學科學課程標準，梳理形成“展品與課標對應表”，表中不僅有展品所在展廳與展區、操作方式、展示現象、原理和展示目的等基本信息，還有展品對應的科學課程標準和教學內容、教材出版社等相關信息。這個表是后續工作的基礎和信息庫，有助于更加有的放矢、目標明確地進行下一步素材開發工作。

總體而言，學生實踐體驗素材的設計大體包括六個基本步驟：使用對象分析、展品分析、素材主題與目標設計、素材內容設計與開發、咨詢與修訂、試用與完善（見圖1）。此外，還可以進一步圍繞開發的素材進行科學實踐課程的開發，從而使素材發揮更大的作用，同時豐富科技館教育和實踐資源開發的內容與形式。

1. 使用對象分析

在開發學生實踐體驗素材時，必須首先確定素材的使用對象，對其能力水平、學習方法特征等特點進行分析。根據使用對象的年齡、知識結構等情況確定學習目標和內容。

2. 展品分析

在“展品與課標對應表”中選取適當的展品進行素材開發。對于選定進行素材開發的展品，不僅要從展示目標、操作要點、預期效果等方面進行分析，還要梳理展品與學校科學課程標準的契合點，為確定素材的主題和目標提供依據。

3. 素材主題與目標設計

根據相關理論分析與實踐經驗，以及學校科學課程標準和教材內容，確定適當的素材主題，明確每份素材的預期目標，作為素材內容設計的依據。

4. 素材內容設計與開發

結合素材目標，明確相關展品的展出位置和參觀線路，詳細規劃學習活動，并通過各種不同形式的任務呈現出來。在不同的學習或任務階段，可以通過書寫、繪圖、動手操作等各類問題引導學生對展品進行自主體驗、思考和探究;在版面設計方面，應做到文字簡潔、圖文并茂。

5. 咨詢與修訂

就所開發的素材向相關專家進行咨詢，請他們提出修改建議，并根據咨詢情況對素材進行修訂。

6. 試用與完善

將經過修訂的素材交給學校教師，引導他們利用素材開展校內或館內教育活動，并對活動的效果進行評價。根據評價結果，可以對素材進一步完善。

四、素材的設計與應用

（一）素材的設計

素材的設計開發主要包括任務階段設計和任務形式設計兩方面，兩個方面緊密結合，才能將其效果最大化，引導學生充分體驗、思考和探究。更為重要的是，基于科技館資源進行的素材開發，應該充分體現科技館的特色與教育理念——以展品為載體，在科技實踐中體驗和探究。

1. 任務階段設計

歐美博物館界認為，教育活動不局限于觀眾的實地參觀階段，也包括參觀前和參觀后兩個階段[3]，必須對這三個階段進行一體化、全過程的管理，才能達到科技館教育成效的最大化。按照科技館“全過程”的教育理念，將素材中的任務從時間的角度進行規劃，大體分為參觀前、參觀中和參觀后三個階段。參觀前，通過生活中的場景或歷史典故等創設情境，提出問題，引起使用者的興趣并引發思考，同時對相關的知識進行簡要鋪墊;參觀中，通過多種形式的任務（問題）引導使用者由淺入深地逐步體驗展品，對展品蘊涵的科學原理、科學知識進行探究和思考;參觀后，通過任務加深使用者對知識的理解，嘗試將知識應用于實際生活，解決實際問題，實現學習的拓展和延伸。小學、初中、高中不同學段的素材，應結合學生心理特點及認知水平，對三個階段的內容進行適度調整。在這種安排下，素材將更加具有系統性和延續性，促進學生的整體認知發展，有利于學生用系統和發展的眼光學習和思考問題，也進一步拓展了校內知識;同時使場館活動由無計劃、無組織、無系統的非正式教育轉變為有計劃、有組織、有系統的非正規教育。

2. 任務形式設計

學生實踐體驗素材的核心內容是任務。好的任務能延長學生觀察和體驗展品的時間，增強學生與展品的互動，引發更深入的觀察、發現、思考與討論，強化學生記憶。不同的提問方式也會影響參觀者對展品內容的探究與記憶。通過將學校科學課程標準與展品緊密結合，對相關知識點進行重新梳理和鏈接，形成素材以問題為核心的“任務線索”，為學生搭建知識學習的腳手架。目前存在多種不同的問題分類法，其中一種是將學生實踐體驗素材的任務（問題）分為記憶性、聚合性、發散性與評價性四類[4]。其中記憶性和聚合性任務大多為簡單的、事實性的、回憶性的、確認性的低層次問題，基本屬于封閉性問題;發散性和評價性任務則大多為復雜的、開放的、發散的高層次問題，屬于開放性問題。結合學生的認知水平，小學低年級素材應以記憶性問題為主，使學生能就所見所聞回答;小學高年級素材可以記憶性問題為主，結合部分發散性問題，使學生運用所學知識或相關信息得到適當的答案;初高中素材可以綜合使用記憶性、聚合性、發散性、評價性等各類問題，促進學生深入思考，形成個人獨特的意見、概念或價值觀[5]。

