劉丹丹

2020年10月，教育部、國(guó)家文物局聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于利用博物館資源開展中小學(xué)教育教學(xué)的意見》(文物博發(fā)[2020]30號(hào))，其中明確指出：“結(jié)合中小學(xué)生認(rèn)知規(guī)律和學(xué)校教育教學(xué)需要，充分挖掘博物館資源，研究開發(fā)自然類、歷史類、科技類等系列活動(dòng)課程，豐富學(xué)生知識(shí)，拓展學(xué)生視野?！盵1]博物館作為青少年校外教育的重要場(chǎng)所，具有典藏資源豐富、情境式體驗(yàn)、活動(dòng)形式多樣、寓教于樂等諸多優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外備受推崇的STEM教育理念因其項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、跨學(xué)科思想等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于博物館科普教育活動(dòng)中。國(guó)內(nèi)的博物館教育工作者在將STEM教育理念融入博物館課程設(shè)計(jì)方面做了許多的研究和實(shí)踐，馮子?jì)梢浴靶∏蚵贸讨嗌佟闭n程為例探討了STEM教育理念下科技館依托展品開展教育活動(dòng)的意義、特點(diǎn)及其一般規(guī)律[2]；左什等以“鐵路背后的科學(xué)”展教活動(dòng)為例研究了STEM教育理念對(duì)于科技博物館展品教育活動(dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐的積極意義[3]。研究成果中大多是針對(duì)單個(gè)課程的設(shè)計(jì)研究，系列化、主題性課程設(shè)計(jì)的案例較少。

上海中國(guó)航海博物館(以下簡(jiǎn)稱“中海博”)作為我國(guó)首個(gè)國(guó)家級(jí)航海類一級(jí)博物館，肩負(fù)著“弘揚(yáng)航海文化、傳播華夏文明”的重要使命。青少年是博物館傳播航海文化和科技的重要群體，設(shè)計(jì)開發(fā)基于STEM理念的航海主題博物館系列課程是面向青少年開展航海教育的一種有效途徑。本文將從STEM教育理念融入博物館教育的必要性、航海主題系列博物館課程開發(fā)思路、課程案例解析、課程實(shí)施的難點(diǎn)反思等四個(gè)方面探討如何將STEM教育理念應(yīng)用于博物館課程設(shè)計(jì)實(shí)踐中。

一、STEM理念融入博物館教育的必要性

(一) STEM教育與博物館教育的共性

1. 跨學(xué)科內(nèi)容

STEM是科學(xué)(Science)、技術(shù)(Technology)、工程(Engineering)與數(shù)學(xué)(Mathematics)英文首字母的簡(jiǎn)稱[4]，是一種以項(xiàng)目學(xué)習(xí)、問(wèn)題解決為導(dǎo)向的課程組織方式，它將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等學(xué)科有機(jī)地融為一體，強(qiáng)調(diào)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。中海博是一家專題性的博物館，其主題“航海”是一個(gè)交叉性、綜合性、應(yīng)用性的學(xué)科，涉及船舶工程、海洋科學(xué)、深?？瓶肌⑺驴脊?、航海歷史、航海技術(shù)、船舶導(dǎo)航等多個(gè)領(lǐng)域，本身就融合了歷史、工程、地理、數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、自然、科學(xué)等多個(gè)學(xué)科，與STEM教育理念的跨學(xué)科特點(diǎn)不謀而合。

2. 探究性學(xué)習(xí)

STEM教育強(qiáng)調(diào)協(xié)作探究式的學(xué)習(xí)方法，注重復(fù)雜性學(xué)習(xí)過(guò)程中深度學(xué)習(xí)的發(fā)生，旨在培養(yǎng)青少年深度思考能力和科學(xué)探究精神。而博物館里的藏品、科技展品都與科學(xué)探究密切相關(guān)，不論是文史類博物館中的青銅器、瓷器，還是科技類博物館中的標(biāo)本、化石、機(jī)械、工具，它們或是科學(xué)考察、科學(xué)研究(包括考古)的對(duì)象，或是科技發(fā)明的產(chǎn)物，都記錄了科學(xué)探究的過(guò)程與信息。將“科學(xué)家們以科研為目的的科學(xué)探究實(shí)踐”轉(zhuǎn)化為“觀眾以學(xué)習(xí)為目的的科學(xué)探究實(shí)踐”，是博物館踐行當(dāng)前“像科學(xué)家探究科學(xué)一樣學(xué)習(xí)科學(xué)”和“基于實(shí)踐的探究式學(xué)習(xí)”先進(jìn)教育理念的重要方式[5]。2015年，誕生于中國(guó)科協(xié)青少年科技中心“科技館活動(dòng)進(jìn)校園”項(xiàng)目調(diào)研計(jì)劃的《科技場(chǎng)館基于展品的教育活動(dòng)項(xiàng)目調(diào)研報(bào)告》也指出：“科技博物館基于展品教育活動(dòng)的特征定位是：基于展品的體驗(yàn)式、探究式、多樣化學(xué)習(xí)”[6]。中海博內(nèi)既有展示古今航海歷史演變的“航海歷史館”，也有展示現(xiàn)代船舶科技成就的“船舶館”，是一家兼具“文史”和“科技”雙重屬性的博物館，應(yīng)用STEM教育理念開展探究性教育活動(dòng)是順應(yīng)當(dāng)前科學(xué)教育發(fā)展趨勢(shì)和響應(yīng)社會(huì)教育需求的必要之舉。

