我國中小學(xué)生汽車科普教育現(xiàn)狀

中小學(xué)生汽車科普教育概況

目前，我國中小學(xué)生的汽車科普教育呈現(xiàn)出多樣化和多層次的發(fā)展趨勢。傳統(tǒng)的科普教育活動主要包括學(xué)校組織的科普講座、展覽和實(shí)踐活動等，通過這些活動為學(xué)生提供直觀的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。此外，博物館和科技館等機(jī)構(gòu)也在這方面作出了積極的努力，比如北京汽車博物館通過舉辦學(xué)術(shù)研討會、講座和展覽等活動，為中小學(xué)生的汽車科普教育提供了豐富的資源和交流機(jī)會[1]。同時(shí)，隨著互聯(lián)網(wǎng)和新媒體的興起，通過在線平臺、移動應(yīng)用和社交媒體等渠道傳播的科普知識也得到了廣泛應(yīng)用。一些汽車廠商和機(jī)構(gòu)也積極開展講座、培訓(xùn)班和實(shí)踐活動等形式多樣的科普教育，比如上海國際汽車博覽會的“智輅空間”活動成立了“汽車科普聯(lián)盟”，致力于推動青少年科普項(xiàng)目和培養(yǎng)新模式的復(fù)合專業(yè)人才。這些活動的舉辦不僅促進(jìn)了中小學(xué)汽車科普教育的發(fā)展，還為學(xué)生提供了與專家和業(yè)界人士互動交流的機(jī)會。我國國內(nèi)具體的汽車科普途徑如圖1所示。

中小學(xué)生汽車科普教育的需求及挑戰(zhàn)

當(dāng)前復(fù)雜的交通系統(tǒng)和日益普及的汽車使用，讓中小學(xué)生對汽車科學(xué)知識的認(rèn)知變得尤為重要，對相關(guān)知識的廣泛普及需求亟待解決。深入了解汽車的原理、構(gòu)造和工作機(jī)制，不僅有助于提升中小學(xué)生的交通安全意識，還能培養(yǎng)他們的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)造性思維，涵蓋物理、化學(xué)等多學(xué)科知識，為其問題解決能力和創(chuàng)新潛能的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。同時(shí)，為中小學(xué)生提供充分的汽車科學(xué)知識教育，還能為他們未來從事與汽車相關(guān)的職業(yè)提供必要的準(zhǔn)備，促進(jìn)其職業(yè)發(fā)展。

當(dāng)前，中小學(xué)汽車科學(xué)知識普及教育面臨諸多困難和挑戰(zhàn)。教師方面存在專業(yè)知識和資源不足的問題，限制了教師在教學(xué)中全面深入傳授汽車科學(xué)知識的能力。同時(shí)，教育目標(biāo)與考試壓力的平衡也是挑戰(zhàn)之一，學(xué)校在資源和時(shí)間分配上對汽車科學(xué)教育投入不足。此外，缺乏專業(yè)的指導(dǎo)與培訓(xùn)使得教師在設(shè)計(jì)和傳授汽車科學(xué)知識時(shí)缺乏明確的方法和策略，加上學(xué)生對汽車科學(xué)知識的興趣和學(xué)習(xí)需求不同，進(jìn)一步增加了教師的教學(xué)難度。表1為汽車科學(xué)知識普及中面臨的具體需求和挑戰(zhàn)。

基于樂高4C教學(xué)模式的研學(xué)活動設(shè)計(jì)——創(chuàng)車樂園

“創(chuàng)車樂園：樂高小車拼裝活動”是根據(jù)教科版《科學(xué)》教材4年級上冊“設(shè)計(jì)制作小車”課程內(nèi)容衍生的STREAM活動，但不局限于4年級學(xué)生，教師可以選擇不同的樂高教育產(chǎn)品，面向不同年級和興趣差異的學(xué)生。該活動的主要目標(biāo)是圍繞學(xué)科核心概念“工程設(shè)計(jì)與物化”，通過使用樂高積木拼裝和設(shè)計(jì)小車，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力、問題解決能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。

活動目標(biāo)

義務(wù)教育科學(xué)課程旨在培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，為學(xué)生的終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)。為了明確課程目標(biāo)，將科學(xué)課程培養(yǎng)核心素養(yǎng)的構(gòu)成和學(xué)段特征作為主要依據(jù)，同時(shí)從量化和質(zhì)化兩個(gè)方面描述了核心素養(yǎng)的表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)，即科學(xué)觀念目標(biāo)、科學(xué)思維目標(biāo)、探究實(shí)踐目標(biāo)和態(tài)度責(zé)任目標(biāo)[2]。

