依托校園家電博物館的科學(xué)教育探索實踐

【摘 要】廣東佛山是家電之都，家電的發(fā)展深刻彰顯了科學(xué)應(yīng)用和科技創(chuàng)新，以家電為學(xué)習(xí)載體，能夠很好地開展科技創(chuàng)新教育。因此，廣東佛山市南海實驗中學(xué)創(chuàng)立了科探融創(chuàng)（科學(xué)探究+科技創(chuàng)新）的校園家電博物館。本文闡述了依托校園家電博物館，以科學(xué)教育為核心，基于探究實踐流程開展的課程設(shè)計，并對學(xué)生成果進行綜合評價，為學(xué)生創(chuàng)新思維培養(yǎng)提供支持。

【關(guān)鍵詞】科學(xué)教育；家電博物館；科學(xué)教育課程設(shè)計

【中圖分類號】G434 【文獻標志碼】B

【論文編號】1671-7384（2024）08-017-02

當(dāng)今世界，科技進步和創(chuàng)新已成為增強綜合國力的決定性因素，科學(xué)教育（科技教育）與創(chuàng)新教育耦合，已成為中小學(xué)培養(yǎng)科技創(chuàng)新后備人才的重要途徑。而現(xiàn)階段中小學(xué)創(chuàng)新教育面臨著認識滯后、制度缺失、管理缺位、資源不足等難題。博物館作為集知識、文化和歷史于一體的場所，成為了教育創(chuàng)新的重要資源。為此，我們提出建立校園家電博物館的想法，一方面展示與傳承佛山本土產(chǎn)業(yè)文化，另一方面以家電相關(guān)內(nèi)容為載體開展科技創(chuàng)新教育，為學(xué)生提供探究實踐的場景、工具和真實問題解決的機會，促進學(xué)生對科學(xué)知識的理解，發(fā)展其科技創(chuàng)新能力。

以科探融創(chuàng)為特色的校園家電博物館建設(shè)

館校結(jié)合是中小學(xué)科技創(chuàng)新教育的一種重要實踐模式，而將科技場館“搬進”校園更有利于提升學(xué)生對科技創(chuàng)新資源的獲取能力，及其在科學(xué)探究與科技創(chuàng)新中的具身體驗。對校園家電博物館建設(shè)，我們遵循了六個原則。

（1）目標引領(lǐng)。充分利用本土資源與特色，將家電制造的相關(guān)知識和技術(shù)融入科學(xué)教育中，為學(xué)生提供探究實踐的平臺，讓學(xué)生自主探索家電制造的科學(xué)原理，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和解決問題的能力，同時蘊育家鄉(xiāng)情懷。

（2）多方合作。學(xué)校、家庭與社區(qū)三方合作，共同提供資源和支持。學(xué)校提供場地和初始資金支持，家長和社區(qū)成員捐贈家電展品，企業(yè)和社會機構(gòu)提供技術(shù)與資金援助，共同構(gòu)建家電博物館。

（3）學(xué)生主體。鼓勵學(xué)生參與到家電博物館的設(shè)計和建設(shè)中來，形成以學(xué)生為核心的建館團隊。通過實地考察、圓桌會議和頭腦風(fēng)暴，讓學(xué)生提出設(shè)計構(gòu)思，確保博物館的設(shè)計符合學(xué)生的興趣和教育需求。

（4）多元展示。采用多種展示方式，藏品并不只限于實物，還包括圖片、文檔及多媒體材料和虛擬現(xiàn)實技術(shù)，以全面展示家電發(fā)展史，滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和偏好。

（5）科探融創(chuàng)。在科學(xué)探究中融入科技創(chuàng)新，通過做中學(xué)、做中創(chuàng)的探究，加強學(xué)生對家電展品的切身體驗，增強他們的科技創(chuàng)新意識和科技創(chuàng)新能力。

（6）評估改進。定期評估博物館的教育效果，根據(jù)反饋進行展覽內(nèi)容和形式的更新。同時，開展定期活動和工作坊，保持博物館的活力和教育功能的持續(xù)性。

學(xué)校設(shè)立的家電博物館在佛山開創(chuàng)了先河，于2019年正式落成，占地面積達160平方米。目前，藏品數(shù)量為238件，還收藏著學(xué)生自己的設(shè)計圖和研究報告。這些承載著佛山制造業(yè)歷史變遷的舊家電，見證了佛山家電發(fā)展歷程，更向?qū)W生發(fā)出時代創(chuàng)新的召喚。

基于校園家電博物館的課程設(shè)計與實踐

1.基于探究實踐的課程設(shè)計流程

基于校園博物館的科學(xué)探究與創(chuàng)新實踐，展現(xiàn)出新時代館校結(jié)合中探究式學(xué)習(xí)與教學(xué)的進一步發(fā)展。很多學(xué)者提出基于博物館的活動模式，如葉兆寧提出“從探究到實踐”的活動模式[1]；劉丹丹探討了如何將“跨學(xué)科”“探究”“實踐”三大核心理念有機融入博物館STEM課程設(shè)計中[2]。我們設(shè)計了“從廢舊到創(chuàng)新：家用電器的拆解與再設(shè)計”的課程，總結(jié)出基于探究實踐的博物館活動模式，旨在通過實際操作、創(chuàng)新設(shè)計和團隊合作，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和技術(shù)應(yīng)用能力。課程設(shè)計的具體流程如下。