3. 實(shí)踐性學(xué)習(xí)

朱幼文提出：“如果沒有‘實(shí)踐’，‘探究’就缺乏根基；如果沒有‘探究’，‘實(shí)踐’就喪失了意義；如果沒有‘基于實(shí)踐的探究式學(xué)習(xí)’，STEM教育就失去了靈魂。”[7]可見，實(shí)踐性是STEM教育的核心要素之一。筆者充分認(rèn)同這一觀點(diǎn)，實(shí)踐力作為個(gè)人最基本的行為能力，在任何情況下都不可或缺。實(shí)踐性學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的接受和內(nèi)化過(guò)程是一種體驗(yàn)的過(guò)程。從教材中獲得的書本知識(shí)是間接經(jīng)驗(yàn)，從實(shí)踐中得來(lái)的直接經(jīng)驗(yàn)是實(shí)現(xiàn)間接經(jīng)驗(yàn)的“內(nèi)化”并構(gòu)建知識(shí)體系的最有效方式[8]。中海博中所收藏和展示的航海儀器、設(shè)備、船舶等，都曾用于航海探索和實(shí)踐，而博物館應(yīng)用這些航海器具所開展的教育活動(dòng)，都是讓觀眾真實(shí)模擬、體驗(yàn)航海，觀眾使用這些器具所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)探究、工程制作，也都是在解決航海實(shí)踐中所遇到的問(wèn)題。因此，觀眾在這些教育活動(dòng)中所進(jìn)行的探究式學(xué)習(xí)，不是“從書本到書本”的“偽探究”，而是“基于實(shí)踐的探究”。

“跨學(xué)科”“探究”“實(shí)踐”不僅是STEM教育與博物館教育的共通之處，還反映了當(dāng)前社會(huì)、國(guó)家對(duì)于科技人才和公眾科學(xué)素養(yǎng)的需求，是當(dāng)代科學(xué)教育改革的著力點(diǎn)。教育已成為當(dāng)代博物館的首要目的和首要職能，科技類博物館更是如此?？萍碱惒┪镳^的科學(xué)教育必然要吻合社會(huì)、國(guó)家的需求，也要融入整個(gè)科學(xué)教育發(fā)展的潮流。因此，開展以“跨學(xué)科”“探究”“實(shí)踐”為特征的STEM教育，是博物館響應(yīng)上述需求、融入上述潮流、履行自身職能、實(shí)現(xiàn)自身價(jià)值的重要舉措之一[7]。

(二) 博物館教育活動(dòng)現(xiàn)狀

近年來(lái)，隨著館校合作、研學(xué)旅行等面向青少年的教育項(xiàng)目陸續(xù)開展，博物館與中小學(xué)的聯(lián)系日趨增強(qiáng)，博物館資源惠及青少年的覆蓋面日益增大，但館校雙方深度合作，共同開發(fā)并實(shí)施拓展型、研究型教育產(chǎn)品的能力和力度還有待進(jìn)一步提升。以中海博為例，面向青少年的教育活動(dòng)大多為“參觀講解+手工制作”。其中，參觀講解以講解員單向灌輸式為主，偏向旅游式參觀，特別是在大客流(春秋游)情況下，呈現(xiàn)出粗線條、碎片化、淺層次的特點(diǎn)，深度學(xué)習(xí)的發(fā)生幾乎為零。加之博物館展陳的局限性，展品信息往往只有較為簡(jiǎn)單淺顯的銘牌說(shuō)明，青少年能獲取并吸收的知識(shí)信息極為有限和零散，對(duì)航海相關(guān)科學(xué)原理的過(guò)程、環(huán)境及其應(yīng)用方式都未能很好地理解，對(duì)于船舶工程領(lǐng)域的知識(shí)也未能較好掌握，進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)的興趣未能有效激發(fā)，博物館的教育功能未能充分發(fā)揮。這種“走馬觀花、蜻蜓點(diǎn)水”式的博物館學(xué)習(xí)已不適應(yīng)新時(shí)代學(xué)生對(duì)校外拓展教育的需求，特別是新中考改革后，更加重視培養(yǎng)全面復(fù)合型人才，注重學(xué)生的獨(dú)立思考、深入探究、創(chuàng)新創(chuàng)造、問(wèn)題解決的能力。