科學(xué)觀念理解汽車的基本原理和結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)知識的理解和應(yīng)用能力；了解汽車的發(fā)展歷程，認(rèn)識到科學(xué)是不斷向前發(fā)展的，激發(fā)對汽車的興趣和探究欲望；感受汽車知識與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系，了解科學(xué)在解決問題和創(chuàng)新中的作用。

科學(xué)思維培養(yǎng)學(xué)生細(xì)致入微的觀察能力，觀察和分析汽車的構(gòu)造與運(yùn)行機(jī)制；培養(yǎng)提出問題和解決問題的能力，通過調(diào)整和改進(jìn)樂高汽車模型，解決賽車在比賽過程中遇到的挑戰(zhàn)；培養(yǎng)邏輯思維和推理能力，通過了解汽車的功能和互動關(guān)系，設(shè)計(jì)樂高汽車模型。

探究實(shí)踐進(jìn)行實(shí)踐活動，通過操作樂高積木模型親身體驗(yàn)汽車的構(gòu)建和運(yùn)作過程，加深對汽車科學(xué)知識的理解；通過賽車比賽，引導(dǎo)學(xué)生探索改進(jìn)汽車模型的方法和策略，并對其效果進(jìn)行評估和反思；培養(yǎng)觀察、測量和記錄的能力，通過汽車模型數(shù)據(jù)的收集和分析，進(jìn)行科學(xué)的觀察和實(shí)證。

態(tài)度責(zé)任培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)研究的探索精神和持續(xù)學(xué)習(xí)的態(tài)度，鼓勵他們積極參與科學(xué)實(shí)踐；強(qiáng)調(diào)合作和團(tuán)隊(duì)的重要性，培養(yǎng)學(xué)生在小組合作中互相尊重和共同努力的精神；培養(yǎng)對環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)交通的意識和責(zé)任感，引發(fā)學(xué)生思考汽車科技發(fā)展與環(huán)境可持續(xù)性之間的關(guān)系。

通過樂高汽車研學(xué)活動，學(xué)生將獲得科學(xué)知識、提升科學(xué)思維和實(shí)踐能力，并建立積極的科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任感。這樣的活動設(shè)計(jì)將更加全面地促進(jìn)學(xué)生的綜合發(fā)展。

STREAM分析

“創(chuàng)車樂園”活動是一個(gè)旨在促進(jìn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)和整合了多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的跨學(xué)科STREAM教育項(xiàng)目，深入探索了科學(xué)、技術(shù)、讀寫、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)等多個(gè)學(xué)科的核心要素。

科學(xué)汽車的工作原理和物理原理，包括動力傳輸、力學(xué)、能量轉(zhuǎn)換等方面的知識；通過實(shí)踐、觀察和實(shí)驗(yàn)理解科學(xué)概念，并運(yùn)用科學(xué)方法解決與汽車相關(guān)的問題。

技術(shù)使用和操作各種技術(shù)工具和設(shè)備，比如編程軟件、傳感器、樂高積木等；學(xué)習(xí)和實(shí)踐利用技術(shù)控制、模擬和優(yōu)化汽車模型，并解決與技術(shù)相關(guān)的問題。

讀寫閱讀與汽車相關(guān)的文本資料，比如科學(xué)雜志、技術(shù)手冊等，提高學(xué)生的科學(xué)閱讀能力和理解能力；撰寫汽車介紹和技術(shù)說明，加深對汽車科學(xué)原理的理解，培養(yǎng)表達(dá)能力。

工程學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)思維、制訂計(jì)劃、選擇材料和解決技術(shù)難題，以構(gòu)建可靠和創(chuàng)新的汽車模型。

人文藝術(shù)汽車模型的外觀設(shè)計(jì)和裝飾，通過繪畫和裝飾提升汽車模型的視覺效果。

數(shù)學(xué)尺寸和比例測量，速度、加速度和旋轉(zhuǎn)力矩計(jì)算，以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和圖表制作，量化、分析和解釋與汽車相關(guān)的數(shù)據(jù)和現(xiàn)象，深入理解汽車科學(xué)與工程學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。

讀寫有助于學(xué)生深入理解汽車相關(guān)文獻(xiàn)資料，并創(chuàng)造性地表達(dá)觀點(diǎn)。樂高汽車研學(xué)活動的展廳提供了豐富的汽車資料文獻(xiàn)、電子觸摸屏等，以便學(xué)生查看汽車發(fā)展歷史和對比不同車型。工程任務(wù)可有效培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)思維和技術(shù)問題解決能力，幫助他們成為具備樂高汽車工程師身份的學(xué)習(xí)者。技術(shù)館內(nèi)充滿藝術(shù)感的汽車工業(yè)設(shè)計(jì)展覽有助于豐富學(xué)生的審美經(jīng)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力。

