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[专题]鱼的记忆真的只有7秒吗?

文_卢君辉 任 硕/北京自然博物馆

2023-02/总第323期

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项目背景与目标

随着新时代教育理念的深刻发展与变革,不断提升并强调科学教育中科学精神、科学思想、科学方法的同等重要性,有利于提高学生自主学习新知识、掌握新技能、解决新问题的能力,有利于学生树立辩证唯物主义等科学思想,培养科学态度、科学精神,体现了新时代教育改革的要求。虽然科学教育场馆在教育活动中传递科学方法的意识和能力在逐步提高,但仍有相当多的不足之处,也缺乏以培养科学思维和方法为核心教学目标的活动。基于此背景,本项目旨在研发一项重点培养中小学生科学思维和方法的教育活动,并通过几年时间的实施、反思、改进、扩充、提升,形成一个依受众年龄或难度分级递进、主题丰富多样的系列教育活动,并着力打造成北京自然博物馆的又一项深受公众欢迎、业内领先的品牌教育活动。


项目前期调研及理论研究

针对上述目标,通过调研和理论研究,我们提出在博物馆开展科学思维和方法教育,需要活动策划者梳理并回答如下3个问题:“有没有?”“怎么找?”和“怎么教?”即展品中是否蕴藏着科学方法的内涵,它是以什么形式存在于展品之中的?如何发掘、发现展品背后的科学方法信息?如何利用展品有效开展科学方法教育,避免口号式的说教灌输?

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博物馆展品普遍蕴含丰富的科学方法内涵,他们通过科学探究的过程、结果、应用和影响等层面体现出来,可作为设计开展教育活动的“原材料”进行挖掘利用。发掘展品背后的科学方法信息,需要活动设计者将关注点从“知识是什么”转向“知识是怎么来的”,要在策划时开展一定的文献研究,尤其是科学史的研究。通过研究不仅可以发现展品背后的科学方法信息,还可以发现科学家科学探究的过程、做过的考察与实验、思维方法、使用的工具、假象与弯路、挫折与困惑等信息,这既为教育活动中的考察、实验、场景提供了参考,还有生动的人物和故事,为教育活动的探究实践、情境与趣味性设计提供了素材。

基于此,活动策划设计者可以引导学生像科学家探索科学那样学习科学,体验科学家在开展研究时是如何运用并创新科学方法,让学生经历真实问题解决的过程,在科学探究实践中学习科学思维和方法,获得直接经验,建构知识,最终获得思维能力。这正是博物馆开展科学思维和方法教育的价值和独特优势所在。


基于理论研究的活动体系构建

基于前期理论研究成果和理念,我们策划设计并实施了“小小研究生”科学探究活动,该活动以“像科学家探究科学一样学习科学,在科学探究实践中学习科学思维和方法,培养科学精神”为理念,活动程序仿照高校培养研究生的基本流程,经历筛选简历—面试—确定选题—提出假设—制订研究计划—开展研究—记录并整理数据—交流讨论并得出结论—撰写研究论文—以答辩会形式展示并分享成果等一系列环节,最终获得“小小研究生”称号。活动在设计和组织上将原本艰深晦涩、周期冗长的科学探究过程加以浓缩、提炼和优化,保留科学探究的精髓,在学生暑期较完整的时间内,以小学高年级和初中生为目标人群,每期招收10~20名学员,围绕1个问题开展深入且完整的探究,让学生在自主、深入的探究过程中掌握科学方法、理解科学思想、体会科学精神。

经过几年的研发与改进,目前“小小研究生”活动已初步形成了年龄涵盖小学4年级至初中全阶段,难度分初、中、高级3个阶梯的系列活动(表1)。3个级别的探究主题分别为:初级班“水族馆的鱼晚上睡觉吗?”中级班“鱼真的会被撑死吗?”以及高级班“鱼的记忆真的只有7秒吗?”学生既可由初级班开始学习,随着科学探究能力的不断加强而逐年升级,亦可根据自己实际的年龄和能力,直接选择合适难度的等级。

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项目内容

在新冠疫情常态化防控的大背景下,我们采取“场馆授课+家中开展实验+线上指导”的模式,学生仅小部分时间在博物馆听课、交流、讨论、分享、汇报,其他时间在家开展饲养观察实验、撰写论文和制作PPT,教师全程通过网络进行线上公开交流指导,创新研发了研究主题“鱼的记忆真的只有7秒吗?”学生将亲手验证这个广为流传的说法究竟是不是谣言,探究“鱼类真的如我们通常认为的那么傻吗?它们究竟能记住什么呢?能记住多久不会忘记呢?”这些有趣的话题。

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研究过程中每名学员都在“鱼的记忆”这个大框架下,设计符合自己兴趣的、独具特色、与众不同的实验方案,如“鱼能否区别并记住不同的声音刺激?”“鱼能否区别并记住不同形状的几何体?”“鱼能否区别并记住不同的颜色?”“鱼能否记住迷宫的逃生路线?”等等。每名学员的研究对象、实验过程、实验进度、使用的道具、获得的结论均不相同。


项目实施步骤

问题聚焦,提出假设

“鱼的记忆真的只有7秒吗?”结合已有认知,提出自己的观点和假设,根据对该问题的看法将学生分成两种观点,分别做出“鱼有/没有长期记忆的能力”的假设。

确定研究方向

查阅相关资料,选择感兴趣的研究方向。研究方向具体化,即让鱼记忆什么?研究对象具体化,研究哪种鱼?

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形成研究方案

制订科学研究方案,准备所需材料,学习设计科学实验的几项重要基本原则。在教师指导下,讨论形成各自独特的研究方向(可从记忆声音振动、色彩、光亮、空间位置、时间、几何形象,甚至人脸、气味、字词等方面开展研究)和研究方案,验证“鱼是否具有长期记忆,记忆能持续多久?”在实验设计中培养学员形成“设置对照、控制变量、平行重复、随机取样”等重要原则的习惯,设计属于自己的实验方案,准备实验材料,搭建饲养系统。


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