大概念视域下校外趣味实验课程开发的实践探索.pdf

理论与实践大概念视域下校外趣味实验课程开发的实践探索林青珠(大田县青少年学生校外活动中心福建 大田)摘要 在校外趣味实验课程开发面临困难的情况下结合科学大概念的内涵遵循科学大概念的基本原则在课程开发中注重趣味性、科学性、参与性、层次性以及经济性对学生开展科学教育培养学生的科学素养 同时进一步思考课程开发的主体作用、课程实施的评价方法以及在课程中引进社会力量等深层次的问题促使课程落地关 键 词 大概念校外教育趣味实验课程开发 年秋季大田县青少年学生校外活动中心成立 年春季开始招生没有固定的课程及授课教师没有教材可以参考 近年来校外活动中心已拥有一支专业性较强的 余人的兼职教师队伍开设 个项目课程每期学员均达 人次以上 随着国家“五育并举”“双减”等政策的落地社会、家长、学生对校外活动中心的需求越来越高原有的课程已无法满足需求 科学教育对国家未来的发展具有重要作用义务教育阶段的学生完成学习时对科学的概念和过程应该有一定的基本理解 为此 年秋季以来活动中心着手开发“趣味实验”课程在大概念理念观照下开展科学教育以培养学生的科学素养一、校外趣味实验课程开发面临的困难(一)科学教育观念陈旧实验流于形式目前在农村地区尤其是小学阶段各类实验教学起步较晚普遍存在轻视实验学习、忽视实践操作的现象 新编教材虽增加了形式多样的实验内容但因学校考评制度的局限性大部分教师只重视参与考试的科目面对新的课程要求缺乏主动性认为诸如科学等技能课程只是“副科”实验更是无关紧要 即使学校开设了实验课也是敷衍式地走过场以教师演示实验为主基本不展开分组实验学生缺少人人动手参与的机会实验课失去本应有的趣味性与操作性难以提升学生科学素养 此外校外趣味实验课程涉及小学科学、初中化学和物理等科目无论是学校还是家长都不够重视这类课程(二)课程实验设施设备老化实践力不从心随着课程改革的实施、新教材的使用许多陈旧的实验设备已不再使用或不适合使用实验必备的器材无法满足课程需要 由于校外趣味实验课程是新开发的课程没有统一的课程标准要求和教学大纲没有丰富的资料可供参考课程目标、课程模式、课程难易度等都需要课程开发者自行把握并考虑课程是否具备科学性等问题 同时每个实验还需要教师自行准备器材乃至改进、创新器材 此外校外活动中心因同个班级融入来自不同年级的学生教师在上实验课时难以照顾不同层次学生的需要激发学生学习科学兴趣的成效有限二、大概念视域下校外趣味实验课程开发的原则为了更好地开发课程笔者团队认真地组织学习科学教育的原则与大概念一书 该书重点阐述了“大概念”的内涵即科学大概念是有组织、有结构的科学知识和模型提出科学教育的 项原则 个科学教育大概念(包含与科学内容有关的 个大概念指向科学本身的 个大概念)该书作者温哈伦指出“科学教育需要围绕涉及重要科学领域的有结构、有联系的科学核心概念和模型 大概念来进行学习”明确了科学教育中“大概念”的重要意义:“这些核心概念及进展过程可以帮助学生理解与他们在校以及离开学校以后的生活有关的一些事件和现象”根据“大概念”内涵和义务教育科学课程标准(年版)(以下简称新课标)要求立足学生核心素养的发展笔者所在的校外活动中心开发了不与学校教育重叠的、趣味盎然的课程引导学生了解技术与工程、技术与地球与宇宙、技术与生命科学等相关领域的基础知识发挥科学教育、科学课程的育人作用促使学生适应社会发展实现终身发展 新课标要求“以初步形成基本的科学观念为基础以科学思维能力、科学探究和实践能力、科学态度与社会责任的培养为重点促进学习能力、创新能力的发展形成清晰和精准的科学课程目标”为此在校外科学教育课程开发中笔者团队遵循以下原则(一)内容选择遵循趣味性原则大概念观照下的科学教育 