邮发代码:82-418   刊号:ISSN1671-4350   定价:16.00

[追踪]“科技馆活动进校园”项目案例:培养学生科学思维的馆校结合教育活动实践 ——以“高铁科学神探培养之西班牙列车脱轨案”为例

赵怀瑞 唐怀琴/华东交通大学铁路科学普及与文化传播研究所

2021-09/总第306期

阅读数1

在知识传授长期占据科学课程主导地位的当下,科学思维的培养显得日益重要。“高铁科学神探培养之西班牙列车脱轨案”以火车脱轨为主题,采用5E教学模式,以体验式学习和角色扮演为主的教学方法,利用参观体验、观察记录、分组实验的形式达到科学课程标准规定的“认识常见的物质运动形态,理解物质运动及其相互作用过程中的基本概念和原理”教学目标。通过有效的作业、活动和评估,引导学生发展热爱科学的情志,从而使学生在科学知识、科学探究及科学态度等方面综合提高。


课程概述

系列课程针对小学4年级学生,以火车脱轨为主题,综合利用本基地机车车辆展区的线路战区、轨道车等互动展品展项,以“审辩式思维”“基于实物的学习”“做中学”为教学理念,开展基于问题的科学探究式学习。通过展览参观、互动体验、实践探真、设计制作相结合的形式,激发青少年的科学兴趣,培养思辨精神和实践能力。


教学目标

科学知识 通过对列车脱轨案例分析,了解圆周运动、向心力的基本概念,初步形成“力作用于物体,可以改变物体的运动状态”的概念。

科学探究 了解并体验科学探索的一般过程:发现问题—作出假设—设计实验—进行实验验证—数据分析与结果解释—表达交流。

科学态度 保持对科学现象的好奇心和求知欲,不断提高对科学的兴趣;养成善于观察生活并用科学知识解释生活现象的习惯;学会尊重他人,能分工协作,分享彼此的想法。

科学、技术、社会与环境 了解科学技术对人类生活方式的影响。


教学过程

第一阶段:异国凶案

通过国际求助情景剧的方式引入列车脱轨事故案情,采用设问激发学生的求知欲和好奇心。在此基础上,采用小组讨论的方式,引导学生讨论破案技术流程并进行总结。

学情分析:学生对于工业装备的应用有一定了解,但对于事故及其危害认识不足,需要教师借助案例进行介绍。

第二阶段:现场勘查

引导学生查看现场照片、监控录像及乘客访谈等资料,让他们根据事故线索提出和验证自己的猜想,在不断的猜测与验证的过程中提升逻辑思维能力,培养严谨的科学精神。

学情分析:学生对照片对比、查看监控视频及乘客访谈方式了解线索有一定了解,但不清楚列车运行控制记录装置,需要教师适当引导,拓展知识层面。

第三阶段:案情分析——参观体验

带领学生参观机车车辆展区的火车、线路展区的轨道,引导他们重点观察火车车轮与线路曲线的结构。在机车车辆参观基础上,让学生以组为单位骑轨道自行车,观察与感受火车过曲线(拐弯)的过程。

教学分析:大部分学生对铁路的了解可能仅停留在坐车层面,但对火车和线路结构比较陌生。因为缺少直观感受,学生对线路的兴趣可能不大。

轨道自行车骑行.jpg

轨道自行车骑行


四阶段:案情分析——实验验证

在参观体验的基础上,学生利用提供的材料,在教师指导下搭建验证模型。通过科学实验、比较观察和讨论交流等环节,学生自主验证前期的推测,对案情进行总结与结案。指导教师从科学性、美观性及可操作性等多方面评分,选出优秀设计作品。

教学分析:经过前3个阶段的学习,学生对火车、线路及过曲线有了全面的认知,渴望进一步验证自己的猜测。点评环节以鼓励为主、纠正指导为辅。

火车自导向验证实验.jpg

轨道自行车骑行


第五阶段:警世醒言

通过引入日常生活中骑行摔倒和汽车侧翻的事故,让学生进行知识迁移,了解所学知识在生活中的实际应用,对人们安全出行给出相关建议。

第六阶段:分享交流及总结回顾

在前面活动基础上,学生以组为单位进行结案陈述,指导教师进行点评。

教学分析:点评环节以鼓励为主、纠正指导为辅,教师鼓励学生将课程中所学到的知识延伸至生活中解决更多的实际问题。


活动特色

以展品实物帮助学生了解结构与功能之间的关系,有效弥补了馆内展览诠释和学校教学资源不足。

依托机车车辆和线路展区特色展项资源,通过轨道自行车骑行和动手实验,引导学生通过基于实物的体验和基于实践的探究实现直接经验的认知。

基于STEAM教育理念,采用5E法教学模式,以情境学习、多感官学习及探究式学习等教学方法帮助学生亲身经历科学研究的一般过程,提高学生的逻辑思维能力,培养学生的质疑精神。

课程内容与中小学物质科学密切相关,在学生已有理论基础之上拓展思维容量,综合运用操作体验、动手实验、观察记录和小组讨论等多种活动形式,激发学生参与积极性。


实施情况

系列课程于2018年设计完成,先后开展了5期,共招募了160人。2020年,系列课程子课程“火车自导向探秘”接待团队3次,合计78人次。活动对象涵盖了小学生、中学生及大学生。


效果评估

运用行为观察法能看出当辅导教师穿着柯南服装出场时,学生脸上普遍露出惊呆了的表情;提出的引导问题(如作为警察,我们接到求助报案后应该怎么办呢?)也能使学生的注意力和兴趣明显提升,说明情景剧的教学形式能激起学生浓厚的兴趣。

同时,通过问卷调查法了解到,相较于活动前,90%以上的学生在活动后对火车、力及物体运动有了更深的认识。对学校教师进行抽样问卷及访谈结果表明,他们普遍认为:课程内容新颖,有助于培养学生分析问题的思维;5E教学模式能有效地激发学生的学习兴趣,带动课堂气氛;学生在学到许多科学知识的同时还锻炼了自己的逻辑思维和动手能力。


总结与思考

“高铁科学神探培养之西班牙列车脱轨案”系列课程是一次5E+深度学习新时代下科学思维教育的全新实践。通过课程学习,让学生运用所学知识技能解决本学科中的具体问题,尤其是解决日常生活中常见的各种实际问题。

在教学过程中,通过“观察—假说—实验—评估”培养学生科学思维的发展。每个阶段都引导学生进行线索分析,猜测发生了什么,并不断进行验证与再猜测。这不仅培养学生的科学思维,也能提高学生观察与分析问题的能力,为学生的长远发展奠定基础。

对于普通活动而言,每个阶段活动的顺利实施依赖于学生原有的知识储备和对相关知识之间的理解,需要课程整合相应跨学科的学习内容。本次活动以科学思维培养为落脚点,在整合相应学科内容基础上,更应该理清各项活动间的内在逻辑,以更有利于学生科学思维的发展。

以下平台可使用同一账号密码登录,点击开始同步密码

确认