郁志珍 戴歆紫

摘 要 知識(shí)整合框架不僅能有效地發(fā)揮非正式學(xué)習(xí)環(huán)境的諸多功能，較好地彌補(bǔ)現(xiàn)有非正式教育活動(dòng)的不足，而且能促進(jìn)學(xué)習(xí)者將碎片化知識(shí)轉(zhuǎn)化為連貫性想法，獲得對(duì)科學(xué)概念的一致性理解?；谥R(shí)整合框架，以“重建血液循環(huán)系統(tǒng)”活動(dòng)為例，對(duì)非正式教育活動(dòng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了探索。

關(guān)鍵詞 知識(shí)整合 非正式學(xué)習(xí) 活動(dòng)設(shè)計(jì)

0 前言

由于科技的高速發(fā)展和全球化的不斷推進(jìn)，傳統(tǒng)學(xué)校環(huán)境中的正式學(xué)習(xí)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足學(xué)生的需要。研究發(fā)現(xiàn)80%的學(xué)習(xí)發(fā)生于非正式環(huán)境，幾乎貫穿了人的一生，并具有個(gè)性化、社會(huì)性、隨機(jī)性、多樣性、知識(shí)來(lái)源多元化、強(qiáng)調(diào)共享與協(xié)作等特點(diǎn)。[1]為了更好地適應(yīng)社會(huì)變遷及終身學(xué)習(xí)的訴求，家庭、場(chǎng)館、單位等非正式環(huán)境中的學(xué)習(xí)引起了研究者的關(guān)注，被視為應(yīng)對(duì)各種變化的有效途徑。[2]

近年來(lái)，我國(guó)正在逐步開(kāi)展并加強(qiáng)非正式教育的建設(shè)與實(shí)施，尤其是對(duì)于場(chǎng)館中的非正式教育活動(dòng)。博物館、科技館等場(chǎng)館是重要的非正式學(xué)習(xí)場(chǎng)所，也是學(xué)生在學(xué)校教育系統(tǒng)之外進(jìn)行科學(xué)探索的重要渠道。然而，目前場(chǎng)館中的非正式學(xué)習(xí)暴露出諸多問(wèn)題，僅憑其自身的優(yōu)勢(shì)并不能很好地促進(jìn)學(xué)習(xí)。因此，如何利用學(xué)習(xí)理論來(lái)設(shè)計(jì)非正式教育活動(dòng)，解決實(shí)踐中的問(wèn)題，推動(dòng)以場(chǎng)館為基礎(chǔ)的非正式學(xué)習(xí)是當(dāng)務(wù)之急。本文立足于學(xué)習(xí)科學(xué)領(lǐng)域的重要研究成果，試圖以知識(shí)整合框架為理論指導(dǎo)，依托上?？萍拣^的展示資源，設(shè)計(jì)了“重建血液循環(huán)系統(tǒng)”活動(dòng)，優(yōu)化博物館的教育功能。

1 研究背景

1.1 非正式學(xué)習(xí)環(huán)境的優(yōu)勢(shì)與局限

非正式學(xué)習(xí)環(huán)境憑借其豐富的學(xué)習(xí)資源、靈活的學(xué)習(xí)方式成為學(xué)習(xí)科學(xué)領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)。[3]當(dāng)下，教育工作者開(kāi)始致力于非正式教育活動(dòng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施，并將其作為學(xué)校教育的有效補(bǔ)充，抑或納入學(xué)校教育的組成部分。我國(guó)對(duì)于非正式學(xué)習(xí)環(huán)境的探索剛剛起步，如何更好地利用其優(yōu)勢(shì)進(jìn)行教育實(shí)踐活動(dòng)存在著諸多問(wèn)題，主要表現(xiàn)為以下三個(gè)方面：（1）非正式環(huán)境下的學(xué)習(xí)目標(biāo)是多元性的，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)的環(huán)境過(guò)去一直側(cè)重于吸引觀(guān)眾并保持其積極參與，但經(jīng)驗(yàn)的形成往往并不以學(xué)習(xí)為依據(jù)。[4]（2）非正式環(huán)境中新媒體的應(yīng)用產(chǎn)生進(jìn)一步的疑問(wèn)：如何以及何時(shí)在教育活動(dòng)過(guò)程中使用技術(shù)？今天的科技館呈現(xiàn)出一種極端現(xiàn)象——“重陳列、輕教育”，只帶來(lái)了短暫的新鮮感，無(wú)法讓觀(guān)眾接觸深層次的科學(xué)內(nèi)容。[5]利用先進(jìn)的技術(shù)卻僅達(dá)到走馬觀(guān)花的效果，從物力投入和觀(guān)眾反饋上來(lái)看是極大的浪費(fèi)。（3）非正式環(huán)境中的豐富資源常常是“散亂”的狀態(tài)，缺乏整合性的活動(dòng)設(shè)計(jì)，難以支持觀(guān)眾的學(xué)習(xí)過(guò)程。如何充分利用非正式教育活動(dòng)的諸多優(yōu)勢(shì)，克服其中的問(wèn)題，使其服務(wù)于學(xué)習(xí)是本文探索的重點(diǎn)。