因此，博物館“大學(xué)?！苯逃δ艿某浞职l(fā)揮亟需系列化探究性課程的加碼助力，而將STEM教育理念應(yīng)用于博物館課程或教育活動(dòng)的設(shè)計(jì)開發(fā)則是彌補(bǔ)展陳局限性、拓展博物館學(xué)習(xí)方式、提升當(dāng)前博物館教育的一種有效途徑。

二、航海主題系列博物館課程開發(fā)思路

中海博立足于STEM教育理念，以“跨學(xué)科”“探究”“實(shí)踐”為核心，結(jié)合館藏文物和科技展項(xiàng)資源，設(shè)計(jì)開發(fā)了“未來(lái)航海家STEM系列課程”。該系列課程聚焦航?？茖W(xué)和技術(shù)，緊密結(jié)合青少年校內(nèi)教育，致力于青少年創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和科學(xué)素養(yǎng)的提升。

(一) 開發(fā)原則

1. 跨學(xué)科內(nèi)容原則

課程開發(fā)應(yīng)立足STEM教育理念，篩選館內(nèi)融合多學(xué)科知識(shí)的展品或主題線路，設(shè)計(jì)STEM學(xué)習(xí)過(guò)程，鼓勵(lì)學(xué)生應(yīng)用多學(xué)科的知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題。

2. 探究性學(xué)習(xí)原則

課程設(shè)計(jì)應(yīng)以學(xué)生自主探究為主、教師引導(dǎo)為輔，通過(guò)問(wèn)題、任務(wù)設(shè)計(jì)鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)參與科學(xué)探究的一般過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生的提問(wèn)能力、合作意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)，親身感受真實(shí)的探究活動(dòng)以獲得直接經(jīng)驗(yàn)。

3. 實(shí)踐性學(xué)習(xí)原則

課程學(xué)習(xí)過(guò)程應(yīng)避免灌輸填鴨式，側(cè)重“做中學(xué)”，通過(guò)博物館實(shí)地參觀、科技互動(dòng)展項(xiàng)模擬、實(shí)驗(yàn)探究、工程制作等環(huán)節(jié)設(shè)置，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的眼、耳、手、口、鼻，使學(xué)生在不實(shí)踐的過(guò)程中認(rèn)識(shí)問(wèn)題、解決問(wèn)題。

4. 情境式學(xué)習(xí)原則

課程應(yīng)運(yùn)用“情境教學(xué)法”，通過(guò)講故事、做游戲、猜謎語(yǔ)、角色扮演、觀看影視或戲劇等方法，引發(fā)好奇、疑問(wèn)、驚異等情感，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)或探究的欲望，營(yíng)造一個(gè)為學(xué)生進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)的“實(shí)踐場(chǎng)”，使所學(xué)的知識(shí)或技能“在哪里用，就在哪里學(xué)”[5]。

5. 圍繞館藏原則

館藏是博物館的基礎(chǔ)，是設(shè)計(jì)開發(fā)課程、教育活動(dòng)、文創(chuàng)產(chǎn)品的第一“原料”。課程開發(fā)須以館藏為第一教學(xué)資源，為青少年探究性學(xué)習(xí)創(chuàng)建實(shí)物情境，這也是博物館教育有別于校內(nèi)教育的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

6. 結(jié)合校內(nèi)教育原則

課程內(nèi)容設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮目標(biāo)群體的特點(diǎn)，根據(jù)教學(xué)對(duì)象作學(xué)情分析，對(duì)接校內(nèi)《課程標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行“知識(shí)與技能”“過(guò)程與方法”“情感、態(tài)度、價(jià)值觀”等教學(xué)目標(biāo)的設(shè)定，以及教學(xué)策略、評(píng)估方法的制定[9]。通過(guò)在課程中鏈接校內(nèi)相關(guān)知識(shí)內(nèi)容調(diào)動(dòng)學(xué)生的基礎(chǔ)認(rèn)知，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，普及航海文化和科技的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)校內(nèi)教育的補(bǔ)充、拓展和延伸。

