科技史融入初中跨學科主題學習：場館資源的開發與利用研究

隨著《全民科學素質行動規劃綱要（2021—2035）》的深入實施，青少年科學素質的培養日益受到重視。在新一輪義務教育課程改革中，義務教育課程方案和課程標準（2022 年版） 明確提出了跨學科主題學習的要求，成為改革的亮點之一。初中階段作為學生科學素養形成的關鍵時期，跨學科主題學習是提升學生綜合素質的重要途徑之一。科技史作為連接過去與未來的橋梁，不僅能夠幫助學生理解科學技術的發展歷程，還能激發他們對科學的興趣和探索精神。2020 年9 月30 日，教育部、國家文物局聯合印發了《關于利用博物館資源開展中小學教育教學的意見》，該文件強調要精心設計博物館教育內容， 研究開發自然類、歷史類、科技類等系列活動課程。本文以“跟著鄭和去航海”為例，探討如何通過場館資源的開發與利用，將科技史融入初中跨學科主題學習。

科技史融入跨學科主題學習的意義

增強學生對科技史的理解

科技史是人類文明進步的重要記錄，蘊含著豐富的科學思想、技術發明和創新精神。將科技史融入跨學科主題學習，有助于學生全面了解科學技術的發展歷程，理解科學與社會、文化、經濟等方面的相互關系，從而增強他們的科學素養和歷史意識。

促進學生綜合素質提升

跨學科主題學習強調知識的整合與應用，其設計思路、情境素材和教學策略應聚焦發展學生解決問題的能力，并秉持綜合性、實踐性、多樣性、探究性、可操作性的原則[1]。通過科技史的學習，學生可以將不同學科的知識融會貫通，形成更加完整的知識體系。同時，科技史中的創新精神和探索精神能夠激發學生的求知欲和創新意識，提升他們的綜合素質。

激發學生的科學興趣和探索精神

科技史中的很多發明和發現都源于人類對未知世界的探索，通過科技史的學習，學生可以感受到科學探索的魅力，激發他們對科學的興趣和探索精神。

當前初中科技史教育的困境

教育資源不足

有關科技史教育的教輔資料相對匱乏，部分教師只能依靠有限的參考書和教案進行教學，使得科技史教育的深度和廣度受到限制。同時，為了配合課程改革和減輕學生負擔，相關部門對教輔資料的限制也進一步加劇了這一問題。

科技史教育往往需要借助實驗和實踐活動增強學生的理解和體驗，但許多學校存在實驗設施老化、資源短缺等問題，限制了科技史教育的實踐環節，影響了教學效果。

師資力量薄弱

具有科技史專業知識和實踐經驗的教師相對缺乏，使得科技史教育難以專業、系統地實施。部分教師對科技史的理解不夠深入，難以有效引導學生探究科技發展的歷程和規律。

針對科技史教師的專業培訓相對滯后，教師缺乏持續學習和提升的機會，影響了教師的專業成長和教學效果。

教育理念和方法滯后

部分學校和教師受傳統教育理念的影響，注重知識的傳授而忽視學生實踐能力和創新能力的培養，這種理念在科技史教育中尤為明顯，導致學生難以真正理解和體驗科技發展的歷程和意義。

科技史教育的教學方法相對單一，主要以講授為主，缺乏互動性和實踐性，使得學生在學習過程中難以保持興趣和積極性，影響了學習效果。

評價體系不完善

科技史教育需要多元化的評價體系全fd403e7bb47d42cc24b2f42ee13ed68e面評估學生的知識掌握程度，以及實踐能力和創新思維等方面的發展情況，然而，當前的評價體系仍較為單一，導致科技史教育在評價方面難以得到應有的重視和支持。

社會認知度不高

相對于其他學科而言，科技史教育的學科地位較為邊緣，使得科技史教育在資源配置、師資建設等方面面臨諸多困難，而且部分家長和學生認為科技史教育不是學科中的主要內容，這種認知偏差進一步加劇了科技史教育的困境。

場館資源的開發與利用策略

由于內容豐富、形式多樣、覆蓋面廣、可操作性強，博物館資源越來越多地進入了學校教育的視野，越來越多的學校與博物館建立了緊密的合作關系，比如2024 年8 月，上海科技館舉辦了2024 上海市中小學科學教師科創教育能力提升專項培訓、中國航海博物館面向各學科教師舉辦了“博老師研習會”等，這種合作具有開放性、主題性、對象性、課程相關的系統性、實物為基礎的多樣性等特征，旨在通過館校間的資源共享、互相支持，共同推進學生的跨學科學習[2]。

