左什

摘 要 “小小火車站建筑師”教育活動(dòng)是中國(guó)鐵道博物館基于STEM理念開發(fā)的低齡兒童科學(xué)教育課程?；顒?dòng)通過(guò)結(jié)合展品資源，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)開展探究，親身動(dòng)手實(shí)踐，從而使學(xué)生構(gòu)建起對(duì)多學(xué)科知識(shí)的綜合認(rèn)識(shí)，提升其解決實(shí)際問(wèn)題的能力，為未來(lái)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 科技博物館 兒童STEM教育 教育活動(dòng)

0 引言

STEM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）的簡(jiǎn)稱，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，現(xiàn)實(shí)多學(xué)科的集成與融合[1]，使學(xué)生構(gòu)建起對(duì)多學(xué)科知識(shí)的綜合認(rèn)識(shí)和理解，達(dá)到提升解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題能力的效果。從STEM教育的覆蓋面上看，從幼兒園到大學(xué)的各年齡段學(xué)生均可以接受STEM教育，但目前針對(duì)低齡兒童（學(xué)齡前及小學(xué)低年級(jí)）開展的STEM教育課程相對(duì)較少且比較薄弱。博物館作為開展STEM教育的重要場(chǎng)所，應(yīng)當(dāng)對(duì)基于低齡兒童特點(diǎn)設(shè)計(jì)和開展的STEM教育課程給予更多重視。為此，中國(guó)鐵道博物館設(shè)計(jì)了“小小火車站建筑師”教育活動(dòng)，作為對(duì)基于STEM理念設(shè)計(jì)與實(shí)施博物館教育活動(dòng)的一次探索。

1 設(shè)計(jì)思路

基于博物館展品開展STEM教育需要具備一定的前提條件，課程必須有立足點(diǎn)，即展品要具備STEM特點(diǎn)，能夠體現(xiàn)多學(xué)科的“綜合性”，還要兼具“實(shí)踐性”，學(xué)生能夠通過(guò)探究和自主體驗(yàn)，構(gòu)建知識(shí)體系[2]。因此，活動(dòng)構(gòu)思的關(guān)鍵是選擇合適的展品并以此為基礎(chǔ)開展設(shè)計(jì)。而且，由于活動(dòng)針對(duì)低齡兒童開展，所以活動(dòng)的目的不是為了展現(xiàn)學(xué)科知識(shí)多深、多難，在內(nèi)容上要注重難度適當(dāng)、通俗易懂，便于學(xué)生從中理解最基本的知識(shí)和原理。根據(jù)上述原則，本次活動(dòng)選擇以展品“車站模型”作為切入點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

中國(guó)鐵道博物館正陽(yáng)門展館有6件“車站模型”展品，展示了來(lái)自不同地區(qū)、結(jié)構(gòu)各異的現(xiàn)代化車站建筑?；疖囌臼桥c人們出行息息相關(guān)的場(chǎng)所，低齡兒童對(duì)它也并不陌生，比較容易理解。作為建筑，車站在設(shè)計(jì)中既涉及科學(xué)問(wèn)題又涵蓋眾多工程和技術(shù)因素，這與STEM理念有較強(qiáng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。另外，這一展品比較容易實(shí)現(xiàn)衍生設(shè)計(jì)和制作，有利于體現(xiàn)STEM教育的綜合性，學(xué)生可以通過(guò)自主設(shè)計(jì)和制作提升動(dòng)手能力，培養(yǎng)開展科學(xué)探究的興趣，增強(qiáng)解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的能力。因此，活動(dòng)以“小小火車站建筑師”為主題，以展品“車站模型”為背景，再結(jié)合操作、實(shí)驗(yàn)、小游戲、繪畫等多種方式，引導(dǎo)兒童模擬火車站建筑師的職業(yè)情境，最終形成具備STEM基本特征并針對(duì)低齡兒童設(shè)計(jì)的教育活動(dòng)。