(二) “未來(lái)航海家STEM系列課程”開發(fā)思路

1. 課程定位

該系列課程主要面向小學(xué)四年級(jí)至初中學(xué)齡段青少年，以博物館的特色“航?！睘橹黝}，使學(xué)生整合科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等多學(xué)科的知識(shí)解決問(wèn)題，體驗(yàn)與真實(shí)生活相符合的情境；課程以項(xiàng)目為引領(lǐng)，學(xué)生以自主、合作、探究的方式開展學(xué)習(xí)，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作能力和實(shí)踐能力；課程設(shè)計(jì)鼓勵(lì)項(xiàng)目解決方案的多樣化，充分激發(fā)學(xué)生的興趣及創(chuàng)新能力，滿足他們的個(gè)性化發(fā)展需求。

2. 課程開發(fā)路徑

筆者通過(guò)對(duì)“未來(lái)航海家”STEM系列課程開發(fā)全過(guò)程的梳理，總結(jié)了該課程設(shè)計(jì)開發(fā)的具體路徑(見圖1)。

圖1 “未來(lái)航海家STEM系列課程”開發(fā)路徑

具體說(shuō)明如下：

(1) 博物館STEM學(xué)習(xí)主題篩選：以“跨學(xué)科”“探究”“實(shí)踐”三大核心思想為準(zhǔn)則，對(duì)館內(nèi)航海歷史館、船舶館、海員館、航海與港口館、軍事航海館、海事與海上安全館六大常設(shè)展廳進(jìn)行內(nèi)容梳理，篩選符合STEM學(xué)習(xí)特點(diǎn)的主題。其中，古船的建造、船舶的結(jié)構(gòu)、船員的技能、船舶導(dǎo)航和船的航行五大主題融合多學(xué)科知識(shí)，涉及海洋科學(xué)、航海技術(shù)、船舶工程、數(shù)學(xué)測(cè)量計(jì)算等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，可通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究、工程制作等帶領(lǐng)學(xué)生真實(shí)認(rèn)識(shí)體驗(yàn)航?？萍?，解鎖航海技能。

(2) 梳理知識(shí)點(diǎn)：中海博在館校合作項(xiàng)目實(shí)施初期，曾對(duì)上海市中小學(xué)課本中有關(guān)航海的內(nèi)容進(jìn)行了梳理查找，共有1000多處，已形成清單目錄，供分眾化課程或教育活動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)參考。研發(fā)團(tuán)隊(duì)根據(jù)該課程學(xué)齡段定位，參考校內(nèi)航海知識(shí)點(diǎn)清單，對(duì)篩選的五大主題進(jìn)一步明確、分解每個(gè)主題涉及的知識(shí)點(diǎn)。最終將每個(gè)主題細(xì)分為4個(gè)子課程，共20個(gè)子課程。

(3) 鏈接相關(guān)展品：根據(jù)每個(gè)子課程的知識(shí)點(diǎn)鏈接館內(nèi)相關(guān)展品，形成每個(gè)子課程的“博物館探秘”參觀學(xué)習(xí)路線，并組織人員對(duì)涉及的展品逐一進(jìn)行圖像采集、基礎(chǔ)資料研究分析，以形成重要的課程教學(xué)圖片、基礎(chǔ)資源。

(4) 確定教學(xué)目標(biāo)：課程編寫團(tuán)隊(duì)包括館內(nèi)教育專員和校內(nèi)中小學(xué)一線教師，雙方通力合作、互為補(bǔ)充、相互融合，充分結(jié)合博物館教育和校內(nèi)教育的訴求，共同確定每個(gè)子課程的知識(shí)、方法、情感等多個(gè)教學(xué)目標(biāo)。因此，課程的教學(xué)目標(biāo)不僅適配目標(biāo)人群的基礎(chǔ)認(rèn)知，同時(shí)涵蓋博物館宣傳航海文化、傳播航海科技的目的，也包含博物館和學(xué)校共同的愛國(guó)主義教育、文化自信教育等目的。

(5) 制定教學(xué)方法：根據(jù)STEM學(xué)習(xí)特點(diǎn)，課程采用“PBL教學(xué)法”和“5E教學(xué)法”相結(jié)合的方法，設(shè)計(jì)9個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)：情境引入、博物館探秘、思考與討論、分工與合作、設(shè)計(jì)與創(chuàng)造、選材與制作、測(cè)試與改進(jìn)、交流與評(píng)價(jià)、知識(shí)加油站。