階段1：問題識別與定義。明確課程旨在提升的具體能力，如科學(xué)探究、計算思維、創(chuàng)新物化等。創(chuàng)設(shè)與家電相關(guān)的問題情境，從中提煉出核心問題，分析問題要素，找到問題解決的一般思路。為更好地解決問題，需要引入相關(guān)自然科學(xué)知識和應(yīng)用科學(xué)知識。

階段2：探究實踐與創(chuàng)造。教師教授學(xué)生安全操作知識，確保拆解過程的安全性。學(xué)生分組拆解選定的廢舊家用電器，記錄部件和電路結(jié)構(gòu)，并討論其功能。學(xué)生探討設(shè)備的工作原理，如電流的流動、機械部件的運動等，同時基于拆解經(jīng)驗，提出改進現(xiàn)有設(shè)計的新方案。

階段3：驗證與測試。學(xué)生分小組合作，先使用設(shè)計軟件完成草圖和計劃書，然后根據(jù)設(shè)計圖紙，使用可回收材料制作家用電器的原型，最后測試原型的功能性和實用性，評估設(shè)計的創(chuàng)新性和可行性。

階段4：反饋與迭代。教師組織學(xué)生展示工作成果，接受同伴、教師和其他觀眾的反饋。學(xué)生根據(jù)反饋進行設(shè)計的迭代改進，優(yōu)化產(chǎn)品。

階段5：總結(jié)與延伸。師生討論項目科技創(chuàng)新的成功和挑戰(zhàn)，強調(diào)廢舊物品的回收利用價值和減少資源浪費的重要性。教師鼓勵學(xué)生在家中嘗試拆解小型電器，或參與學(xué)校的科技創(chuàng)新工作坊繼續(xù)優(yōu)化設(shè)計。

2.成果導(dǎo)向下的學(xué)生創(chuàng)新作品

校園家電博物館課程重視學(xué)生的創(chuàng)新成果產(chǎn)出。學(xué)生成果形式多樣，包括論文、報告、設(shè)計作品等，如繪制佛山家電發(fā)展史時間圖、佛山家電產(chǎn)業(yè)分布地圖，撰寫“基于家用電器的科學(xué)小論文”等。我們從創(chuàng)新性、實用性、科學(xué)性等多個維度對學(xué)生成果予以綜合評價。

我們在“從廢舊到創(chuàng)新：家用電器的拆解與再設(shè)計”課程中，設(shè)立了基本的教學(xué)要求，包括學(xué)生需要了解風(fēng)扇的基本結(jié)構(gòu)和工作原理；掌握基本的拆裝技巧和工具使用方法，能夠熟練地進行風(fēng)扇的拆卸和組裝操作；需要具備一定的創(chuàng)新能力和設(shè)計思維，能夠根據(jù)實際需求對風(fēng)扇進行改進和創(chuàng)新設(shè)計。

以“采用空氣凈化技術(shù)的風(fēng)扇”的學(xué)生作品為例，風(fēng)扇提供清涼的同時，還能有效去除室內(nèi)空氣中的有害物質(zhì)，如甲醛、PM2.5等。通過內(nèi)置的空氣凈化器和濾網(wǎng)，風(fēng)扇可以吸附和過濾空氣中的污染物，讓室內(nèi)空氣更加清新健康。從功能性和實用性的角度來看，該同學(xué)的設(shè)計具有很強的創(chuàng)新性和應(yīng)用價值。

校園家電博物館的課程設(shè)計與實踐體現(xiàn)了探究實踐的過程導(dǎo)向與創(chuàng)新作品的成果導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生形成問題意識，鼓勵學(xué)生開展科學(xué)探究、操作實踐與應(yīng)用創(chuàng)新，從而多方面提升科技創(chuàng)新能力。

3.創(chuàng)新思維培養(yǎng)的支持平臺

創(chuàng)新思維是開展科技創(chuàng)新的重要思維基礎(chǔ)，校園家電博物館為學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)提供了支持。

首先，設(shè)計創(chuàng)新的展覽和互動體驗，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，促進學(xué)生對科學(xué)知識的深入理解，培養(yǎng)其創(chuàng)造力和解決問題的能力。其次，鼓勵學(xué)生參與策展和展覽設(shè)計，在這個過程中，通過受眾到策劃者的身份轉(zhuǎn)換，培養(yǎng)他們的系統(tǒng)規(guī)劃能力、創(chuàng)新思維和溝通合作能力。最后，組織創(chuàng)新思維的工作坊和講座，邀請專家分享經(jīng)驗和技巧，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)具體的創(chuàng)新方法和技巧，拓寬思維方式，形成有效的創(chuàng)新思維習(xí)慣。

未來展望

未來我們將更關(guān)注新的科技發(fā)展趨勢，如將人工智能等元素融入到博物館建設(shè)中，使其成為一個真正的科技教育前沿陣地。學(xué)校還將加強與佛山本土家電企業(yè)和國內(nèi)外科研機構(gòu)的合作，產(chǎn)學(xué)研一體化發(fā)展，推動校園家電博物館成為文化交流和社會教育的重要平臺。

注：本文系北京市教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2022年度優(yōu)先關(guān)注課題“青少年科技后備人才培養(yǎng)研究”（立項編號：CHEA22011）研究成果

參考文獻

葉兆寧. 從“探究”到“實踐”： 探究式教學(xué)法的內(nèi)涵、本質(zhì)與發(fā)展[J]. 自然科學(xué)博物館研究， 2022（3）： 5-16.

劉丹丹. 以跨學(xué)科、探究、實踐為核心的博物館STEM教育：以“未來航海家”STEM系列課程設(shè)計為例[J]. 自然科學(xué)博物館研究， 2022（3）： 24-32.

編 輯：仲玉維