2 策劃實(shí)施

2.1 活動(dòng)準(zhǔn)備

（1）活動(dòng)對(duì)象

“小小火車站建筑師”教育活動(dòng)主要針對(duì)5～7歲的兒童開展（具體情況可根據(jù)兒童年齡調(diào)整），活動(dòng)人數(shù)控制在15人以內(nèi)。這一年齡段的兒童已經(jīng)具備了一定的認(rèn)知、理解和溝通能力，可以通過(guò)學(xué)習(xí)形成對(duì)知識(shí)的基本認(rèn)識(shí)。同時(shí)，考慮到這一年齡段學(xué)生的書寫能力相對(duì)較弱，所以活動(dòng)基本采用問(wèn)答、互動(dòng)、游戲等簡(jiǎn)單易行的方式進(jìn)行。

（2）活動(dòng)環(huán)境

活動(dòng)環(huán)境共分兩個(gè)區(qū)域，分別為觀察區(qū)和活動(dòng)區(qū)。觀察區(qū)即展品展示區(qū)域，學(xué)生可以在該區(qū)域根據(jù)課程要求充分觀察展品?；顒?dòng)區(qū)則是獨(dú)立設(shè)置的區(qū)域，活動(dòng)前預(yù)先在該區(qū)域準(zhǔn)備好課程所需的道具、座椅、電子設(shè)備等設(shè)施器材。學(xué)生在觀察區(qū)完成觀察后，到活動(dòng)區(qū)進(jìn)行學(xué)習(xí)。

（3）活動(dòng)道具

活動(dòng)采用價(jià)格低廉、操作簡(jiǎn)單、安全性高的材料，如小木板、塑料板、砝碼、紙、樂(lè)高積木、彩筆、尺子等。

2.2 活動(dòng)開展

（1）創(chuàng)設(shè)情境，引入主題

活動(dòng)從創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境開始，召集活動(dòng)對(duì)象后，博物館輔導(dǎo)員首先提出問(wèn)題：“去哪能坐火車？火車站都是一樣的嗎？有什么區(qū)別？”提問(wèn)的目的是吸引學(xué)生注意力并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考和回答，進(jìn)而引出活動(dòng)主題——“火車站”。通過(guò)提問(wèn)，將學(xué)生引入到教學(xué)情境之中，并引起下一階段的驗(yàn)證。

引入主題后，輔導(dǎo)員引導(dǎo)學(xué)生自主觀察展線上的六座車站，讓小朋友們總結(jié)出他們觀察到的火車站有什么共同點(diǎn)和不同點(diǎn)，使學(xué)生主動(dòng)觀察火車站的外觀、結(jié)構(gòu)，并驗(yàn)證自己的回答。

（2）構(gòu)建知識(shí)，主動(dòng)思考

在學(xué)生形成了對(duì)火車站構(gòu)造的初步印象后，輔導(dǎo)員將學(xué)生帶領(lǐng)至活動(dòng)區(qū)，進(jìn)入知識(shí)構(gòu)建環(huán)節(jié)。

知識(shí)構(gòu)建第一階段，首先請(qǐng)同學(xué)們說(shuō)出剛才觀察到的結(jié)果并說(shuō)出他們認(rèn)為火車站應(yīng)該由哪些結(jié)構(gòu)組成?；卮鹜戤吅?，教師進(jìn)行總結(jié)，提煉并補(bǔ)充同學(xué)們的答案，告知學(xué)生火車站應(yīng)當(dāng)由站臺(tái)、進(jìn)站廳（候車室）、出站廳、停車場(chǎng)、換乘空間等組成。隨后，為了使學(xué)生二次加深印象，為接下來(lái)的深入學(xué)習(xí)做好鋪墊，輔導(dǎo)員會(huì)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行簡(jiǎn)單的拼圖游戲，使學(xué)生再次明確所學(xué)內(nèi)容。

知識(shí)構(gòu)建第二階段的主要目的是引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)自主思考，形成對(duì)火車站建筑結(jié)構(gòu)問(wèn)題的判斷，并在接下來(lái)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，檢驗(yàn)自己的判斷是否正確。如表1所示，這一階段中，學(xué)生要經(jīng)歷三次由提問(wèn)到回答的過(guò)程。問(wèn)題由教師提出，學(xué)生進(jìn)行自主思考和回答，再由教師提煉總結(jié)。

在進(jìn)行了三次提問(wèn)及回答后，學(xué)生應(yīng)當(dāng)已經(jīng)能夠聯(lián)想到對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)至關(guān)重要的安全問(wèn)題。如表2所示，接下來(lái)的第三階段要通過(guò)三個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)和小游戲，讓學(xué)生親自驗(yàn)證自己的猜想，形成對(duì)第二階段學(xué)習(xí)成果的反饋，使學(xué)生通過(guò)自主探究，解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并理解科學(xué)知識(shí)。

