王雪穎 高 軍

對接課標，強化探究，提升能力
——科學課程標準給科技博物館帶來的啟示

王雪穎 高 軍①

美國在1996年的《國家科學教育標準》中提出了“以探究為核心的科學教育”理念，隨后我國的科學課程標準也對“探究式學習”高度關(guān)注，這成為本輪科學教育改革的突出特點之一。我國新頒布的《義務(wù)教育小學科學課程標準》中多次強調(diào)“探究”。本文從學習內(nèi)容、學習方式、教學指導理念三個角度對其進行解讀，對科學課程標準給科技博物館教育帶來的啟示等相關(guān)問題進行了討論，論證了將“探究”納入科技博物館教育的意義。

科學課程標準；科學探究；科技博物館教育；啟示

1961年美國教育家施瓦布提出了探究式學習理論，他認為探究式學習是學生通過模擬“科學家”的科學研究，發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，培養(yǎng)科學情感、態(tài)度、價值觀，尤其是培養(yǎng)創(chuàng)造力的一種學習過程。[1]經(jīng)過美國半個多世紀的教育實踐證明，在學校教育和科技博物館教育中引入探究式學習方式，是培養(yǎng)大批具有創(chuàng)新精神和實踐能力人才的有效途徑。[2]半個世紀以來，美國教育變革的顯著標志就是“探究”。

為了提升我國公民科學素養(yǎng)，實施人才強國戰(zhàn)略，2001年我國開始將探究式學習作為小學課程的重要實施內(nèi)容。2017年，國家教育部頒布了《義務(wù)教育小學科學課程標準》(以下簡稱《小學科學課標》)，指出:“探究式學習類似于科學研究的方式。這種符合兒童天性的學習方式可以激發(fā)兒童學習科學的興趣，有利于科學概念的理解，也是培養(yǎng)小學生科學探究能力、科學思維、科學精神的有效方式?！?/p>

科技博物館作為科普教育的主陣地，在提升未成年人科學素養(yǎng)方面扮演了重要角色。怎樣激發(fā)未成年人的學習興趣、啟迪科學思維、培養(yǎng)創(chuàng)造力，需要科普工作者不斷探索與實踐。本文的目的是為了探討如何充分發(fā)揮科技博物館的資源優(yōu)勢，從而對接課標，強化探究，和學校的探究式教學有機結(jié)合，提升科學教育活動效果，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。

一、在我國科技博物館推廣探究式學習的意義

(一)順應國際科學教育發(fā)展的趨勢

原教育部副部長韋鈺院士指出:“實施探究式科學教育是教育改革的重要組成部分，是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要途徑。”[3]科技博物館作為實施科學教育的重要場所，引入探究式教育理念，是推進教育方式變革的重要措施。歐美發(fā)達國家自20世紀80年代以來，就一直將“探究學習”視作科學教育的核心理念，并且取得了良好的效果?？萍疾┪镳^要順應科學教育改革發(fā)展的大趨勢，適應國家、社會和時代對于人才培養(yǎng)的需求。

(二)促進學生個人全面發(fā)展的需要

探究式學習的教育目標不在于學生獲得多少科學知識，重要的是引發(fā)學生的科學學習興趣，啟迪他們的好奇心、激發(fā)求知欲，讓他們學會使用科學探究方法，培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，提高創(chuàng)新能力和實踐能力，善于獨立思考，學會交流與合作，培養(yǎng)語言表達能力和團隊協(xié)作能力，樹立批判思考、尊重事實的科學態(tài)度，培養(yǎng)大膽質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新、理性嚴謹?shù)目茖W精神。全面提升學生的個人綜合素質(zhì)，以適應新時期社會的需要。