(6) 編寫課程內(nèi)容：組織博物館教育專員和中小學(xué)教師聯(lián)合編寫課程教案、學(xué)習(xí)單，設(shè)計(jì)配套材料包，制作課件、音視頻等教學(xué)資源。其中，課程教案初稿完成后組織了航海史、海洋科學(xué)、船舶工程等多個(gè)相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的高校專家學(xué)者對(duì)該課程進(jìn)行了多方位的審核，以確保知識(shí)點(diǎn)表述準(zhǔn)確無(wú)誤；每個(gè)子課程的配套材料包設(shè)計(jì)也經(jīng)歷了多次樣品設(shè)計(jì)、測(cè)試、改進(jìn)過(guò)程，以保證質(zhì)量和安全。

(7) 課程實(shí)施與評(píng)估：該課程在正式對(duì)外實(shí)施前進(jìn)行了多次測(cè)試，首先借用館校合作平臺(tái)中面向教師的子項(xiàng)目“博老師研習(xí)會(huì)”對(duì)中小學(xué)教師進(jìn)行為期3天的STEM課程專題培訓(xùn)，讓中小學(xué)一線教師率先體驗(yàn)課程，并就課程如何實(shí)施推廣進(jìn)行研討。后期還組織學(xué)生來(lái)館體驗(yàn)課程，并采用觀察法、問(wèn)卷法、訪談法等多種評(píng)價(jià)方法對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果、喜好度、滿意度進(jìn)行評(píng)價(jià)，以進(jìn)一步科學(xué)地完善并提升課程。

3. 課程內(nèi)容

該系列課程設(shè)置5大主題，每個(gè)主題包含4個(gè)子課程，共計(jì)20個(gè)子課程。每個(gè)子課程配套專屬材料包，單個(gè)課程時(shí)長(zhǎng)為2小時(shí)。各子課程相互獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)，可作為單個(gè)課程面向公眾招募實(shí)施，可按主題進(jìn)行子課程組合開展STEM夏令營(yíng)活動(dòng)，也可將整個(gè)系列課程作為拓展課程納入校內(nèi)計(jì)劃，按學(xué)期實(shí)施，該系列課程具有較高的靈活性和可操作性。具體課程內(nèi)容框架如下(見表1)。

表1 “未來(lái)航海家STEM系列課程”內(nèi)容框架

三、航海主題STEM課程設(shè)計(jì)解析——以“渡河的工具”子課程為例

下文以“建造古船”主題中的“渡河的工具”子課程為例，探討“跨學(xué)科”“探究”“實(shí)踐”三個(gè)STEM教育核心理念在課程設(shè)計(jì)與實(shí)施中的具體應(yīng)用。

(一) 課程概述

“渡河的工具”子課程對(duì)接小學(xué)自然課中“制作小帆船”的教學(xué)內(nèi)容，綜合利用博物館中航海歷史館展區(qū)的相關(guān)展品、場(chǎng)景、視頻等教學(xué)資源，以展區(qū)探究、設(shè)計(jì)制作、實(shí)驗(yàn)探究等形式為主，讓學(xué)生探究物體沉浮的原因以及影響浮力的因素，并進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，動(dòng)手制作一個(gè)可以渡河的工具。課程實(shí)現(xiàn)了跨學(xué)科的整合，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在課程中的深度參與、科學(xué)探究的主體地位，注重學(xué)生創(chuàng)新能力和科學(xué)精神的培養(yǎng)。

(二) 課程資源

1. 課程實(shí)施地點(diǎn)：航海夢(mèng)工坊(一個(gè)集教室、多媒體、手工制作、實(shí)驗(yàn)探究等功能于一體的活動(dòng)室)、博物館航海歷史館展區(qū)。

2. 參與人數(shù)：采用小班制，每班20人，分為5組，每組4人。

3. 課程資源包：課程PPT、博物館探秘學(xué)習(xí)單、STEM學(xué)習(xí)材料包、常用輔助工具包、測(cè)試水槽、知識(shí)加油站線上科普文章等。其中，STEM學(xué)習(xí)材料包內(nèi)含氣球、小木棒、皮筋、方糖、珍珠棉、KT板、200ml礦泉水瓶等；常用輔助工具包內(nèi)含剪刀、膠水、風(fēng)扇、美工刀、尺子等。

(三) 課程設(shè)計(jì)

