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[追踪]第一届全国科创项目式学习方案征集活动案例:PBL项目式教学提高学生解决复杂问题的能力——为科技馆设计一件符合需求的蚂蚁观察箱展品

文_王 翠/黑龙江省科学技术馆

2022-09/总第318期

阅读数12

一件科技馆的展品从创意、收集资料到成品,需要经历很多程序,需要多学科知识的融合。展品的诞生凝结了展品设计人员的心血,蕴含了丰富的设计思想和理念。展品开发需要创新,与开展PBL项目式学习的宗旨相契合,让学生成为展品设计师,设计1个可以在科技馆进行展示的蚂蚁活体生态观察箱,将学生带入真实工作情境中,由学生主导全过程,经历前期调研、可行性分析、展品设计方案修改、成品输出展示等创新展品制作的过程,让学生在解决问题中建构知识,引导学生层层深入,在动手实践中应用理论知识,在评价分享中引发高阶思维,从而走向深度学习。

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探究蚂蚁在人工蚁巢如何生活


项目准备

PBL项目式学习通常要创建多人合作的学习小组,根据参与活动人数,2~4人自愿组合为1组,成员间取长补短,确保项目顺利完成。


项目分析

本项目是跨学科课程,对蚂蚁的研究属于生物学范畴,展品的实用性和美观性设计属于STEAM领域,信息搜索和调查属于信息技术范畴,模型制作属于工程实践领域,可提高学生多方面的素养。

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野外探究

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制作蚁巢

由研究内容可知,设计符合需求的蚂蚁活体生态观察箱是项目的核心驱动问题,提出蚂蚁生态观察箱的设计方案是项目的核心任务,根据此类融合STEAM的综合实践活动的特征和学生的知识结构,辅导教师要引导学生对项目进行分析,提炼出若干更加具体的典型问题和任务,且解决方式不唯一。本文将以其中1组学生的解决方案为例作详细介绍。


项目实施

展示真实情境,发现驱动问题

科技馆要进行展品改造,请你以展品设计师的身份,设计出1件满足蚂蚁生活需求并且展示效果良好的科技馆展品——蚂蚁生态观察箱。首先,应对核心驱动问题进行分析,可用提取关键词的方式,将核心驱动问题拆解为具体的分解驱动问题:①如何让蚂蚁在生态箱中正常生活?②如何确保蚂蚁生态箱展品的展示效果,既让观众看得清楚,又方便维护管理?

分解任务,探究论证,细化措施

了解蚂蚁的基本信息  ①鼓励学生借助网络和书籍等自主搜集材料,了解蚂蚁分工、种类、外形特征等基本信息,并由辅导教师提供一些学习资料,包括黑龙江省科技馆开发的蚂蚁资源包配套手册、蚂蚁知识小视频等,最终整理形成蚂蚁基本信息研究报告。②了解蚂蚁的生理行为特征对于策划展品是非常必要的。提倡学生走出科技馆,到室外开展一场野外探究活动,用放大镜在蚂蚁洞口观察蚂蚁,会看到蚂蚁用大螯将废弃土从洞口搬运出来,并在洞口盖上小枯草,甚至拖着比身体大几倍的食物……最后将观察结果整理为调研报告,这种将直接经验与间接经验结合的方法,有利于思维的推进。③对比一些常见的、容易获得的蚂蚁种类,筛选出适合科技馆饲养的蚂蚁,比如那些性格比较温和、体型相对较大且容易获得的蚂蚁。

了解蚂蚁在其他地方的生活环境 ①了解真实蚁巢,构思模型。在野外观察蚁巢,只能看到地表的情况,深埋在地下的结构却不得而知。科学家对此进行了实验,将大量水泥或融化的铅水注入野外蚂蚁的洞穴中,然后像考古挖掘一样得到蚂蚁洞穴全貌,让学生意识到小小的蚂蚁洞也能成为科学家的研究对象,方法也并不高深莫测,帮助他们树立了正确的科学态度,传递了科学家精神。②类比人工蚁巢,扩宽思路。学生已经了解了真实蚁巢具备多分区的结构及不同的功能。那么,人工如何建立这样的蚁巢呢?是否有现成的案例作为参考呢?学生将对蚂蚁爱好者饲养蚂蚁和自制蚁巢的情况进行调查,甚至自己动手制作简单的蚁巢模型。

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团队协作

如何让设计满足更多需求 ①调查观众的参观需求。学生对各个年龄层次的观众进行问卷调查,了解公众心目中的蚂蚁观察箱展品是什么样的?希望获得哪些方面的体验?希望在设计中加入哪些元素?调查采访过程锻炼了学生的胆量和语言表达能力,整理问卷还会学习到数据分析的方法。②调查科技馆工作人员的需求。学生通过访谈或问卷调查方式了解科技馆展品设计人员在设计和实施方面的经验。学生可将这些经验迁移到蚂蚁生态箱的设计上,为活动设计提供依据。此外,科技馆的展品常展常新,与日常的管理、清洁密不可分,因此,调查日常维护需求也是必不可少的环节。

强化细节,提出设计方案

黑龙江省科技馆有很多特色生物的展品,比如蜜蜂活体生态箱、青蛙生态箱、昆虫标本等,辅导教师可引导学生利用一些创新方法解决实际问题,比如采用“借用+叠加”方法解决放大镜不足以看清观察箱中小蚂蚁的问题。学生提出将观察昆虫标本放大镜的移动功能和显微镜的放大功能进行融合的想法,在蚂蚁观察箱上设置1种可自由移动的小型显微镜摄像头装置。随着项目深入,产生的问题越来越多,对于展品细节设计的思路也越来越明确,产生了一个又一个让人惊喜的设计。

汇集资源,成果展示与评价

小组成员对各个阶段的成果进行整理,最终形成1个蚂蚁生态箱展品设计方案,以图文并茂的报告、手绘方案、简易模型等形式输出。小组代表对方案设计思想进行阐述,包括为什么选择这种蚂蚁进行饲养?它们的生活习性是怎样的?为什么要这样设计巢穴分区?如何避免展柜中的蚂蚁逃逸?如何喂食和清理垃圾?如何保证观众的观察效果?观众和科技馆员工提出的一些需求是通过哪些设计体现的?最后,由其他组的学生和教师进行评估,通过这种你一言我一语的启发式点评,将有助于拓宽展示小组成员的思路,弥补最初设计的不足。


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