(三)符合科技博物館教育的基本特征

科技博物館作為我國科普教育的主陣地，開展科學教育是其重要的職責和使命?？萍疾┪镳^本身就具有“探究”的特征和資源優(yōu)勢。但是許多場館在開展教育活動時，并未充分體現(xiàn)這一特征，其教學方式仍然是披著“探究”外衣的授受式教學。學生或按照科技教師的規(guī)定步驟進行科學實驗、制作等，或直接觀看教師的實驗演示，并沒有體現(xiàn)“探究式學習”的教育理念，學生也沒有學到“科學探究”的方法。[4]科技博物館應該主動研究《小學科學課標》中所提出的“探究式學習”理念、方法和環(huán)節(jié)，指導教育實踐，充分發(fā)揮出自身的特色和優(yōu)勢。而很多學校缺乏“探究”的資源和經(jīng)驗，甚至受應試教育的影響缺乏“探究”的動機，科技博物館恰好彌補其短，在教育體系中充分顯示自身的獨特價值。

二、科學課程標準中的科學探究

(一)作為學習內(nèi)容的探究

在2017年頒布的《小學科學課標》中，把科學探究列為為四大課程目標之一，主要指的是初步了解科學探究方法和掌握科學探究能力。而在2011版的《義務(wù)教育初中科學課程標準》(以下簡稱《初中科學課標》)把科學探究列為四大課程目標的首要目標和四大課程內(nèi)容的首要內(nèi)容，作為課程目標包含三個方面:增進學生對科學探究的理解，提高學生的探究能力，使學生掌握基本實驗技能。

科學探究基本技能包括觀察技能，實驗技能，合理收集、處理和發(fā)布信息的技能，還包括分析、綜合、比較、分類、抽象、概括、推理、類比等科學思維方式和能力，探究式教學要注重培養(yǎng)學生的思維技能和能力。從2011版的《初中科學課標》可以看出，學生對科學探究的理解程度和必須掌握的探究能力是一一對應的。例如:在科學探究的各個環(huán)節(jié)中，學生要“知道科學探究始于問題”“了解猜想和假設(shè)在科學探究中的重要作用”“了解科學探究需要事實與證據(jù)”“認識科學解釋需要基于經(jīng)驗事實、運用科學知識和科學推理”等。相對于科學探究的各種能力而言，“理解”的內(nèi)容更加的豐富。這些內(nèi)容反映了科學知識是如何發(fā)生演變的、為什么會發(fā)生這種演變。加強對科學探究的理解可以有效地指導探究活動的進行，參與探究活動可以促進對科學探究的理解，理解科學探究和進行探究活動兩者的關(guān)系是相輔相成的。

從學習內(nèi)容的角度把握科學探究，是為了讓學生意識到它是一種探索和了解自然的方式，和其它認識自然的方式有所區(qū)別，并且存在著優(yōu)勢和不足。作為學習內(nèi)容，學生要認識到科學知識在一定階段是正確的，但是隨著新證據(jù)的增加，會不斷完善和深入，甚至會發(fā)展變化，[4]從而塑造正確的科學本質(zhì)觀。

(二)作為學習方式的探究

課程標準倡導以探究式學習為主的學習方式。2017年頒布的《小學科學課標》指出:“科學探究是人們探索和了解自然、獲得科學知識的重要方法。”[4]2011年頒布的《初中科學課標》則指出:“通常意義上的科學探究指的是科學家們用以研究自然界并基于此種研究獲得的證據(jù)提出種種解釋的多種不同途徑?？茖W教育中的科學探究則是指學生經(jīng)歷與科學家相似的探究過程，為獲取知識、領(lǐng)悟科學的思想觀念、學習和掌握方法而進行的各種活動?！盵5]學生的探究學習不同于科學家的科學探究，是一種學習活動。探究學習依據(jù)的是科學探究的基本操作規(guī)范，但又不同于科學探究本身。

課程標準中強調(diào)，教師要精心設(shè)計探究問題，問題必須要和學生的探究能力水平相符，在課堂上設(shè)計結(jié)構(gòu)良好、容量合適、既有難度但又可以解決、能激發(fā)學生的探究欲望的問題?？茖W家研究的問題也必須能引發(fā)科學家的探究欲望，但是其探究問題的廣度深度和探究學習的問題不同，接受的指導程度也不相同。課程標準明確強調(diào):科學探究是以事實和證據(jù)來解釋客觀世界，與其它認識世界的方式有著顯著區(qū)別。在課堂上學生也需要借助證據(jù)解釋實驗現(xiàn)象，除了觀察、比較、測量等方法之外，還能從教師那里得到指導，從書籍和媒體網(wǎng)絡(luò)中獲得證據(jù)，學生在尋找證據(jù)的過程中需要更多的幫助，這和科學家的科學探究也是有所區(qū)別的。學生要能將事實與科學知識建立聯(lián)系，也就是要和當前被廣泛承認的科學知識相一致，有別于科學家科學探究的結(jié)果。