活動過程

連接

教師提供白紙、彩筆等教學(xué)工具，鼓勵學(xué)生繪制出屬于自己的汽車并為其命名，學(xué)生互相分享并展示自己的汽車作品。

活動意義每個(gè)個(gè)體皆具備內(nèi)生創(chuàng)造力，透過個(gè)性特質(zhì)的自我認(rèn)知，能夠自發(fā)融入樂高活動所散發(fā)的獨(dú)特氛圍中。

建構(gòu)

根據(jù)學(xué)生繪制的汽車作品進(jìn)行分組，并按序參觀歷史館、珍藏館和技術(shù)館，以便全面探索汽車知識與結(jié)構(gòu)。

在技術(shù)館的模擬駕駛裝置中，學(xué)生親身體驗(yàn)駕駛汽車，通過精心設(shè)計(jì)的模擬場景和即時(shí)反饋，深入了解汽車駕駛技巧和交通安全知識。

為每個(gè)小組配備樂高積木教具，小組合作設(shè)計(jì)、搭建一輛汽車模型。在設(shè)計(jì)過程中，小組可以充分發(fā)揮自主創(chuàng)意，但需確保滿足以下要求。①汽車模型應(yīng)具備至少3個(gè)輪子，以實(shí)現(xiàn)在平面上的自由運(yùn)動能力。②汽車模型必須設(shè)計(jì)適當(dāng)尺寸和比例的駕駛員座椅，以適應(yīng)樂高駕駛員的體積要求。③汽車模型應(yīng)具備基本的穩(wěn)定性，避免在移動過程中發(fā)生傾倒的風(fēng)險(xiǎn)。④汽車模型的外觀設(shè)計(jì)應(yīng)富有創(chuàng)意與趣味性，鼓勵學(xué)生在模型結(jié)構(gòu)上展示創(chuàng)造力。⑤汽車模型應(yīng)能運(yùn)用簡單的機(jī)械原理，諸如齒輪或簡易機(jī)械裝置等。

活動意義通過設(shè)計(jì)和搭建汽車模型，幫助學(xué)生綜合學(xué)習(xí)有關(guān)汽車的知識和結(jié)構(gòu)的知識，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力、創(chuàng)造力和實(shí)踐技能，為他們提供實(shí)際操作和綜合思考的機(jī)會，為未來的學(xué)習(xí)和職業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

反思

每個(gè)小組將詳細(xì)介紹他們所設(shè)計(jì)汽車的特點(diǎn)和組件，并進(jìn)行互評。在此過程中，學(xué)生將積極提出問題、分享觀點(diǎn)，并為其他小組提供建設(shè)性的建議和反饋。

教師將運(yùn)用互動評價(jià)的方法，對學(xué)生的自我評估及他們在搭建汽車模型過程中和課堂活動中的表現(xiàn)進(jìn)行客觀評價(jià)和有針對性的反饋。

教師回應(yīng)學(xué)生提出的未解決問題或?qū)τ诟鼉?yōu)解決方案的疑慮，以及在樂高汽車模型搭建過程中遇到的技術(shù)難題，提供建議和指導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生的潛力，引導(dǎo)他們積極尋求解決方案。

活動意義通過實(shí)際操作檢驗(yàn)學(xué)生的知識掌握情況，利用反思幫助教師調(diào)整教學(xué)計(jì)劃，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

延續(xù)

教師提出問題，激發(fā)學(xué)生對現(xiàn)實(shí)生活中汽車生產(chǎn)制作方式的思考，鼓勵學(xué)生在學(xué)習(xí)汽車制造過程中開展自主探究。

活動意義學(xué)生根據(jù)自身興趣和學(xué)習(xí)目標(biāo)，選擇合適的研究方向，積極利用各種資源和工具進(jìn)行深入探索。

活動評價(jià)

Science（科學(xué)）

知識掌握評估學(xué)生對汽車科學(xué)原理的理解程度和應(yīng)用能力。

實(shí)踐與觀察考查學(xué)生在實(shí)踐中運(yùn)用科學(xué)方法進(jìn)行觀察和分析的能力。

Technology（技術(shù)）

技術(shù)應(yīng)用評估學(xué)生運(yùn)用技術(shù)工具（如樂高積木）進(jìn)行汽車模型搭建的能力。

使用和維護(hù)技術(shù)工具考查學(xué)生正確使用和維護(hù)技術(shù)設(shè)備的能力。

RoboticsandEngineering（機(jī)器人和工程）

設(shè)計(jì)和構(gòu)建評估學(xué)生在樂高搭建汽車模型時(shí)的設(shè)計(jì)創(chuàng)新性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和功能實(shí)現(xiàn)的能力。