在任務的表達和呈現形式方面，由于所有的學習過程都可以劃分為信息獲取、處理解決、表達展示三個環節，按照各個環節諸要素的多樣組合，就可以形成形式多樣的學習方式。在信息獲取環節，學習者要通過聽講、閱讀、操作和觀察等活動獲取有關信息;在處理解決環節，學習者要通過識別、記憶、對比、分類、聯想、歸納、組合、計算、證明、解釋、決策等加工處理，對獲得的信息進行梳理和分析，建構自己對信息的理解以及對任務的解決策略;在表達展示環節，學習者要通過選擇、陳述、填空、書寫、繪畫、制作等多種形式，將自己的理解表述出來[6]。學生實踐體驗素材中的每個任務也應包括這三個環節。三個環節的要素不同，任務的類型和特征也就不同，如：輸入可包括看展品、讀操作、觀察現象等，加工可包括識別、比較、解釋、建構、推理、分類等，輸出可包括書寫、選擇、繪制等。

下面以部分素材中的部分問題為例，對任務階段和任務形式設計進行簡要說明（見下頁表1）。

（二）素材應用

學生實踐體驗素材開發完成后，如何有效地推廣使用，是值得思考的問題。根據觀察發現，對于很多學生來說，直接應用素材自主體驗展品并進行學習并未達到預期的效果，學生對于素材本身的目的、內容、素材與展品的關系并不明了，對如何正確使用素材的方法也并不清楚，再加上在展廳中急于體驗展品的迫切心情，以及周圍環境對其注意力的影響等因素，導致素材無法充分發揮自身的作用。因此，學生實踐體驗素材更應該作為一種學校或家庭的教學資源，讓學生在教師或家長的引導下利用，才能事半功倍。

鑒于此，項目依托部分開發完成且較為成熟的學生實踐體驗素材，由科技館工作人員和學校教師共同設計相應的科學實踐課程，以這些素材為課程線索和工具，帶領學生體驗展品、探尋答案、啟迪思維，以提升素材應用效果，對素材進行進一步深化與拓展。同時，為了進一步拓寬這種基于學生實踐體驗素材的科學實踐課程的設計思路，項目設計了兩種不同的應用形式。

形式一側重于參觀前環節，重視對學生思路的引導、相關知識的鋪墊，以及對所涉及展品的基本介紹。學校教師在學校課堂上組織進行參觀前的準備活動，依據素材展開具體教學內容。在此基礎上，學生既對所需知識有了基本掌握，又對如何合理使用素材有了一定認知，在后來的參觀過程中，僅需科技館工作人員對展品進行簡要介紹，提出問題引發其體驗、探究和思考即可。整個參觀環節以學生利用素材自主體驗為主。

形式二側重于參觀中環節，在參觀前進行簡單組織和介紹，而在參觀過程中則由教師以素材為線索，循序漸進提出相關問題，引發學生有目的地思考，有目標地操作體驗展品，從中尋找答案，并在此過程中尋找適當的時機組織學生進行簡單的討論交流，激發其思維的碰撞和拓展。

形式一為學生做好了知識及相關信息的鋪墊，使學生在場館參觀體驗和尋找問題答案的過程更為順暢和迅速，但在一定程度上降低了學生在場館中實地探究的難度和樂趣，不能完全突出素材本身的作用;形式二使學生能夠在場館現場環境中充分自主地體驗、探究、思考和討論，加深了學生對知識的理解和掌握，凸顯出素材作為引導線索的作用。但是，由于教師需要依據素材進行現場提問和引導，并根據現場學生的反應進行靈活、適當地組織和調整，因此對教師提出了更高的要求，而且由于參觀前環節的弱化，對學生在場館現場的思考和探究能力的要求也相應提高。這兩種形式各有側重，各具特色，都是以素材內容為主線展開，而在實際教學中的具體效果和適用對象究竟如何，還需要在實踐中進一步驗證。

五、結語

經過三年的探索與實踐，中國科技館共開發學生實踐體驗素材123份，實踐體驗課程33課，經過專家審核修訂、學校師生試用反饋和修改完善后，發放給學校團體參觀的數千名學生進行了應用與推廣。這些素材對提高展品教育效果、提升學生場館參觀實踐效果、豐富學校科學課程內容與形式都起到了重要的作用。希望以此為館校結合工作的開展提供案例與借鑒，助力學校教學和青少年綜合素質的提升，也期盼著未來館校之間開展更為深入和廣泛的合作。

【參考文獻】

[1] 中國科學技術館展覽教育中心課題組.科技館體系下科技館教育活動模式理論與實踐研究報告[R].北京：中國科學技術館，2015.

[2] 金陵.翻轉課堂：“任務單”與“導學案”的區別[EB/OL].（2015-12-07）.http：//blog.sina.com.cn/s/blog_48fbd3530102w5jq.html.

[3] 鄭奕.科學的博物館教育活動組織管理模式[J].中國博物館，2013（3）： 64-72.

[4] Fry H. Worksheets as museum learning devices [J]. Museum Journal， 1987（4）： 219-225.

[5] 林政緯.國小高年級學童對戶外學習單視覺設計之喜好：以“臺北一零一觀景臺學習單”設計創作為例[D].臺北：臺灣師范大學，2007： 21-22.

[6] 中國科學技術館.通過開發和應用“學習單”促進科技館與學校教育有效銜接的研究報告[R].北京：中國科學技術協會，2011.