通過(guò)第一個(gè)小實(shí)驗(yàn)，學(xué)生們會(huì)發(fā)現(xiàn)由于材料不同，小桌子的強(qiáng)度會(huì)受到影響，這使學(xué)生們認(rèn)識(shí)到在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時(shí)要注重材料的選取。采取不適當(dāng)?shù)牟牧希赡軙?huì)對(duì)建筑安全造成威脅。第二個(gè)小游戲中，學(xué)生們會(huì)發(fā)現(xiàn)，踮起腳尖站立的小朋友明顯沒(méi)有扎馬步半蹲的小朋友站得穩(wěn)。輔導(dǎo)員由此引導(dǎo)學(xué)生理解重心的高低會(huì)影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。第三個(gè)小游戲中，讓孩子們自主嘗試并展示自己通過(guò)什么方法讓紙立了起來(lái)。這一過(guò)程鼓勵(lì)學(xué)生大膽想象，主動(dòng)表達(dá)見(jiàn)解，從而引導(dǎo)學(xué)生理解支撐面的大小對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響。

經(jīng)過(guò)了知識(shí)構(gòu)建環(huán)節(jié)，通過(guò)自主參與和探索，同學(xué)們已經(jīng)對(duì)部分科學(xué)與工程、技術(shù)知識(shí)建立了一定的認(rèn)識(shí)。

（3）貼近現(xiàn)實(shí)，解決問(wèn)題

活動(dòng)的最終目的是要使學(xué)生建立對(duì)STEM各領(lǐng)域的綜合理解并提升解決實(shí)際問(wèn)題的能力，所以活動(dòng)的最后階段要回歸到解釋與評(píng)價(jià)上。

這一階段共設(shè)置兩個(gè)環(huán)節(jié)。第一步為制作環(huán)節(jié)，要求學(xué)生通過(guò)小組合作，設(shè)計(jì)并搭建一座火車站。學(xué)生先在紙上畫出設(shè)計(jì)圖，再在限定區(qū)域內(nèi)用樂(lè)高積木搭建火車站。目的是引導(dǎo)小朋友們注意考慮影響建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和強(qiáng)度的因素，并在此基礎(chǔ)上自由發(fā)揮想象，為車站設(shè)計(jì)不同的外觀造型，提升想象力和創(chuàng)造力。在搭建中，學(xué)生需要利用手、尺子等工具進(jìn)行測(cè)量，考慮需要利用多少塊積木才能成功搭建，從而引導(dǎo)學(xué)生理解形狀與空間的關(guān)系，形成對(duì)數(shù)量關(guān)系的簡(jiǎn)單認(rèn)識(shí)。第二步是評(píng)價(jià)和交流環(huán)節(jié)，每組分別展示作品，介紹自己的設(shè)計(jì)理念，在設(shè)計(jì)時(shí)考慮了哪些工程問(wèn)題，注意了哪些需要遵循的技術(shù)因素。

經(jīng)歷過(guò)活動(dòng)的全程后，學(xué)生們從最初對(duì)某個(gè)展品的表面認(rèn)識(shí)上升到了對(duì)展品背后科學(xué)原理、科學(xué)方法與科學(xué)思想的綜合認(rèn)識(shí)，這不僅指學(xué)生對(duì)STEM各領(lǐng)域形成了初步概念，還包括學(xué)生在主動(dòng)參與和探究中鍛煉了思維能力，培養(yǎng)了合作意識(shí)，增強(qiáng)了表達(dá)能力以及在貼近現(xiàn)實(shí)的情境中提升了解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

3 特點(diǎn)與亮點(diǎn)

活動(dòng)通過(guò)多次引入問(wèn)題，使兒童分別產(chǎn)生對(duì)火車站構(gòu)造、怎樣設(shè)計(jì)車站及影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、強(qiáng)度的因素等問(wèn)題的思考。

在“引入主題”階段，學(xué)生通過(guò)自主觀察和拼圖游戲進(jìn)行了初步探索，獲得了對(duì)“工程”領(lǐng)域結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)。