1.2 上?？萍拣^的相關(guān)展項(xiàng)

科技館、博物館等場(chǎng)館是非正式學(xué)習(xí)環(huán)境的典型代表，具有實(shí)物資源豐富、富集多種信息技術(shù)、高度情境化、提供個(gè)性化體驗(yàn)等特征，逐漸發(fā)展成為學(xué)校之外的第二教育系統(tǒng)。[6]但是，這類(lèi)場(chǎng)館只關(guān)注“觀(guān)眾參與度”卻忽視了“學(xué)習(xí)者特點(diǎn)”，技術(shù)資源多樣卻無(wú)用武之地，而非正式教育的碎片化特征、脫離學(xué)習(xí)的活動(dòng)設(shè)計(jì)使其呼喚基于學(xué)習(xí)科學(xué)的理論指導(dǎo)，以改善和提升非正式教育活動(dòng)的實(shí)踐效果。

上海科技館的“人與健康”展區(qū)以“人體結(jié)構(gòu)與健康”“疾病與健康”“運(yùn)動(dòng)與健康”為主題揭示健康的科學(xué)，讓觀(guān)眾深入人體內(nèi)部，更好地關(guān)愛(ài)自己的身體。人體就像一部復(fù)雜的機(jī)器，由許多零件組成了整體，每個(gè)零件都有不同的功能，它們互相協(xié)調(diào)、相互合作，共同維持著人的生命活動(dòng)。

如表1所示，這里陳列著各式各樣有關(guān)血液循環(huán)系統(tǒng)的展項(xiàng)，為觀(guān)眾創(chuàng)設(shè)了生動(dòng)而有趣的學(xué)習(xí)情境。希望通過(guò)豐富的實(shí)物資源和直觀(guān)的多媒體技術(shù)手段，呈現(xiàn)人體血液循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，促進(jìn)觀(guān)眾理解復(fù)雜的生理活動(dòng)。然而，實(shí)地考察發(fā)現(xiàn)，觀(guān)眾來(lái)去匆匆，對(duì)有些細(xì)節(jié)視而不見(jiàn)，學(xué)習(xí)成效似乎不容樂(lè)觀(guān)。究其原因，在于這些展項(xiàng)缺乏頂層設(shè)計(jì)，零散地分布在各處，沒(méi)有一個(gè)綜合性的活動(dòng)將其有機(jī)整合；在缺少明確指引的情況下，這些展項(xiàng)只能調(diào)動(dòng)觀(guān)眾的“眼睛”“耳朵”，卻無(wú)法促使他們開(kāi)動(dòng)“腦筋”。因此，需要解決的問(wèn)題可以歸納為：如何在已有展示資源的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一個(gè)關(guān)于人體血液循環(huán)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)活動(dòng)方案，給觀(guān)眾帶來(lái)更好的參觀(guān)體驗(yàn)，并讓他們進(jìn)入更深層次的學(xué)習(xí)？

