基于科技館展品的體驗式學習活動設計初探

摘 要 作為社會非正規(guī)教育的重要機構(gòu)，科技館將較為枯燥、抽象的知識以生動、形象、直觀、互動的形式展示出來，有助于激發(fā)學生的學習興趣，彌補學校教育的不足。科技館科學教育活動的設計應當區(qū)別于學校教育，發(fā)揮展品自身資源優(yōu)勢。文章嘗試結(jié)合體驗式學習理論，分析體驗式學習在科技館開展的可行性，并設計相應的科學教育活動。

關(guān)鍵詞 體驗式學習；科技館；教育活動設計

中圖分類號：G268 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.16.018

Exploration of the Experiential Learning Activity Design based on Exhibits

in Science and Technology Museums

HUANG Yujun

（Hubei Science and Technology Museum， Wuhan， Hubei 430070）

Abstract As an important institution for informal education in society， science and technology museums showcase dull and abstract knowledge in a vivid， vivid， intuitive， and interactive form， which helps to stimulate students' interest in learning and make up for the shortcomings of school education. The design of science education activities in science museums should be different from school education and leverage their advantages in exhibition resources. The article attempts to combine experiential learning theory to analyze the feasibility of experiential learning in science museums and design corresponding scientific education activities.

Keywords experiential learning; science and technology museums; education activities design

1 體驗式學習的內(nèi)涵

國外體驗式教育的應用場景最早是從戶外培訓開始的，源自德國教育學家?guī)鞝柼?漢恩的戶外訓練學校（Outward Bound），通過野外訓練讓參加者提升生存和人際交往能力，改善人格和心理素質(zhì)[1]。其學習理論可追溯到盧梭自然主義教學理論中“以行求知，體驗中學”的思想。

1900年杜威提出“做中學”的理論，認為教育是一種從已知經(jīng)驗到未知經(jīng)驗的連續(xù)過程，這種過程不是教給學生既有的科學知識，而是讓他們在活動中不斷增加經(jīng)驗，主張在真實的情境中促使學習發(fā)生，通過親身體驗去獲取直接經(jīng)驗。杜威的思想為體驗式學習奠定了理論基礎(chǔ)[2]。

1984年大衛(wèi)·庫伯在前人理論的基礎(chǔ)上，進一步整合了體驗式學習理論。在他的著作《體驗學習：體驗是學習和發(fā)展的源泉》一書中，對體驗式學習進行了完整和系統(tǒng)的闡述，并提出了“體驗式學習圈”模型。該模型將體驗式學習概括為“具體體驗、觀察反思、抽象概括、行動應用”四個階段[3]。庫伯認為體驗式學習是指個體與外部環(huán)境持續(xù)交互的過程及學習知識、創(chuàng)造知識的過程，而個體具有兩種獲取體驗的方式：一種是感知（即具體體驗），另一種是領(lǐng)悟（即抽象概括）。只有在辯證對立的感知與領(lǐng)悟之間達到統(tǒng)一，學習者才可獲得體驗的意義[4]。模型提出后受到國內(nèi)外專家學者的認可，被廣泛應用于課堂教育、職業(yè)培訓、戶外教育等相關(guān)領(lǐng)域。

因此，體驗式學習是學習者的體驗、觀察、反思和實踐四個方面整合統(tǒng)一的過程觀。其本質(zhì)是以學習者為中心，以直接經(jīng)驗的習得為目的，通過觀察反思等行為實現(xiàn)知識的習得、應用和遷移，完成知識的意義建構(gòu)[5]。

2 基于展品的體驗式學習活動設計初探

在科技館的學習場景中，展品是重要的教育資源。在活動開發(fā)的過程中，可以發(fā)揮展品良好的實踐性、互動性的特點，融入體驗式學習模型。結(jié)合科技館的學習環(huán)境，筆者根據(jù)活動設計的一般流程，并以“體驗式學習圈”模型作為指導，搭建基于展品的體驗式學習活動設計流程框架。整個活動設計充分考慮場館學習的特點，將科技館展品作為重要的學習活動資源，它既是活動主題的情境導入素材，又是具體體驗的素材，其背后所蘊含的知識點也是引導學生開展探究學習的目標。而基于這些知識點完成的作品設計活動，則是對所學知識及概念的再次檢驗和鞏固。

下面就以湖北省科學技術(shù)館教育活動“風力發(fā)電”為例，探討如何基于科技館展品和體驗式學習模型設計和開展教育活動。

2.1 項目選定

項目選定是選定學習的主題和目標。基于展品資源開發(fā)的場館教育活動，可以是展品知識點的延伸拓展，也可以是對展品內(nèi)涵的深度開發(fā)。科技館的展品根據(jù)涉及知識點的特點不同，其展示形式也有較大差別。教師可以選取能夠讓學生獲取直接經(jīng)驗、具有實踐和互動條件的展品，挖掘與公眾個人生活或社會生活關(guān)聯(lián)度較高的主題，結(jié)合生活中的應用場景設計學習目標。同時需要確定活動的實施對象，結(jié)合不同年齡段學生的特征進行分析，以便后期確定活動環(huán)節(jié)和任務的難度。