项原则中的第一项倡导“设置科学教育项目以系统地发展和持续保持学习者对周围世界的好奇心对科学活动的热爱以及对如何阐明自然现象的理解”这一原则为校外趣味实验课程的开发提供重要依据 课程开发的要义在于“热爱科学”“探索科学自然现象”“理解自然现象”为此笔者团队设计了“扎不破的气球”“搭牙签高塔”“神奇的空气”“空中跳动的乒乓球”等校外趣味实验课程内容 这些课程学生喜闻乐见能够激发学生的好奇心和学习科学的内在动机(二)课程目标凸显科学性原则科学教育具有多方面的目标要求教师理解科学的大概念培养学生收集、运用实证的能力指导学生学习观察的方式学习描述实验现象的方法尝试理解实验现象思考、探究实验现象背后的科学本质培养学生为解答困惑而乐于寻求方法、善于寻求方法、勇于寻求方法的科学态度培养学生运用口头语言、书写语言乃至数学语言解释观察所得了解科学领域使用的词语与日常生活用词的不同 一言概之科学教育的目标是培养学生的高阶思维能力基于此开发校外趣味实验课程需要凸显科学性原则例如设置“你能让鸡蛋浮起来吗”这一探究实验根据已有经验学生知道鸡蛋在水中会下沉 实验时让学生在水中不断地加一定量能溶解的物质如盐、糖、味精等观察鸡蛋沉浮发生的变化 首先加入一勺能溶解的物质充分搅拌至完全溶解将鸡蛋放入水中观察鸡蛋的情况 如果没有浮起再加一勺(每勺的量尽量一样多)充分搅拌溶解重复操作记录该物质可以让鸡蛋浮起来的量(可以多选择几种材料试一试)教师巡视提示学生观察、记录:“同学们观察到鸡蛋浮起来时加了什么物质?这种物质加入的量是多少?不同的物质在水中完全溶解的量同样多吗?”思考鸡蛋为什么能浮起来 最后教师对这一现象做出科学解释:鸡蛋在水中下沉的原因是密度比水大 水中溶解盐或其他物质充分搅拌当鸡蛋的密度小于盐水(或其他物质)的密度时鸡蛋就会上浮 还可以延伸该实验:醋和鸡蛋相遇会产生什么现象?学生通过实验观察到:将鸡蛋放入白醋中鸡蛋表面即产生小气泡气泡不断增多最终使鸡蛋上浮笔者团队将这组实验的课程目标设定为:让低年龄段的学生知道食盐和白糖这样的物质能溶解在水中较高年级的学生则要求理解“溶解度”“密度”等概念能说明常见材料在水中的沉浮现象初步学会配置一定溶解量的溶液了解常见的化学反应的特点进而理解自然界中的一些现象并尝试理解一些生活中的问题如“死海为什么不会淹死人”“少年儿童为什么不宜长期饮用碳酸饮料”等 实验中教师指导学生把握物质的量仔细观察、如实记录实验现象的细微变化培养学生严谨、勇于探索的科学态度(三)活动创设关照参与性原则校外活动中心应致力于创设形式多样的体验活动适当降低实验操作的难度提升学生积极参与体验的意识 在实验课上每个学生都有动手实践的机会可以依据自己和别人的经验引出实证也可以与他人合作分享、包容不同的观点 让学生在已有经验的基础上探究、思考动手动脑感受学习与成功的喜悦例如“空中跳动的乒乓球”“瓶中吹气球”“大力士 纸”等实验都与生活密切相关 实验器材选择学生身边的事物实验内容取材于生活中的事件使得学生兴趣高涨参与度高 如上实验课“大力士 纸”时教师提出问题:“怎样才能做到一张纸举起一本书呢?”在求知欲的驱动下学生积极展开实践:.把纸平放在两个等高的瓶子上使纸的中间部分悬空再把一小木块放在纸的中央观察现象(小木块立刻掉落).改变纸的形状(或折叠或弯曲)架在两个等高的杯子中间观察现象(小木块还是掉落).把纸用折扇子的方法来回对折将纸架在两个杯子中间在悬空处放上玩具等观察现象(小木块不会掉落)接着教师引导学生思考如何增加纸的承载力并实施操作:.将一张 纸平均分成 份做成不同形状的纸筒(圆柱体、三角形、正方形、拱形)用胶带粘好纸的边缘处.让不同形状的纸筒立起来在纸筒顶部放上书本.