本研究圍繞上海科技館的相關(guān)展項(xiàng)，遵循知識(shí)整合框架的理論指導(dǎo)，嘗試設(shè)計(jì)一個(gè)非正式教育活動(dòng)——“重建血液循環(huán)系統(tǒng)”。一方面，這可以改善科技館的展覽效果，提高展項(xiàng)的使用率；另一方面，這也是對(duì)于場(chǎng)館環(huán)境下非正式教育活動(dòng)設(shè)計(jì)的一種探索。

2 理論基礎(chǔ)

知識(shí)整合框架的發(fā)展與成熟立足于學(xué)習(xí)本質(zhì)，是在充分考察學(xué)習(xí)者認(rèn)知結(jié)構(gòu)與方式的基礎(chǔ)上提出的。知識(shí)整合理論集結(jié)了國(guó)際學(xué)習(xí)科學(xué)及科學(xué)課程設(shè)計(jì)領(lǐng)域數(shù)十年的經(jīng)驗(yàn)，特別是關(guān)于學(xué)習(xí)者已有觀(guān)念、可視化、反思和類(lèi)比、真實(shí)性評(píng)價(jià)等促進(jìn)科學(xué)概念轉(zhuǎn)變的研究成果。研究者對(duì)成功教學(xué)中的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行歸納和整理，形成了知識(shí)整合的一系列原則和模式。[7]將知識(shí)整合框架用以指導(dǎo)非正式教育活動(dòng)設(shè)計(jì)，不但可以化零為整，充分利用各種非正式學(xué)習(xí)資源，還能有效調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者已有的經(jīng)驗(yàn)，以一種貼近學(xué)習(xí)者認(rèn)知本質(zhì)的形式助力于深度學(xué)習(xí)。[8]

2.1 知識(shí)整合框架的四項(xiàng)原則

知識(shí)整合理論被歸納為四項(xiàng)基本原則：使科學(xué)可觸及、使思維看得見(jiàn)、幫助學(xué)生向他人學(xué)習(xí)、促進(jìn)自治。[9]107-109如表2所示，“重建血液循環(huán)系統(tǒng)”活動(dòng)方案中的眾多設(shè)計(jì)策略遵循了這四項(xiàng)原則。

2.2 知識(shí)整合框架的四個(gè)步驟

遵循知識(shí)整合理論的教學(xué)過(guò)程可以具體細(xì)化為四個(gè)基本步驟：析出觀(guān)念、添加觀(guān)念、辨分觀(guān)念、反思與梳理觀(guān)念。[9]122-130通過(guò)以上步驟的恰當(dāng)組合，可以促進(jìn)知識(shí)整合。如表3所示，“重建血液循環(huán)系統(tǒng)”活動(dòng)根據(jù)這四個(gè)步驟設(shè)計(jì)了具體的學(xué)習(xí)任務(wù)。

3 活動(dòng)設(shè)計(jì)

3.1 活動(dòng)主題

血液循環(huán)系統(tǒng)是中小學(xué)科學(xué)課程的重要內(nèi)容。不過(guò)，教材課本只是靜態(tài)地呈現(xiàn)客觀(guān)知識(shí)，缺乏深入思考和境脈信息；同時(shí)，這些知識(shí)本身比較抽象，容易讓學(xué)生陷入“死記硬背”的漩渦之中。因此，關(guān)于血液循環(huán)系統(tǒng)的教學(xué)或許需要一些活潑開(kāi)放、具有情境性的非正式教育活動(dòng)予以支持和補(bǔ)充。

3.2 活動(dòng)對(duì)象

“重建血液循環(huán)系統(tǒng)”活動(dòng)主要面向初中生。在該年齡階段，學(xué)生有很強(qiáng)的求知欲望，并且正處于形象思維向抽象思維的過(guò)渡時(shí)期。同時(shí)，他們已對(duì)人體的結(jié)構(gòu)組成形成初步認(rèn)識(shí)，這些知識(shí)儲(chǔ)備將有利于活動(dòng)開(kāi)展。因此，我們要?jiǎng)?chuàng)造條件，在充分考慮學(xué)生已有知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，盡可能利用多媒體手段輔助使教學(xué)內(nèi)容形象化，通過(guò)各種探究活動(dòng)幫助學(xué)生從整體上理解血液循環(huán)系統(tǒng)。

3.3 活動(dòng)目標(biāo)