館校合作的特點

館校合作是指社會文化教育場館（博物館、圖書館、科技館等）與學校之間建立的一種合作模式，這種合作旨在通過資源共享、互相支持，共同推進學生的跨學科主題學習，其合作特點如下（圖1）。

資源共享 館校合作通過共享文獻資源、空間資源、設備資源、專家資源、活動資源等，形成一個系統、優質、高效的綜合資源庫，為學生提供了更豐富、更廣闊的學習材料和實踐機會，有助于學生在跨學科主題學習中進行深入探究。

教育支持 場館為學校提供教育支持，包括聯合開展各類培訓活動、提供功能補償等，有助于提升教師的專業素養，增強其指導學生開展跨學科學習的能力。

實踐平臺 館校合作為學生提供了一個真實的、實踐性的學習環境，學生可以在這些場館中進行實地考察、學習和實踐，也可以將相關資源搬到校內開展相關主題學習和活動，從而將課堂知識與現實生活相結合，提升跨學科主題學習的效果。

共同研發 館校雙方可以共同研發跨學科主題學習的課程和教材，結合雙方的專業優勢和資源，為學生提供更具創新性和實用性的學習內容。

場館資源的選擇與整合

在場館資源的開發與利用過程中，首先要根據已生成的跨學科主題的需要，選擇合適的場館資源，跨學科主題生成路徑如圖2 所示。以“跟著鄭和去航海”為例，可以選擇與航海、歷史、科技相關的博物館、科技館、紀念館等作為學習資源。同時，要對這些場館資源進行整合，形成具有系統性、連貫性的學習資源體系。其中，筆者所在學校與中國航海博物館、上海科技館達成了緊密的館校合作關系，對于資源的選取和應用具有較大優勢。

實地參觀與互動體驗

實地參觀是場館資源利用的重要方式之一，學生可以直觀地感受到科技史的魅力。在參觀過程中，可以設置互動體驗環節，比如模擬航海、航海工具操作、科技發明展示等，讓學生在互動中加深對科技史的理解和記憶。

課程設計與實施

課程設計與實施是場館資源利用的關鍵環節。在“跟著鄭和去航海”這一跨學科主題學習中，可以設計涵蓋歷史、地理、物理、科技等多學科知識的課程內容。通過課堂講授、小組討論、案例分析等多種教學方式，引導學生全面深入地了解鄭和航海的背景、過程、意義，以及相關的科技發明和創新精神。同時，可以結合場館資源的特點和優勢，設計具有實踐性和探究性的學習任務和活動，讓學生在完成任務和活動的過程中提升綜合素質和能力。

“跟著鄭和去航海”案例研究

案例背景

“鄭和下西洋”是中國古代航海事業的巔峰，也是帆船時代的最高峰，不僅展示了中國古代航海技術的先進性和海洋文化的豐富性，還促進了中國與亞非國家的經濟文化交流。將“跟著鄭和去航海”作為跨學科主題學習的案例，有助于引導學生全面了解中國古代航海史和科技史的相關知識，是學生了解古代航海事業的一扇窗戶。本課程遵循《義務教育歷史課程標準（2022 年版）》相關理念，體現育人為本，以培養和提高學生的歷史素養和跨學科素養為宗旨，引導學生科學地考察人類航海史的發展進程。

本課程借助中國航海博物館豐富的藏品資源，創設沉浸式的場景，通過自主、合作、探究式學習，以及館內的實踐體驗項目，讓學生能全面、客觀地認識中國古代造船、航海技術、海外貿易等相關情況，感受鄭和的人格魅力，增強民族自豪感。同時，掌握搜集資料、觀察、分析研究的基本方法，提升探究推理的能力。

資源選擇

在選擇博物館資源時，可優先考慮與鄭和航海相關的博物館、科技館等。“跟著鄭和去航海”選取了中國航海博物館的部分資源，包括《大明混一圖》、鄭和下西洋展區、福船、“綠眉毛”船模等，如圖3 所示。