1. 情境引入(10分鐘)。通過(guò)PPT展示一個(gè)插畫故事進(jìn)行課程的導(dǎo)入，故事主要內(nèi)容為：“暑假，江小宇跟著爺爺回到鄉(xiāng)村老家。連日暴雨，村口小河的河水不斷上漲，河上唯一的一座浮橋被沖走了。村民們新鮮采摘的水果無(wú)法運(yùn)輸出去售賣，大家都非常著急。請(qǐng)你們和江小宇一起想想辦法，幫助村民利用現(xiàn)有的工具渡河，將水果運(yùn)到鎮(zhèn)上售賣?！闭n程一開始，通過(guò)“講故事”的形式創(chuàng)設(shè)“問(wèn)題+任務(wù)”情境，為學(xué)生營(yíng)造了一個(gè)從實(shí)踐中探究和學(xué)習(xí)航海知識(shí)與技能的“實(shí)踐場(chǎng)”，引導(dǎo)學(xué)生在真實(shí)情境中學(xué)習(xí)、體驗(yàn)、探究和運(yùn)用航海知識(shí)與技能[5]。

2. 博物館探秘(20分鐘)。學(xué)生帶著學(xué)習(xí)單進(jìn)入博物館“航海歷史館”展區(qū)開展探究學(xué)習(xí)，通過(guò)對(duì)羊皮筏子、竹筏、獨(dú)木舟、木板船、徐福石碑等展品的觀察和學(xué)習(xí)，認(rèn)識(shí)古人是如何利用自然界的各種具有浮力的物體或材料橫渡江河的，思考古代各種航渡工具的特點(diǎn)，了解中國(guó)古代著名的航海人物和航海事件。

3. 思考與討論(10分鐘)。教師簡(jiǎn)要介紹STEM學(xué)習(xí)材料包的構(gòu)成，通過(guò)鏈接學(xué)生校內(nèi)知識(shí)(浮力的定義、自然課上制作的小帆船)引導(dǎo)學(xué)生怎樣利用配套材料制作渡河工具，啟發(fā)學(xué)生思考什么樣的設(shè)計(jì)能讓渡河工具又穩(wěn)又快。學(xué)生開展思考與討論，思考材料包中哪些材料能浮在水面上并且防水，渡河工具的各個(gè)部件如何相互連接和固定，渡河工具又如何在水中前進(jìn)等問(wèn)題。

4. 分工與合作(5分鐘)。學(xué)生以小組為單位自行進(jìn)行任務(wù)分工，明確每位成員在后續(xù)STEM學(xué)習(xí)中的任務(wù)和職責(zé)，該環(huán)節(jié)注重培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力。

5. 設(shè)計(jì)與創(chuàng)造(15分鐘)。小組協(xié)作，利用材料包里的材料設(shè)計(jì)渡河工具，畫出渡河工具的設(shè)計(jì)圖，寫出制作的具體步驟。

6. 選材與制作(30分鐘)。根據(jù)小組的設(shè)計(jì)，選擇材料包中合適的材料制作渡河工具，并記錄遇到的問(wèn)題和解決方法。

7. 測(cè)試與改進(jìn)(20分鐘)。學(xué)生按照測(cè)試要求對(duì)制作的渡河工具進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試要求包括：渡河工具的大小不能超過(guò)限定大小；用電風(fēng)扇模擬自然風(fēng)；渡河工具能夠運(yùn)載6塊方糖(模擬水果)順利渡河，同時(shí)方糖不被水浸濕。記錄測(cè)試結(jié)果，如需改進(jìn)，分析并記錄存在的問(wèn)題、改進(jìn)設(shè)計(jì)的方案和改進(jìn)后測(cè)試的結(jié)果。

8. 交流與評(píng)價(jià)(10分鐘)。該環(huán)節(jié)重在鼓勵(lì)學(xué)生大膽交流分享，提出課程參與過(guò)程中的困難和疑惑。各小組分別介紹各自設(shè)計(jì)的渡河工具是否成功渡河。在創(chuàng)造的過(guò)程中，經(jīng)歷了哪些困難，遇到了哪些困惑。其他小組是否也遇到了同樣的問(wèn)題？等等。

課程的評(píng)價(jià)為形成性評(píng)價(jià)，采用小組自評(píng)和互評(píng)相結(jié)合的方式進(jìn)行，側(cè)重評(píng)價(jià)學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中的表現(xiàn)，考察學(xué)生課程參與過(guò)程中的專注度、參與度、團(tuán)隊(duì)合作、創(chuàng)意設(shè)計(jì)、實(shí)踐操作、語(yǔ)言表達(dá)等多方面的綜合能力，具體評(píng)價(jià)量表如下(見表2)。