本案例選取湖北省科技館“超級工程”展廳中的“風力發(fā)電”展品，聚焦清潔能源開發(fā)利用工程，對其背后的技術(shù)和原理進行剖析和解讀，將基礎(chǔ)科學的探究與技術(shù)工程的實踐相結(jié)合，圍繞真實世界的應用場景展開活動設計。

2.2 活動策劃

活動策劃是在項目選定主題的基礎(chǔ)上，策劃整個活動的內(nèi)容，確定活動資源、活動內(nèi)容和活動形式。

相應的活動資源主要包括兩個方面：一是場館資源，包括場館環(huán)境、展品展項、教學設備等；二是教學資源，包括教師提前準備好的活動導入視頻、教學課件、教學掛圖、教學資源包等。活動內(nèi)容是實現(xiàn)學習目標的載體，需要結(jié)合前期的活動對象分析，基于學生的認知水平和知識結(jié)構(gòu)來設計活動內(nèi)容，充分激發(fā)學生的學習動機。在本案例活動內(nèi)容的選擇上，充分考慮展品呈現(xiàn)的知識點，挑選“風力發(fā)電”工程中的發(fā)電機、電磁感應等知識點，選取易操作、具有探究性價值的內(nèi)容進行活動設計。根據(jù)體驗式學習活動的特性，適宜采用結(jié)合展品操作內(nèi)容的科學活動，包含參觀體驗和作品制作，讓學生在參觀的基礎(chǔ)上，以自主探究和小組協(xié)作等方式進行學習。

2.3 活動流程設計

活動流程設計融入庫伯的“體驗式學習圈”模型，分為情境體驗、觀察思考、作品制作、成果交流四部分。

2.3.1 情境體驗

情境體驗是一個搭建支架的過程，首先需要讓學生對學習任務產(chǎn)生興趣，結(jié)合其已有的知識經(jīng)驗，激發(fā)學生主動探究的積極性。在情境設置上，科技館的展品是非常好的情境導入材料，其良好的演示效果和互動性，使學生能夠通過自身的體驗去直觀地理解活動主題。

學生在面對“風力發(fā)電”這個主題時，往往沒有具體的概念。在導入環(huán)節(jié)，教師可以引導學生回顧自己了解的清潔能源形式，描述在現(xiàn)實生活中接觸到的“風力發(fā)電機”，分享自己在影視節(jié)目或是旅途中看到的大型風力發(fā)電機，讓學生將自己的知識經(jīng)驗和活動主題結(jié)合起來，形成初步的概念。

隨后帶領(lǐng)學生參觀“風力發(fā)電”展品，打開展品的風機來吹動展墻的風扇，風扇轉(zhuǎn)動連接電路，從而啟動立體懸浮風扇屏。風扇屏啟動后，屏幕則開始演示中國風力資源分布圖及風力發(fā)電的原理。在這個過程中，學生通過展品親身體驗風力發(fā)電的過程，激發(fā)了學生對于活動的興趣。

2.3.2 觀察思考

在學生操作、體驗展品的過程中，需要及時將學生的直接經(jīng)驗轉(zhuǎn)化為間接經(jīng)驗，從而形成抽象概念。

比如按下展品開關(guān)后，引導學生觀察風輪如何運動，扇葉如何旋轉(zhuǎn)，扇葉角度與發(fā)電效率之間的關(guān)系等。學生通過操作展品，觀察到了現(xiàn)象，也通過圖文板的解說大致了解了風力發(fā)電相關(guān)的理論知識，但對知識點的理解還只是走馬觀花，未能深入理解其原理。此時教師可拋出一些問題，如“只要風力發(fā)電機轉(zhuǎn)動就能發(fā)電嗎？”引導學生對觀察到的現(xiàn)象進行思考，并提出新的問題。

2.3.3 作品制作

學生通過前期的展品體驗活動，通過抽象概括形成初步結(jié)論后，就可以分組去自主設計和制作自己的風力發(fā)電機，來檢驗自己的結(jié)論是否正確，這實際上是一個行動應用的階段，是學生遷移自己的抽象概括結(jié)果，并在新情境中檢驗概念和結(jié)論的過程。

在作品設計環(huán)節(jié)，需要學生結(jié)合自己在觀察思考環(huán)節(jié)中形成的結(jié)論，來明確自己的設計思路，主要需要明確如下的問題：①風力發(fā)電機包括哪幾個部分？它們分別如何運作？②預設風力發(fā)電機的拼裝順序。③與小組成員交流每個部分的設計思路是否合理，并進行修正。

在整個設計環(huán)節(jié)中，教師不對學生設計方案的過程過多干涉，允許學生試錯，從而對自己的設計方案進行修正。可以讓學生結(jié)合前期的觀察和總結(jié)，自主選擇材料，并嘗試將設計材料不同、葉片數(shù)目不同的風扇葉片作為備用，在后期組裝時可更換，對比風力轉(zhuǎn)化效率，然后嘗試利用各種工具和材料，將風扇葉片固定在電機上，鼓勵各小組采取不同的方式來達到固定的目的，充分發(fā)揮學生的創(chuàng)造力。