在“構(gòu)建知識(shí)”階段，通過(guò)三次提問(wèn)及回答，兒童反復(fù)進(jìn)行自主思考，再次加深了對(duì)工程和技術(shù)問(wèn)題的理解。學(xué)生還通過(guò)實(shí)驗(yàn)及小游戲明確了相應(yīng)的科學(xué)原理。這一階段實(shí)現(xiàn)了STEM教育要求的科學(xué)、技術(shù)、工程領(lǐng)域的綜合運(yùn)用。

在“解決問(wèn)題”階段，通過(guò)設(shè)計(jì)和搭建火車站模型，兒童嘗試進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算，建立了對(duì)部分?jǐn)?shù)學(xué)概念的認(rèn)識(shí)，并形成了對(duì)工程設(shè)計(jì)的再次理解?；顒?dòng)最終通過(guò)動(dòng)手操作，使學(xué)生在潛移默化中運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，并將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)及其他學(xué)科內(nèi)容聯(lián)系起來(lái)。這既體現(xiàn)了STEM教育要求的各領(lǐng)域的“綜合”，又實(shí)現(xiàn)了以“實(shí)踐”和“探究”為基礎(chǔ)進(jìn)行科學(xué)教育。

通過(guò)活動(dòng)，兒童在引發(fā)問(wèn)題、思考問(wèn)題、觀察展品、開展實(shí)驗(yàn)、構(gòu)建解釋中反復(fù)經(jīng)歷了由問(wèn)題到判斷，由判斷到驗(yàn)證，再由驗(yàn)證到實(shí)施的過(guò)程。大部分的核心知識(shí)點(diǎn)是由學(xué)生自主探究得來(lái)的，這使他們獲取了難得的“直接經(jīng)驗(yàn)”[3]，直觀地構(gòu)建和深化了學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)。在自主探究中，兒童初步建立了對(duì)物質(zhì)科學(xué)、工程設(shè)計(jì)等“學(xué)科核心概念”的理解，盡管這種理解是比較淺層次的，但對(duì)于低齡兒童來(lái)說(shuō)，足以使他們構(gòu)建對(duì)科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程、技術(shù)等方面的初步認(rèn)識(shí)。活動(dòng)設(shè)計(jì)的交流、合作、展示環(huán)節(jié)，是對(duì)STEM理念的進(jìn)一步延伸和拓展?；顒?dòng)沒(méi)有過(guò)多的限制，也沒(méi)有好壞之分，這體現(xiàn)了STEM教育的多樣性和開放性。[4]最終的目的是讓學(xué)生鍛煉思維，增強(qiáng)創(chuàng)新能力和合作意識(shí)，提升綜合能力。

4 總結(jié)與思考

“小小火車站建筑師”教育活動(dòng)是中國(guó)鐵道博物館基于STEM理念指導(dǎo)下對(duì)低齡兒童科學(xué)教育活動(dòng)設(shè)計(jì)的初步嘗試，但距離對(duì)STEM理念的熟練運(yùn)用和實(shí)踐仍然任重而道遠(yuǎn)。對(duì)于博物館而言，如何更好地促進(jìn)展品資源與游戲式探究的充分結(jié)合，為低齡兒童營(yíng)造更好的學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，如何設(shè)計(jì)出更多有針對(duì)性的STEM教育課程，還有賴于未來(lái)更加深入細(xì)致地研究和探索。

參考文獻(xiàn)

[1]葉兆寧，周建中，楊元魁.圍繞“大概念”設(shè)計(jì)STEM課程[J].人民教育，2018（7）：59-63.

[2]鄭巍，黃慧，孫琪琳.STEM教育在科技館教育活動(dòng)中的實(shí)現(xiàn)方式——以上?？萍拣^羊年生肖展為例[C].長(zhǎng)沙：全球科學(xué)教育改革背景下的館校結(jié)合——第七屆館校結(jié)合科學(xué)教育研討會(huì)，2015.

[3]朱幼文.基于科學(xué)與工程實(shí)踐的跨學(xué)科探究式學(xué)習(xí)——科技館STEM教育相關(guān)重要概念的探討[J].自然科學(xué)博物館研究，2017（1）：5-14.

[4]葉兆寧，郝瑞輝，王蓓.非正規(guī)教育環(huán)境下青少年STEM教育活動(dòng)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐研究[J].自然科學(xué)博物館研究，2016（1）：43-48.