表2 “渡河的工具”子課程評(píng)價(jià)量表

9. 知識(shí)加油站。該環(huán)節(jié)是對(duì)本課程知識(shí)內(nèi)容的鞏固、拓展和延伸，采用線上推送科普文章的形式進(jìn)行，旨在進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生興趣，引發(fā)學(xué)生課程參與后更深層次的思考，提升學(xué)生對(duì)古人智慧、科學(xué)探究精神等情感性的認(rèn)知和感悟。

(四) 課程STEM學(xué)習(xí)特點(diǎn)解析

該課程以學(xué)生自主探究為主、教師引導(dǎo)為輔，學(xué)習(xí)過(guò)程涉及數(shù)學(xué)測(cè)量、科學(xué)探究、工程制作、船舶技術(shù)、航海歷史等多個(gè)學(xué)科，注重學(xué)生綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培育，鼓勵(lì)設(shè)計(jì)制作方案的多樣性和獨(dú)創(chuàng)性，可以說(shuō)是深度融合STEM教育理念的一種有效實(shí)踐?！翱鐚W(xué)科”“探究”“實(shí)踐”三大核心理念在課程設(shè)計(jì)中的體現(xiàn)具體如下：

1. 跨學(xué)科內(nèi)容

課程中的跨學(xué)科內(nèi)容(見表3)分布于課程全過(guò)程，其中既有浮力、材料特性相關(guān)的科學(xué)知識(shí)，也包含如何使渡河工具防水和前進(jìn)的技術(shù)知識(shí)，還需要學(xué)生應(yīng)用工程學(xué)、數(shù)學(xué)知識(shí)動(dòng)手制作出一個(gè)渡河工具。而且，多學(xué)科的知識(shí)并非獨(dú)立組合在課程實(shí)踐中，而是深度融合于課程的學(xué)習(xí)過(guò)程中，例如在“選材與制作”環(huán)節(jié)中，學(xué)生需要調(diào)動(dòng)多學(xué)科的知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)制作，既要考慮哪些材料能浮在水面上，材料是否防水，如果不防水，可以采用何種方法使其疏水，也要思考優(yōu)選的材料如何組合連接牢固并且不能超過(guò)限定的尺寸大小等等，跨學(xué)科特點(diǎn)深入其中。

表3 課程中的跨學(xué)科內(nèi)容

2. 探究性學(xué)習(xí)

該課程中博物館探秘、思考與討論、選材與制作、測(cè)試與改進(jìn)等環(huán)節(jié)都融合了“發(fā)現(xiàn)問(wèn)題—提出假設(shè)—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證—解決問(wèn)題”的思想和過(guò)程。例如在“測(cè)試與改進(jìn)”環(huán)節(jié)中，學(xué)生制作的渡河工具可能會(huì)出現(xiàn)不防水、傾斜、在風(fēng)力作用下容易側(cè)翻、不穩(wěn)定、無(wú)法成功渡河等各種各樣的問(wèn)題，學(xué)生不斷地遇到問(wèn)題、思考問(wèn)題、提出假設(shè)、做出改進(jìn)、實(shí)驗(yàn)測(cè)試，如此循環(huán)往復(fù)，最后制作出可以成功渡河的工具。其實(shí)這就是科學(xué)探究的過(guò)程，也是學(xué)生不斷拓展認(rèn)知，提升問(wèn)題解決能力，塑造科學(xué)精神、探究精神、創(chuàng)新精神的過(guò)程。

3. 實(shí)踐性學(xué)習(xí)

從博物館探秘到設(shè)計(jì)與創(chuàng)造，到選材與制作，再到測(cè)試與改進(jìn)，課程全過(guò)程都是學(xué)生自主合作探究、親身實(shí)踐體驗(yàn)的過(guò)程。學(xué)生在博物館的真實(shí)情境中，通過(guò)觀察、動(dòng)手實(shí)操認(rèn)識(shí)浮力，了解中國(guó)古代航渡工具的發(fā)展和演變，并與同伴合作制作出成功渡河的工具。學(xué)習(xí)過(guò)程不同于以往校內(nèi)教育中從書本到書本的灌輸式傳輸，而是學(xué)生通過(guò)自主實(shí)踐獲得直接經(jīng)驗(yàn)，在“做中學(xué)”，即在動(dòng)手做的過(guò)程中將書本上的“間接經(jīng)驗(yàn)”“直接經(jīng)驗(yàn)化”[10]。學(xué)生在實(shí)踐中運(yùn)用所學(xué)知識(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，掌握探究問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法，才有可能掌握新方法、新理論。通過(guò)實(shí)踐，學(xué)生與實(shí)際生活的距離越來(lái)越近，在實(shí)踐操作中體驗(yàn)生活，品味生活[11]，科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新精神也在實(shí)踐探索中不斷建立和完善。