而科技博物館的某些展品在某種意義上模擬了科學家的“科學探索實踐”。[6]學生在參觀學習和體驗展品時，可以說就是在進行探究學習，這個特征是學校等正規(guī)教育場所不具備的。展品本身蘊含的探究式學習教育理念，展現(xiàn)了科技博物館作為科普教育基地所特有的教育價值。而科技博物館教育活動的目的則是引導觀眾借助展品模擬科學家的科學探索進行探究式學習。探究作為一種學習方式也恰恰體現(xiàn)了科技博物館的科學教育特征。

(三)作為教學指導理念的探究

從學習內(nèi)容和學習方式界定探究之后，隨之而來的問題是怎樣通過教學促進學生的探究學習。教師和學生在活動中共同探索和認識自然，學生的學習是一種探究，那么教師的教學是否也可以看作是一種探究呢?在教學過程中教師不斷摸索與實踐各種教學策略，最大限度地促進學生的探究式學習。教師要積極嘗試創(chuàng)設(shè)最有利于學生進行探究的學習情境，精心設(shè)計啟發(fā)學生思考的探究問題，引導學生在各個學習環(huán)節(jié)中訓練科學思維，使用多種不同的教學方式。課程標準并沒有給出解決一切問題的具體辦法，只是提出了一些原則性要求。顯然，探究教學不存在最佳的教學策略，正如科學探索的道路一樣永無止境。所以，從教育指導思想上來說，教師的教學和學生的學習都是一種探究過程。

我國科技博物館教育理論研究才剛剛起步，科技博物館領(lǐng)域?qū)τ凇疤骄渴綄W習”的理論探討幾乎是空白，缺乏深入的教育學及有關(guān)學科理論的指導，缺乏對科技博物館教育理論的系統(tǒng)化研究，欠缺創(chuàng)新實踐經(jīng)驗。因此，科技博物館主動對接課標，探究如何提升教育效果也是一種科學探究。

三、“館校結(jié)合”開展探究式教育活動的現(xiàn)狀和特征

科技博物館提供科學教育的重要原則是尊重教育對象的主體地位，提高他們的參與程度，讓其參與到科學發(fā)現(xiàn)的過程中來，重要的是讓其體驗過程，而不是告知結(jié)果。科技博物館通過為學校學生提供教育服務(wù)，讓其參與體會科學探索的樂趣。

目前國內(nèi)很多科技博物館都結(jié)合自身的科普資源和學校展開合作，搭建探究式教育平臺。以重慶科技館為例，自2015年開展館校結(jié)合綜合實踐項目，定位于服務(wù)義務(wù)教育階段的在校師生，依托科技館展教資源，充分發(fā)揮科技館作為非正規(guī)教育機構(gòu)的資源優(yōu)勢，以服務(wù)于科學教育改革、提升學生的科學素養(yǎng)為宗旨，重在激發(fā)興趣，啟迪思維，通過升級科技館教育功能實現(xiàn)館校共贏。

科技館展品有靜態(tài)陳列型、動態(tài)演示型和參與體驗型幾種類型。參與體驗型展品可以為觀眾模擬再現(xiàn)科技實踐的過程，營造探究式的科學情境，[7]例如“手蓄電池”“法拉第的探索”等展項?？萍拣^輔導教師以展品為依托，通過模擬再現(xiàn)科技實踐，引導學生觀察、操作展品，把展品作為科學探究實驗的裝置，讓學生進行自主探究實驗，觀察展品所展示的實驗現(xiàn)象，獨立思考得出結(jié)論，從而獲得“直接經(jīng)驗”。通過系統(tǒng)地開展類似的探究活動，學生不僅能獲取科學知識原理，還能通過了解科學發(fā)展進程加深對于科學技術(shù)與社會關(guān)系的理解，即加深對科學探究的理解，樹立實事求是、大膽質(zhì)疑和勇于探索的科學精神，實現(xiàn)“情感、態(tài)度、價值觀”的教育目標。例如，在“法拉第探索”一課中，輔導教師在引導學生體驗展品發(fā)現(xiàn)電磁效應定律時，還會挖掘法拉第努力奮斗、長期實踐、大膽探索的歷史人文故事吸引學生的注意力，讓學生體會科學的形成以及發(fā)展的本質(zhì)，領(lǐng)會科學精神。

