“飛行學院”專屬教育活動區域課程設計與實施
——以上海科技館“飛行學院”教育活動區的“機翼科學”課程為例

■ 上海科技館 賈 清

1 “飛行學院”教育活動區課程概況

“飛行學院”教育活動區課程主要針6-15歲學生，圍繞“如何成為一名飛行員”主線，從“飛行原理、飛行控制、飛行具備的基本素質、飛行體驗”四個方面展開。整個課程設計以“展教具體驗、觀察探究、設計制作、設計展覽、職業體驗、操作實驗、游戲互動”等多樣化形式，引導學生經歷真實科學探究的過程，主動獲取知識和信息；運用學到的知識解決一個真實的問題；培養學生的探究能力、合作意識、創新意識和責任意識，進一步提高學生的邏輯思維能力、實踐能力、表達能力和審美情趣。

2 “飛行學院”課程開發與實施

2.1 課程設計原則

(1)航空是一個綜合性很強的領域，而“飛行學院”教育活動區展示面積很小，不可能陳列很多的展教具；同時，它依托于“宇航天地”常設展區，也沒有必要陳列很多的展教具，因此，在展示框架設計中采取的策略:為相對固定的展教具留出足夠的教育內容延伸空間，即通過課程，為有限的展教具輻射出比較寬廣的科學、技術領域。

(2)作為為相對固定的展教具留出足夠教育內容延伸空間的課程，我們做到了課程與展教具進行100%關聯，展教具可作為課程活動中間探究環節的一部分，也可作為課程的導入環節；此外，一件展教具可以和一個課程關聯，也可以和多個課程進行關聯。例如，“升降桿”展教具與《空氣的奧秘》課程關聯，展示空氣有壓力、空氣有密度相關的知識。“漂浮的板”與“升力的來源”展教具與《機翼科學》課程關聯，展示提供飛機升力相關的知識。

(3)集合“飛行”主題學科特點，課程活動類型與組織形式多樣化，根據不同課程活動的特點采用不同形式且具有針對性的教育方式，同時注重教學理念、教學方式創新性。特點:A、強調探究活動；B、在5E教學模式中結合工程設計；C、問題情境，角色代入。

(4)以主要概念為學習主線，實踐為基礎，跨學科概念為紐帶策劃學習方式

“飛行學院”教育活動區最大的特色是以飛行器為學習的載體，引出人類飛行所涉及的科學原理與科學概念。以跨學科概念為紐帶，通過某一個或幾個跨學科概念將工程技術與科學原理結合在一起，引出探究式學習方法。以這些科學原理和科學概念為學習的主線，采用探究式學習方法，讓學生以工程師的身份參與學習飛行相關的科學原理與科學概念，領悟這些原理在日常生產生活中的具體應用。

2.2 教學模式的選擇

基于“飛行學院”所闡述主題內容的知識性、科學性、實踐性、技術性和跨學科性特點，“飛行學院”課程選擇了STEAM教育活動中基于項目的教學模式(PBL)和工程教學模式的融合。

工程教育教學模式:

工程教育教學模式要求科學、數學、技術的高度融合，有利于進行STEAM跨學科整合。工程教育指向實際工程問題的解決，要求在問題解決過程中，將各科零散知識轉變為探究的基礎，這將極大促進學習科學、數學學習成效和對工程設計的理解。工程教育關注人類需求，要求在工程項目實踐中，聯系生活實際和工程師工作，這將有助于STEAM學科知識的應用，提高對工程師職業的了解和向往度。此外，工程所產生的可視化人造物成果，也將激發學生成就感和主動性。

基于項目的教學模式(PBL)和比較廣泛的工程設計模型，結合上海市實際教學情況和學生心理發展特點，我們對小學低、中、高年級和初中的工程設計流程做如下梳理，以便教師在設計工程課程時能更好地加以運用。

小學1-2年級:明確問題、設計方案、動手制作、改進、分享交流；

小學3-4年級:發現問題、做計劃以及畫圖紙、選擇材料、制作并測試、記錄并分享；

小學5年級以上:明確需求、確定問題、尋求解決方案、做計劃與畫草圖、選擇材料、建造與測試原型、提出問題與再設計、說明方案。

在使用工程教育模式進行STEAM教學時，注意以下幾個問題:提出真實生活中工程設計問題情景；教學中需要整合STEAM學科知識；按照工程設計流程來組織教學；小組協作學習完成任務(作品或者方案)；注意任務分工。

2.3 課程實驗材料與教具的選擇

在對科學原理的展示上，為了讓學生更加直觀、容易的理解抽象的飛行知識點，除了教育活動區配套的常設探究型互動展教具之外，我們給學生提供了一些可視化的教具，學生可以通過動手操作、觀察現象就可以將一個復雜的原理搞清楚。例如:在講解推力及噴氣式飛機時，設計了三組常見的發動機類型:渦輪噴氣發動機、渦輪風扇發動機、渦輪螺旋槳發動機，讓學生通過拆卸認識復雜的結構。

在制作材料上盡可能選擇易得、成本低、學生在家就可以做的一些手工DIY材料，比如硬質卡紙、剪刀、吹風機、輕質布料和一些透明包裝袋等。

3 以“機翼科學”課程為例進行說明

表1 課程活動流程

續表

4 課程評價

采用多元化的教學評價，即自評、他評和師評，這樣的評價方式可以促進學生的深度思考和反思，激發學生的創造力。

5 思考與建議

考慮到現在學生知識遷移能力較弱，“機翼科學”課程中設置了“舉辦機翼展覽會”環節，小小飛機工程師們將為了一個共同的目標——舉辦機翼展覽會而忙碌起來。他們一起在飛行學院的展品里尋找靈感，了解機翼在飛行中扮演的角色，探究機翼各要素對飛行效果的影響，與小伙伴在合作中一步步探索出高升力機翼的奧秘，并在展覽會上為它們“代言”。這樣不僅能激發學生的創作熱情，而且能全面發展學生的各項技能，這也是飛行主題課程的一大亮點，即采用STEAM教育模式，融合多學科的知識，促進了學生知識之間的遷移，讓學生體驗一個完整的探究過程和工程實踐的必要步驟，這個過程有助于培養學生的分析問題及解決問題的能力。