观察:三种形状的纸筒哪一种更能承受重量 通过参与趣味实验学生明白:将纸做成拱形拱形能将所受到的力分散出去再将纸折成瓦楞状可以增加纸的厚度增加承载力(四)学段衔接体现层次性原则新课标“教材内容编排和呈现”指出:“教材内容的呈现方式应当符合相应学段学生的心理特点和发展要求实现学科知识内在逻辑与学生认知逻辑的统一并体现活动性和开放性”不同学段学生的认知水平有较大差异根据学生情感、认知、社会性质等方面的发展以及探究和实践活动的能力水平课程开发需体现教师指导和学生自主学习的不同层次注重活动化、游戏化、生活化的学习设计巧妙安排低、中、高学段的学习内容在呈现方式上作区别使学习目标具有连续性和阶梯递进的特征体现层次性的原则理论与实践如“鸡蛋浮起来了”课程活动根据不同学段特征提出具有层次性的实验要求:年级让学生观察白糖、食盐等不同物质在水中的溶解情况通过观察、比较、图示表达认识物质溶解后虽然肉眼不可见但是物质依然存在于水中并没有消失 年级通过动手操作发现物体的形状、大小改变了但是物质本身并没有改变重在初步认识物理现象 年级体验“醋和鸡蛋相遇产生的现象”初步探究生活中常见的化学变化现象 让学生经历完整的实验过程实现学段学习内容的有效衔接(五)实验器材考虑经济性原则校外趣味实验课程的教学活动以实验为主准备实验器材时需考虑生活性和经济性原则 笔者所在的校外活动中心地处山区县因资金问题无法购置价格高昂的实验器材课程开发只能以低成本实验为主基于此教师积极引导学生自主发掘与制作实验器材经济实用的实验器材往往来源于生活有的器材来自日常用品例如“气球摩天轮”实验用到的电吹风“光的折射”实验用到的水杯、筷子、碗盆等有的器材来自常见食材例如“物质变化”实验用到的白糖、食盐“浮沉”实验用到的鸡蛋等有的器材是废旧物品例如学习“大气压”时用到矿泉水瓶、易拉罐等 实验器材取自生活不但可以减少实验的成本还为学生提供动手机会培养学生实验的能力、创新的思维拉近科学与生活的距离三、大概念视域下校外趣味实验课程开发的思考(一)发挥教师在课程开发设计中的主体作用教学过程并不是简单执行课程内容更关键的是理解科学教育的“大概念”在此基础上研究趣味实验开发校外科学教育课程丰富课程内容 教师应该思考如何以课程教材为载体改变备课方式结合学生的学习情况、班级实际和生活实际灵活调整教学活动发掘生活中丰富的与教学有关的素材使所教授的知识实用化、生活化(二)合理设置校外教育的课程评价方法“校外教育指向的是学生兴趣的培养、技能的提升、发展的全面性”校外教育是重视教育过程而非结果的教育活动为此对校外教育的课程评价更应该关注过程性评价和形成性评价 对学生自主、探究等深层次科学学习的过程性评价是对学生学习意义的肯定与能力的诊断帮助学生认识自我了解自己的不足和优势增强自信心形成良好的内驱动力努力认识和把握学习发展的规律与方向并在探求真理中获得成功的喜悦(三)强化课程与社会的联系在科学教育课程实践过程中可邀请社会力量参与如科学博物馆讲解员、当地科协专业人员、高校教授、科学家等以丰富课程形式开阔学生视野 同时强化学校科学教育与社会生活的沟通、衔接和共享引导学生在社会生活实践中始终保持对自然界、对世界的探索欲对科学的满腔热忱对科学现象有更深入的感悟与理解并能把科学知识运用到生活中达成科学教育的目的参考文献韦钰.以大概念的理念进行科学教育.人民教育():.英温哈伦.科学教育的原则和大概念.韦钰译.北京:科学普及出版社:.教育部.义务教育科学课程标准(年版).北京:北京师范大学出版社:.中国儿童中心.儿童校外科学教育研究.北京:人民出版社:.牛菁.基于信息技术的校外教育管理与评价.上海:上海科技教育出版社:.(责任编辑:赖一郎)