四、課程實(shí)施的難點(diǎn)反思

(一) STEM師資力量薄弱

STEM課程教學(xué)不同于以往傳統(tǒng)校內(nèi)教育的單科、單向傳輸式教學(xué)模式，強(qiáng)調(diào)多學(xué)科的融合和學(xué)生自主探究學(xué)習(xí)，課堂中師生的主體地位和職能發(fā)生轉(zhuǎn)變，教師不再是課程的唯一主體，而是以引導(dǎo)、指導(dǎo)的角色輔助學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程。由于STEM教育對(duì)跨學(xué)科思想的高要求，教師對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)、關(guān)鍵時(shí)刻指導(dǎo)作用的發(fā)揮與教師自身的積累關(guān)系密切。而國(guó)內(nèi)的教師大多沒有STEM學(xué)習(xí)和教學(xué)的經(jīng)歷，在課程實(shí)施中往往難以突破原有教學(xué)習(xí)慣和思維，學(xué)生STEM學(xué)習(xí)的效果與理想程度存在一定差距。后續(xù)應(yīng)加強(qiáng)STEM教師的培育和培訓(xùn)力度，可通過(guò)館校合作子項(xiàng)目“博老師研習(xí)會(huì)”開展實(shí)施，采用聯(lián)合教研、雙師授課等多種形式培養(yǎng)校內(nèi)外STEM教師，為STEM教育的長(zhǎng)期發(fā)展積累人才基礎(chǔ)。

(二) 課程的推廣與實(shí)施

該課程實(shí)施以小班化為主，惠及學(xué)生有限，推廣效率較低。加上中海博位于上海市東海之濱——臨港，距離市區(qū)70余千米，地理位置的劣勢(shì)對(duì)青少年多次走入博物館參與課程產(chǎn)生了較大影響, 因此該課程的大范圍推廣和開展受到一定限制。后續(xù)可將課程以“科普服務(wù)包”形式輸送至學(xué)校，將每個(gè)課程相關(guān)的博物館資源錄制成視頻或制作成圖文版，并配備完善的教材、教案、教具資源，提供校內(nèi)STEM教師培訓(xùn)，由校內(nèi)教師組織實(shí)施；也可以錄制課程視頻，以空中課堂形式在更大范圍內(nèi)傳播實(shí)施。

五、結(jié)論

STEM教育與博物館教育具有跨學(xué)科、探究性和實(shí)踐性的共性特點(diǎn)，將STEM教育融入博物館課程設(shè)計(jì)是打破當(dāng)前博物館教育瓶頸的一種有效途徑。文中通過(guò)對(duì)“未來(lái)航海家STEM系列課程”開發(fā)原則和路徑的剖析，以及對(duì)“渡河的工具”子課程案例解析，探討了將“跨學(xué)科”“探究”“實(shí)踐”三大核心理念融入博物館STEM課程設(shè)計(jì)的具體思路和過(guò)程。經(jīng)過(guò)對(duì)課程實(shí)施難點(diǎn)的反思，筆者認(rèn)為：STEM師資薄弱，課程大范圍宣傳推廣難，兩大問(wèn)題最為突出，建議通過(guò)館校合作渠道大力培養(yǎng)STEM教師，將課程以“文化服務(wù)包”形式輸送到校，或視頻化后以空中課堂形式廣泛傳播。

STEM教育理念引入我國(guó)博物館教育已有一段時(shí)日，但其本土化和高質(zhì)量發(fā)展還需不斷努力。期望廣大博物館教育工作者，在深刻領(lǐng)悟STEM教育核心思想的基礎(chǔ)之上，深挖本館具有STEM學(xué)習(xí)特點(diǎn)的藏品資源和科技展品，進(jìn)而設(shè)計(jì)開發(fā)具有本館特色的系列STEM課程，并通過(guò)多次反復(fù)的教學(xué)實(shí)踐不斷完善，避免STEM 教育“有其形而無(wú)其神”，真正做到與博物館資源、校內(nèi)教育的深度融合，不斷培育青少年的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新精神。