工程思維考查學(xué)生分析問題、制訂解決方案和調(diào)整改進(jìn)模型的能力。

Arts（藝術(shù)）

創(chuàng)意和表現(xiàn)評估學(xué)生在樂高汽車模型的外觀設(shè)計(jì)、裝飾和美學(xué)方面的創(chuàng)造力和表現(xiàn)能力。

Mathematics（數(shù)學(xué)）

測量和計(jì)算考查學(xué)生在模型搭建過程中運(yùn)用數(shù)學(xué)概念和計(jì)算技巧的能力。

數(shù)據(jù)分析評估學(xué)生對模型性能和改進(jìn)的數(shù)據(jù)分析能力和總結(jié)能力。

Literacy（識字能力）

閱讀和理解考查學(xué)生在閱讀相關(guān)文獻(xiàn)和說明書時(shí)的理解能力。

講述和表達(dá)評估學(xué)生通過口頭或書面方式表達(dá)模型設(shè)計(jì)和開發(fā)過程的能力。

以上評價(jià)指標(biāo)將根據(jù)STREAM教育的各個(gè)元素和樂高搭建汽車模型活動的特點(diǎn)，綜合考慮學(xué)生在不同領(lǐng)域和能力上的表現(xiàn)情況。通過綜合考量這些維度，可以得出一個(gè)更全面的評價(jià)，幫助學(xué)生了解自己的優(yōu)勢和改進(jìn)的方向，同時(shí)也為教師和活動組織者提供有針對性的反饋和改進(jìn)活動的建議。

活動建議

當(dāng)將樂高教育與汽車科普教育元素相結(jié)合時(shí)，教師可以根據(jù)學(xué)生的興趣和差異，選擇不同的樂高教育產(chǎn)品，以提供更加專業(yè)和個(gè)性化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

連接階段

開展有趣的汽車科普知識問答游戲，讓學(xué)生在競賽中學(xué)習(xí)與汽車相關(guān)的基本概念和原理，通過游戲調(diào)動學(xué)習(xí)的積極性。

調(diào)查學(xué)生對汽車的興趣和知識水平，根據(jù)結(jié)果組織專題講座或?qū)＜沂谡n，讓學(xué)生根據(jù)自身興趣選擇進(jìn)一步了解的領(lǐng)域。

建構(gòu)階段

提供不同類型的樂高汽車模型選項(xiàng)，涵蓋汽車的不同功能和特點(diǎn)。比如讓學(xué)生選擇搭建一輛賽車、一輛SUV或一輛電動車等，以滿足學(xué)生對不同類型汽車的興趣。

為學(xué)生提供不同難度系數(shù)的樂高汽車模型套裝，讓他們根據(jù)模型說明書自主搭建樂高汽車，并加入汽車科學(xué)相關(guān)的元素，如引擎、懸掛系統(tǒng)等。

設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)性的樂高汽車構(gòu)建任務(wù)，讓學(xué)生研究并搭建具有特定功能的汽車模型，如自動駕駛系統(tǒng)、動力傳輸機(jī)制等。

反思階段

組織學(xué)生進(jìn)行汽車科普知識分享或展示，讓他們通過解釋所搭建模型的原理或特點(diǎn)，提高自身對汽車科學(xué)的理解和表達(dá)能力。

鼓勵學(xué)生結(jié)合所學(xué)的汽車原理，對樂高汽車模型進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。

延續(xù)階段

提供進(jìn)一步的汽車科普學(xué)習(xí)資源，如推薦閱讀材料、在線教育平臺等，以滿足學(xué)生對汽車科學(xué)領(lǐng)域更深入學(xué)習(xí)的需求。

鼓勵學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作，組織樂高汽車設(shè)計(jì)競賽或模擬車隊(duì)比賽，讓學(xué)生在合作中進(jìn)一步提高創(chuàng)造力和解決問題的能力。

通過以上活動建議，結(jié)合樂高教育和汽車科普教育元素，可以激發(fā)學(xué)生對汽車科學(xué)的興趣和熱愛，并通過樂高模型搭建和相關(guān)學(xué)習(xí)活動，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力、合作意識和解決問題的能力。同時(shí)，應(yīng)考慮到學(xué)生的興趣和個(gè)體差異，使活動更加個(gè)性化和專業(yè)化。