根據(jù)初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中與血液循環(huán)系統(tǒng)相關(guān)的教學(xué)目標(biāo)，結(jié)合可獲得的非正式教育資源確定以下活動(dòng)目標(biāo)：

（1）知識(shí)與技能目標(biāo)。學(xué)生能描述心臟的結(jié)構(gòu)與功能；能說(shuō)明血液循環(huán)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與功能；能概述血液循環(huán)的途徑及血液成分的變化過(guò)程。

（2）過(guò)程與方法目標(biāo)。學(xué)生在重建血液循環(huán)系統(tǒng)的過(guò)程中，充分利用科技館中的豐富資源；在描述心臟、血管、血細(xì)胞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和生理功能的過(guò)程中，發(fā)展觀(guān)察、分析和綜合能力；在構(gòu)建人體血液循環(huán)系統(tǒng)模型的過(guò)程中，比較科學(xué)模型與真實(shí)人體的異同，體會(huì)科學(xué)模型的功能和局限，發(fā)展批判性思維。

（3）情感態(tài)度與價(jià)值觀(guān)目標(biāo)。學(xué)生通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)目標(biāo)的共同探索，其合作精神得以增強(qiáng)；通過(guò)對(duì)血液循環(huán)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，形成“生物體的結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一”的觀(guān)點(diǎn)。

3.4 活動(dòng)流程

在知識(shí)整合框架的指導(dǎo)下，參考美國(guó)舊金山探索館的“再造循環(huán)系統(tǒng)”（Re-Engineering the Circulatory System）活動(dòng)，基于上海科技館的相關(guān)展項(xiàng)和其他可用技術(shù)資源，設(shè)計(jì)了“重建血液循環(huán)系統(tǒng)”活動(dòng)，每次活動(dòng)的參與人數(shù)為12～16，分為3～4組。活動(dòng)過(guò)程中，學(xué)生將在教師的帶領(lǐng)下，以小組為單位合作設(shè)計(jì)、搭建和測(cè)試人體血液循環(huán)系統(tǒng)模型（見(jiàn)圖1）。通過(guò)一系列精心組織的環(huán)節(jié)：“跳起來(lái)會(huì)怎樣”“參觀(guān)人體模型演示劇場(chǎng)”“構(gòu)建人體血液循環(huán)系統(tǒng)模型”“展示人體血液循環(huán)系統(tǒng)模型”，并借助學(xué)習(xí)單，思考、探索和學(xué)習(xí)人體循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，最終構(gòu)建和形成對(duì)血液循環(huán)系統(tǒng)的清晰理解。

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圖1 人體血液循環(huán)系統(tǒng)模型

（1）跳起來(lái)會(huì)怎樣（10 min）。請(qǐng)學(xué)生在1 min內(nèi)盡情跳動(dòng)，感受身體發(fā)生的變化，并回答學(xué)習(xí)單中的問(wèn)題：心跳為什么會(huì)加快？運(yùn)動(dòng)與心跳之間有什么關(guān)系？人體的血液循環(huán)系統(tǒng)是如何工作的？在活動(dòng)過(guò)程中，教師輪流指導(dǎo)每組學(xué)生，協(xié)助學(xué)生初步澄清自己的概念，隨后組織集體討論，對(duì)所獲得的知識(shí)進(jìn)行分享。

（2）參觀(guān)人體模型演示劇場(chǎng)（20 min）。讓學(xué)生觀(guān)看動(dòng)畫(huà)《夸父逐日》并觀(guān)察人體大模型，了解人體循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，并回答學(xué)習(xí)單中的問(wèn)題：在人體的血液循環(huán)中，發(fā)生物質(zhì)交換的部位是哪里？對(duì)哪些物質(zhì)進(jìn)行了物質(zhì)交換？簡(jiǎn)述血液循環(huán)的途徑及血液成分的變化過(guò)程。在圖2中標(biāo)出數(shù)字指代的部位名稱(chēng)及血液的流動(dòng)方向，并用紅色、藍(lán)色分別畫(huà)出動(dòng)脈血和靜脈血。教師對(duì)學(xué)生的理解作出反饋，引導(dǎo)他們將現(xiàn)有的想法與之前的想法聯(lián)系起來(lái)，并在互動(dòng)中適時(shí)地添加一些關(guān)鍵概念：心臟、血管（動(dòng)脈、靜脈、毛細(xì)血管）、血液（動(dòng)脈血、靜脈血）等。由此可知，人體其實(shí)是處在不斷變化的動(dòng)態(tài)平衡之中。