科學知識是科學家針對研究的問題、研究的現(xiàn)象，通過觀察、實驗、歸納等過程，所獲得的可證實的知識。不能只靠猜測、想象和臆斷，必須給出合理的證據(jù)，進行證實，這樣才能被別人接受，這是探究活動和傳統(tǒng)教育活動的不同之處。所以輔導教師在每次的教學過程中引導同學們猜測、想象之后，繼而引導大家尋找證據(jù)來驗證假設(shè)。例如，在“手蓄電池”一課中，展品展示了原電池的工作原理。輔導教師引導學生認識“為什么會產(chǎn)生電流”，這個現(xiàn)象需要三個條件，其中一個條件是要形成閉合回路。針對這個認知目標，輔導教師讓兩名學生手拉手、另一只手握住不同活潑性的金屬；然后放開兩人拉著的手，再各伸出一只手握住不同金屬，分別觀察兩種情況下電流表的偏轉(zhuǎn)情況。輔導教師以展品為依托創(chuàng)造一個類似于科學探究的情境，引導學生觀察、對比具體的實驗現(xiàn)象，即電流表指針的不同偏轉(zhuǎn)，然后以此作為證據(jù)進行對比分析、總結(jié)歸納和抽象概括，進而獲得電流的產(chǎn)生需要閉合回路這個結(jié)論，實現(xiàn)具象思維向抽象思維的轉(zhuǎn)化。

展廳的環(huán)境與學校課堂的環(huán)境之間最大區(qū)別在于:科技館對于很多觀眾來說是一個開放式的休閑場所，抱著學習目的前來參觀的較少，因此外部干擾較多，好的教育活動更加考驗輔導教師對于現(xiàn)場的把控能力和引導能力。輔導教師要精心創(chuàng)設(shè)最有利于學生探究的學習情境，通過組織、設(shè)計，激發(fā)學生學習的興趣，全面調(diào)動學生學習的積極性。在活動中，將魔術(shù)表演、游戲競賽、娛樂等元素融入課程環(huán)節(jié)中，切中學生的興奮點，提高學生的關(guān)注度。例如，在重慶科技館基礎(chǔ)科學展廳開展的“大氣壓強”一課中，輔導教師首先展示了“高腳杯提重物”的魔術(shù)，震撼學生的視覺，同時設(shè)置懸念，引發(fā)疑問:高腳杯為何有如此大的力量呢?讓學生感知大氣壓強的存在，有效推進學生的整體認知。這種具有新異性、迷惑性、困擾性的問題情境創(chuàng)設(shè)，能夠喚起學生的探究動機，使他們對問題展開積極主動的思維活動，同時在發(fā)現(xiàn)問題和解決問題過程中，又能獲得知、情、意的合一。

除此之外，國內(nèi)很多其他科技博物館都在和學校合作開展探究式學習教育活動方面進行了積極探索。如中國科技館建立了動手制作實驗室，廣東科學中心建立科學探究營地，廣西科技館與廣西師范大學合作設(shè)置的“科學探究魅力課堂”，東莞科學技術(shù)博物館與當?shù)刂行W合作建立少年科學院等。[2]

但是由于缺乏系統(tǒng)化的探究式學習理論指導和規(guī)范化的案例開發(fā)，相關(guān)教育人員對于“探究式學習”的實質(zhì)認識不夠深入，不能夠在每個環(huán)節(jié)中充分踐行，教育效果不理想，和歐美國家科學中心的探究式學習教育理論與實踐相比還有很大差距。