課程設計與實施

課程內容設計應涵蓋歷史、地理、物理、科技等多學科知識。

歷史背景 介紹鄭和航海的時代背景、目的和意義，以及中國古代航海技術的發展歷程。

地理知識 分析鄭和航海的航線、途經國家和地區，以及這些地區的地理特點和文化特色。

物理知識 講解航海過程中涉及的物理原理，比如風向、潮汐、地磁場等，以及相關的科技發明，比如羅盤、海圖等。

科技發明 展示鄭和航海時期，以及之后的中國古代科技發明和創新成果，比如火藥、造紙術等，并探討它們對航海事業的影響。

根據博物館展覽的特點，整個教學過程可分為“參觀前”“參觀中”和“參觀后”。

參觀前

環節1 通過史料了解鄭和及皇帝選派他的原因。

環節2 了解明朝“西洋”的范圍，以及鄭和船隊到達的主要西洋國家。

配套活動 在鄭和七次下西洋航海路線圖上，用彩筆分別描摹鄭和船隊七次航行的路線。

環節3 分析史學界流行的關于鄭和“下西洋”目的的4 個說法。

環節4 討論鄭和下西洋需具備的條件。

參觀中

通過了解館內展出的實物史料和文獻史料，了解中國古代造船技術、航海技術的成就及海外貿易的相關情況，并同步填寫學習單。

活動1 參觀航海歷史館《大明混一圖》和“鄭和下西洋展區”。

活動2 參觀福船。

參觀后

環節1 小組討論學習單內容，教師進一步講解中國古代造船技術、航海技術的成就。

環節2 結合學習單第4 題分析并總結鄭和下西洋海外貿易的特點。

環節3 比較鄭和與15 世紀西方航海家的航海活動，了解亞非各國保存的紀念鄭和的文物和古跡，總結鄭和下西洋的意義。

“綠眉毛”船模制作 “綠眉毛”帆船是中國古代四大船型（廣船、福船、浙船、沙船）之一——浙船的典型代表，其年代可追溯到宋代，約有800 年以上的歷史，是明代鄭和下西洋船隊中的一種優良船型。通過船模制作，能更加直觀地了解中國古代發明的水密隔艙、船尾舵、縱帆、龍骨結構等造船技術，凸顯中國古代造船技術的輝煌成就有力地推動了中國和世界的造船與航海活動。

教學方式與活動設計

課堂講授與討論 通過教師講授和學生討論相結合的方式，引導學生了解鄭和航海的相關知識。

實地考察與互動體驗 組織學生前往相關場館進行實地考察，并在場館內設置互動體驗環節。

小組合作與探究學習 將學生分成小組，分配不同的探究任務，比如分析鄭和航海航線的特點、探討科技發明對航海事業的影響等，通過小組合作完成探究任務并展示成果。

科技制作與展示 鼓勵學生利用所學知識進行科技制作，比如制作古船模型、簡易羅盤，繪制航海路線圖等，并在課堂上進行展示和交流。

實施效果與反思

課后對學生進行學習評價，旨在全面評估學生在跨學科主題學習中的理解和應用能力，以及他們的創新思維和實踐技能，教師可根據學生的具體表現和學習目標進行評分和反饋。具體實施效果如下：①學生對鄭和航海史和科技史有了更加全面深入的了解， 掌握了相關的歷史、地理、物理和科技知識；②學生在實地考察、互動體驗、小組合作等環節中鍛煉了觀察力、思考力、合作能力和創新能力等綜合素質；③激發了學生對科學的興趣和探索精神，學生更加關注科學技術的發展和應用。

課后，有16 名學生接受了問卷調查，均表示喜歡本課程。

結論

通過將科技史融入初中跨學科主題學習中，并意識到豐富的博物館資源 的重要性，不僅促進了學生綜合素質的提升，還激發了學生對科學的興趣和探索精神。未來，將繼續深化對跨學科主題學習的研究和實踐，開發更為豐富多元的博物館資源，并不斷探索更加有效的教學策略和活動形式，以更好地服務于學生的全面發展。同時，也期待更多的教育工作者和博物館研究者，關注和支持跨學科主題學習，共同推動青少年科學素質的提升和社會的發展進步。

參考文獻

[1] 王樂. 館校合作的理論與實踐[M]. 北京： 科學出版社， 2018.

[2] 任亞娜. 跨學科主題學習： 內涵、特征與設計[J].教育進展， 2023， 13（6）： 3489-3495.