在制作過程中，教師可以引導學生回顧之前在展品體驗中學習到的內(nèi)容，促進自己設計思路的形成。比如在解釋為何使用小型電機就能夠?qū)C械能轉(zhuǎn)化為電能的問題上，可以結(jié)合科技館中“發(fā)電機與電動機”展品互動體驗，幫助學生理解磁生電的過程和原理。拼裝環(huán)節(jié)引導學生制作支架和底座，拼裝風力發(fā)電機，并將電機接入萬用表或發(fā)光二極管，測試自己的風力發(fā)電機是否能夠發(fā)電。需要注意的是，學生在完成過程中很可能會遇到很多困難因素導致實驗無法成功，比如：風力發(fā)電機的葉片設計不合理導致轉(zhuǎn)速太低、馬達功率不夠?qū)е庐a(chǎn)生電流太小等，導致最后不能成功發(fā)電。此時教師首先要肯定學生的實踐過程，表明科學家及工程師在發(fā)明過程中也會遇到這種困難，同時引導學生去發(fā)現(xiàn)問題所在，嘗試利用前置經(jīng)驗和觀察記錄所學到的知識去解決問題。比如通過添加齒輪去增加扭矩，解決轉(zhuǎn)化效率低下的問題；或是加大風機功率，或是使用多個發(fā)電裝置串聯(lián)而增大產(chǎn)生的電流。

在解決問題的過程中，觀察、反思、抽象概括這幾個階段并不是一個線性的過程，學生基于前期的觀察和抽象概括的結(jié)論進行實踐、反思，最后形成解決方案，檢驗了自己的結(jié)論，形成進一步的抽象概念，最終完成對自我知識體系的構(gòu)建。

2.3.4 成果交流

在展示環(huán)節(jié)中，學生以小組為單位分享自己的作品，并交流設計和制作心得。這個環(huán)節(jié)是學生對自己所學習到的內(nèi)容進行總結(jié)和反思，并形成抽象概念的過程。

首先讓各組展示自己的作品，演示自己所設計的風力發(fā)電機的發(fā)電實驗，梳理設計步驟，并說明自己在完成過程中遇到了哪些問題，以及相應的解決方案。展示完畢，其他小組成員可以對其提出改進意見，并說明自己在制作過程中遇到相同的問題時是如何解決的。匯報后，教師要總結(jié)學生在風力發(fā)電機設計過程中遇到的共性問題，將方案進行對比，讓學生討論出較為合理的設計方案。在此環(huán)節(jié)中，學生實際上再次經(jīng)歷了體驗―觀察―反思―實踐的過程。

在整個學習活動實施流程中，始終貫徹以學生為中心的原則，以具體體驗、自主概括與反思、自主設計、在新情境中檢驗知識的模式來設計活動流程，讓學生能夠在活動中獲取直接經(jīng)驗，并利用已有的學習資料進行知識的加工，最終建構(gòu)自己的知識體系。

2.4 活動評價

體驗式學習活動強調(diào)學習是體驗知識的過程，強調(diào)學習的自主性、主觀能動性及體驗的連續(xù)性，因此學習活動中的評價重點應是形成性評價而不是總結(jié)性評價。活動評價貫穿整個學習活動，學生可以通過評價環(huán)節(jié)檢驗自己的學習成果，改進自己的方案；教師通過設計評價量表，通過交流討論的形式改進學生的學習過程，激勵學生探究學習的動力，同時明確活動設計中可能存在的問題，及時進行改進或調(diào)整活動方案。

3 結(jié)語

科技館作為非正式學習的重要陣地，向?qū)W生提供了互動學習的場所。其通過整合場館展教資源的教育活動設計，引導學生體驗項目，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、自主探究、解決問題、協(xié)作交流的能力。因此，科技館教育活動的設計過程中應結(jié)合體驗式學習的相關(guān)原則，讓學生在親身體驗科學研究的過程中，在鍛煉動手能力的同時激發(fā)其想象力和創(chuàng)造力。

基金項目：湖北省地方標準制修訂項目“科技館展覽教育通用要求 第五部分：教育活動設計”（T-Z-05-2022173）。

參考文獻

[1] 姜冬青.博物館體驗探究式教育項目研究[J].北京文博文叢，2014（2）：25-30，106.

[2] 周雪薇.基于體驗式學習理論的教育游戲設計與開發(fā)[D].大慶：東北石油大學，2020.

[3] David A，Kolb.Experiential learning：Experience as the source of learning anddevelopment[M].New Jersey：Prentice-Hall，1984.

[4] 李文君.體驗式學習理論研究綜述[J].教育觀察，2012，1（4）：83-89.

[5] 李易俞.智慧學習環(huán)境下體驗式學習活動設計與實踐研究[D].成都：四川師范大學，2020.