四、課程標準為科技博物館教育模式帶來的啟示

(一)探究教學融入科學本質(zhì)教育

科學的本質(zhì)說明，科學探究是科學進步和發(fā)展的一種方式。課程標準把科學探究作為科學教育的主要學習內(nèi)容是由于科學本質(zhì)的要求。倡導以科學探究為主的科學教學，重要目的就是要體現(xiàn)科學的本質(zhì)。科學的本質(zhì)就是探究。科學不僅是一個內(nèi)容豐富的知識體系，它也是人類認識和思考自然世界的具體方法和抽象的思維方式。

目前很多教育活動中采用的探究式教學大部分是“他主式”探究教學，教師在教學過程中過多地干預學生的探究活動，往往把科技制作或科學實驗的方法在活動開始之前就告訴學生，學生僅僅是按部就班，探究教師提出的問題，得出教師想要的結(jié)論，按照規(guī)定動作操作，強調(diào)動手忽略動腦。探究僅僅停留在動手做實驗的層面，學生僅僅實現(xiàn)“做科學”，或者“學科學”，但并未真正“理解科學”。

課程標準中提到，教師在指導學生進行探究式學習時應重視探究活動的各個要素，包括表達、交流、反思、評價等等。從學習內(nèi)容的角度上來說，把握探究時要增進學生對科學探究的理解。因此，在教學過程中，教師要引導學生對科學探究的過程進行反思，展開對科學本質(zhì)內(nèi)容理解的對話。例如，在探究過程中的觀察實驗階段，不僅讓學生學會觀察方法，更重要的是讓他們意識到科學不是憑空的想象，需要證據(jù)的驗證和支持；在交流與討論環(huán)節(jié)，不僅要提高語言表達能力和邏輯思維能力，更要體會到不同思想觀點的相互碰撞對于科學發(fā)展的意義；在依托展品所創(chuàng)設(shè)的探究情境中加入一些科學實驗發(fā)現(xiàn)小故事及科學發(fā)展史的背景材料，讓學生理解科學知識并非永恒不變，而是會隨著認識的增加而發(fā)展變化。科學探究是帶有創(chuàng)造性和主觀性的活動，科學反映了社會的需求，科學家也會受到個人經(jīng)歷和社會文化的影響。有學者研究表明，學習一些科學史可以使學生們更好地了解科學的本質(zhì)以及科學本身。[7]總之，現(xiàn)有的教育活動設(shè)計要在這一點上得到補充和完善，避免探究的淺層化。

(二)強調(diào)問題是探究學習的核心與載體

探究式學習作為一種學習方式，模擬了科學家的科學探究實踐，依據(jù)科學探究的操作規(guī)范，但又不同于真實的科學探究。課程標準提到:“科學教育中的科學探究則是指學生經(jīng)歷與科學家相似的探究過程，為獲取知識、領(lǐng)悟科學的思想觀念、學習和掌握方法而進行的各種活動”。探究式學習相對于傳統(tǒng)的學習方式有鮮明的特征:探究式學習主張學生親自參與到學習、獲取新知的過程中，探究式學習具有主動性；在探究式學習過程中，學生需要對一系列的問題進行思考，因此，探究式學習具有問題性，也就是說探究式學習是一種問題解決型學習方式。

課程標準強調(diào)探究式學習要精心設(shè)計探究問題，設(shè)計的探究問題要結(jié)構(gòu)良好、容量合適，有助于學生科學思維的發(fā)展?！皢栴}”是青少年產(chǎn)生新觀點、新知識、新方法的種子。教育活動中好的問題格外重要，能夠激發(fā)學生強烈的探究意愿，引導其進行反思性探索，深化認知，具有啟發(fā)性、開放性和趣味性。

科技博物館有很多引發(fā)學生認知沖突的展品，為學生創(chuàng)造了良好的學習情境，如“錐體上滾”“傾斜小屋”“離心現(xiàn)象”“方輪車”等。科技博物館沒有教學時間、教學任務(wù)和空間的限制，學生在恰當問題的引導下可以在輕松的氛圍中展開充分的探究、互動、交流和思考。除了展品之外，還可以通過實驗室材料、特效影片等設(shè)置問題。問題是探究的核心與載體，教育活動可以運用問題來設(shè)計活動環(huán)節(jié)，確定活動思路和方向，運用問題引導學生從一個階段過渡到另外一個階段。