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圖2 人體血液循環(huán)系統(tǒng)示意圖

（3）構(gòu)建人體血液循環(huán)系統(tǒng)模型（110 min）。如圖3所示，學(xué)生首先要確定設(shè)計(jì)方案，模擬血液循環(huán)系統(tǒng)，然后使用簡(jiǎn)單的材料和工具，著手制作和修改模型。同時(shí)，豐富的場(chǎng)館資源和技術(shù)資源也為學(xué)生的持續(xù)改進(jìn)提供了支持。

（4）展示人體血液循環(huán)系統(tǒng)模型（40 min）。你的設(shè)計(jì)會(huì)比進(jìn)化更好嗎？要求各組學(xué)生向大家介紹自己的作品，指出科學(xué)模型與真正的血液循環(huán)系統(tǒng)的區(qū)別，并講述如何克服制作過(guò)程中遇到的種種難題。當(dāng)學(xué)生完成匯報(bào)后，教師要對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)。

4 活動(dòng)實(shí)施

4.1 教學(xué)建議

為了順利開(kāi)展“重建血液循環(huán)系統(tǒng)”活動(dòng)，我們針對(duì)活動(dòng)中的各個(gè)環(huán)節(jié)提出了相應(yīng)的教學(xué)建議（見(jiàn)表4）。

4.2 評(píng)價(jià)建議

教師可以針對(duì)活動(dòng)中的“展示人體血液循環(huán)系統(tǒng)模型”環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)和構(gòu)建評(píng)價(jià)量表，對(duì)每個(gè)小組做出點(diǎn)評(píng)。評(píng)價(jià)量表包括以下三個(gè)部分：（1）對(duì)人體血液循環(huán)系統(tǒng)模型的評(píng)價(jià)，主要考查學(xué)生設(shè)計(jì)的模型是否包含血液循環(huán)系統(tǒng)的各種要素（完整與否、如何表征），以及與真實(shí)人體的相似程度。（2）對(duì)各組解釋說(shuō)明的評(píng)價(jià)，主要考查學(xué)生對(duì)血液循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和工作原理的掌握情況。（3）對(duì)各組提出問(wèn)題、解決問(wèn)題的評(píng)價(jià)，主要考察學(xué)生的創(chuàng)造性和評(píng)判性思維，以及對(duì)科學(xué)模型的功能和局限的理解程度。這種過(guò)程性評(píng)價(jià)不僅可以作為衡量學(xué)習(xí)成果的一種方式，也可以作為反饋學(xué)習(xí)進(jìn)程的一種手段。此外，活動(dòng)結(jié)束后，教師可以對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)感受進(jìn)行深入訪(fǎng)談，并結(jié)合實(shí)施情況對(duì)活動(dòng)加以完善。

5 結(jié)語(yǔ)

知識(shí)整合框架是學(xué)習(xí)科學(xué)領(lǐng)域中較為成熟的教學(xué)理論，它依據(jù)四項(xiàng)基本原則并通過(guò)四個(gè)基本步驟促進(jìn)學(xué)習(xí)者將碎片化的知識(shí)轉(zhuǎn)化為連貫性想法，最終獲得對(duì)科學(xué)概念的一致性理解。將知識(shí)整合框架用以指導(dǎo)非正式教育活動(dòng)設(shè)計(jì)，不僅有效地發(fā)揮了非正式學(xué)習(xí)環(huán)境的諸多功能，而且較好地彌補(bǔ)了現(xiàn)有非正式教育活動(dòng)的不足，拓展了活動(dòng)策劃者的設(shè)計(jì)視野，對(duì)于教學(xué)實(shí)踐具有重要意義。

致謝

特別感謝華東師范大學(xué)教育學(xué)部裴新寧教授的細(xì)心指導(dǎo)。

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