問題也是探究的起點，具有開放性和彈性，探究的問題答案并不是唯一的。幾乎各種教育活動都離不開問題式引導，在科技博物館教育中，需要廣大科學教育工作者更新教育觀念，不斷探索改善教育方法，注重培養(yǎng)學生的問題意識，只有關(guān)注問題，才能讓學生自主學習。

(三)教師扮演“探究者”角色

科技博物館屬于非正規(guī)教育場所，輔導教師要開展一場真正的“探究”式活動，首先要明確“探究式學習”的含義。在策劃探究式教育活動時，選擇合適的展品非常重要。科技博物館的觀眾類型多樣，包括家庭、學生團體、旅游團體、專業(yè)人士等?？茖W教師在確定合適的展品和活動受眾之后，要明確活動要達到的目的。一個比較成熟的探究式教育活動，需要大量的準備工作，確定活動流程，站在參與者的角度對比、分析和驗證。輔導教師應該根據(jù)每位活動參與者不同的年齡知識背景來調(diào)整教學的切入點，把控各個活動環(huán)節(jié)。

科技博物館展廳參觀環(huán)境有別于課堂內(nèi)的封閉式探究教學環(huán)境，不可控因素較多。因此，科技博物館探究式教育活動對于科學輔導教師的教學組織方式、引導方式要求更高，也要求學生對活動有更高的持續(xù)關(guān)注性。通過活動開展次數(shù)的增加，科學輔導教師要不斷地歸納和總結(jié)每次的活動經(jīng)驗，思考、對比、驗證和分析，不斷調(diào)整活動的形式和內(nèi)容，提升活動效果。

科技博物館科學教師在探究式教育活動中扮演了重要角色，這種不斷促進學生探究式學習的教學過程也是一種探究過程。

[1]王影.靈活有效地開展地理“探究式教學”[J].大連教育學院學報，2007，23(4):57.

[2]徐士斌.科普場館應在探究式科學教育方面發(fā)揮引領(lǐng)和示范作用[C]//以科學發(fā)展的新視野，努力創(chuàng)新科技教育—2016中國科協(xié)年會論文集.

[3]韋鈺，P.Rowell.探究式科學教育教學指導[M].北京:教育科學出版社，2005:51.

[4]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育小學科學課程標準[S].北京:北京師范大學出版社，2017:3.

[5]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育初中科學課程標準[S].北京:北京師范大學出版社，2011:13.

[6]朱幼文.科技館教育的基本屬性與特征[C]//以科學發(fā)展的新視野，努力創(chuàng)新科技教育—2016中國科協(xié)年會論文集.

[7]美國科學促進協(xié)會.科學素養(yǎng)的基準[M].中國科學技術(shù)協(xié)會譯.北京:科學普及出版社，2001:4.

Compliance with the Curriculum Standards，Strengthening the Inquiry Learning，Improving the Capacity——The Enlightenment of Science Curriculum Standards Applied in Science and Technology Museums

Wang Xueying Gao Jun

In 1996，the United States proposed the concept of“inquiry as the core of science education”in“the National Science Education Standards(NSES)”，and then China began to pay much attention to the“Inquiry Learning”，which represented in its science curriculum standards.It has become one of the prominent characteristics of the science education reform recently.There are detailed description of inquiry in the newly enacted“compulsory education primary school science curriculum standards”in China.This article interprets it from three aspects of the content of study，the way of learning and the guiding principle of teaching.The significance in introducing inquiry to science and technology museums is discussed in details.In addition，it elaborates the enlightenment of inquiry as the core of science education in science and technology museums.

science curriculum standards，scientific inquiry，science and technology museums education，enlightenment

①王雪穎:重慶科技館館員；研究方向:科學傳播和教育活動開發(fā)；通訊地址:重慶科技館，重慶市江北區(qū)江北城文星門街7號；郵編:40002；Email:1192647152＠qq.com； 高 軍，重慶科技館館長；研究方向:科普產(chǎn)業(yè)與科學傳播，Email:7961318＠qq.com。