浅议“双减”视角下科技馆科学探究活动的开展

李云海

一、“双减”政策为科学探究活动带来契机

教育部推出的“双减”政策，主要以减轻学生作业负担，减少学生校外基础学科的培训，改变义务教育阶段学生过度培训、过度学习的状况为目标。而与此同时，随着信息化、智能化时代的到来，社会对人才科学素质能力要求越来越高，社会更需要大量的创新型人才。教育部的“双减”政策要求学校更关注学生核心素养的培养，而不是让学生“沉没”在题海和灌输式教育中。核心素养是个体在解决复杂的现实问题过程中表现出来的综合性能力，核心素养不是简单的知识或技能，它是以学科知识技能为基础，是整合了情感、态度或价值观在内的、能够满足特定现实需求的综合性表现。因此，家庭、学校、社会三方围绕“双减”政策，迫切需要科普场馆能够为广大中小学生提供优质的科学教育活动，以培养他们的核心科学素养。而科技馆的科学教育作为校外科学教育的重要组成部分，可充分利用科技馆展品资源的优势，面向青少年开展以科学探究为主的科学教育活动，可提升青少年科学素养，培养他们的核心科学素养，满足社会的需求和学生个人能力发展的要求。

2020年下半年，江苏省科学技术馆为配合南京市学校“双减”政策落地，专门设计了“有趣的声音”主题式科学探究活动。该活动面向11—12岁学生，在设计上充分依据儿童的心理特征和心理特点，以探究声音为线索，运用情境教学法和多种科学探究方法设计活动内容。在南京市鼓楼区小学进行试点，开展实施过程中，学校、家长、学生和家委会都积极配合，活动结束后学生和家长一致反映该活动在丰富“双减”后课余生活，提高学生核心科学素养，培养学生创新思维等方面都有良好的效果和起到了很好的示范作用。

一、科学探究活动参与对象与内容任务

（一）活动参与对象

“有趣的声音”主题式探究活动（下简称“有趣的声音”）面向学校高年级学生，采取馆校结合的方式开展。参与科技馆科学探究活动的学生为五至六年级学生，年龄段为11到12周岁。该年龄段孩子同其他年龄段的学生相比，好奇心和求知欲望强，对声光电力等学科的科学原理有一些了解，并具备一定的观察能力以及分析问题和动手实验的实践能力。同时，小学五、六年级学生与低年级学生相比，对事物的感知更具目的性和精确性，对活动过程中布置的任务和安排，能自觉地记忆和执行，对知识的获得、方法的选择、数据和信息的检测等方面具有一定的综合思维能力，可通过老师的启发进行比较、分析，并借助团队合作，实现具体形象思维向抽象思维的过渡，进而得出探究活动的结论和自己的观点。

（二）活动内容与安排

声音对于小学生来说比较熟悉，尽管其中具体声学知识要到初二物理才能进一步了解，但是声学现象小学四五年级的学生还是有所了解的。“有趣的声音”以“声”的科学属性作为活动的切入点，运用“声之传播”“声之速度”“声之产生”“声之要素”四个单元模块合理链接，让参与学生能够重新认识和思考“有趣的声音”。活动开始以“谁盗走声音”情境小故事开始：大玻璃罩中电铃发出清脆的铃声，随着真空泵的开启，铃声越来越小。接着让孩子们在密闭广口瓶里放小闹钟，让孩子用针筒不断抽出瓶中的空气，观察瓶中闹铃声是否减弱，让孩子们懂得声音传播需要空气作为传播介质。“声之速度”让孩子们在安静的没有观众的4D影院内模拟山谷的回声，通过测量孩子们所站位置到影院中高墙的距离，再除以记录声音发出后到反射回来所用时间的一半，计算出声音传播的速度。在“声之产生”环节，指导孩子们利用系着棉线的竹签，穿过纸杯杯底，然后在棉线上抹上松香，用手摩擦棉线，棉线振动使纸杯发出“咯咯”声，了解摩擦振动产生的声音。而“声之要素”分别让孩子参与敲击鼓面，利用吸管制作排箫等系列小实验小制作，了解声音三要素——响度、音调和音色。整个活动四个单元在安排设计上充分根据孩子的能力特点，首尾相连、层层递进地将观察展品现象、动手小实验、小制作以及小组讨论贯穿起来，因地制宜地设计出活动实验器材、巧妙设置出探究情境，将艺术与科学相融合，引导学生在动手实践和具体活动参与中，有效地激发科学兴趣，切实提升了孩子们的科学探究精神和科学思维能力。

二、亲身体验掌握科学探究的方法

（一）掌握科学探究方法

“有趣的声音”探究活动力求让孩子通过亲身体验和动手实践，逐步掌握科学探究的方式方法，以培养核心科学素养。比如“有趣的声音”中“声之要素”中涉及到声音的响度。我们先让孩子用鼓槌轻敲鼓面，接着用中等大小的力量敲击鼓面，最后用劲敲擊鼓面，比较听到声音的大小。孩子们通过自己动手敲击，很快得出用力越大，鼓面产生的声音越响的结论。这就是对比观察法。那么，鼓面在不同力量敲击下，会发生什么变化呢？于是孩子们再一次重复上述实验，并认真观察鼓面，许多同学说，鼓面发生振动。敲击力度越大，鼓面振动越明显。也有的同学说看不清鼓面振动，因为鼓面振动太快了。于是，我们指导孩子们将轻小的纸屑或者微小泡沫球洒在鼓面上，第三次再做敲击鼓面实验。很快，学生都得出用力越大，鼓面振动越大，发出声音越响，物体振动大小和声音大小即响度有关的结论。通过纸屑作为放大手段，学生自己明白可以利用其他工具或者辅助材料，将实验现象放大，这样便于观察得出结论。

（二）鼓励动手体验

而亲身体验与动手实践是掌握正确的科学探究方法的有效途径。在活动实施过程中，总有孩子因动手能力弱，对动手实验有畏难情绪，常表现为只愿意旁观别人做实验，自己动手则磨磨蹭蹭，一些孩子甚至用实验器材进行哄闹。然而只有亲自动手，才能体会探究方法的具体应用。所以科技馆辅导老师需巧妙地利用语言，积极引导他们主动参与动手实践。辅导老师如何利用语言去引导孩子们呢？情感是语言的灵魂，如果说音量、音调、语速只是语言的形，而情感则是语言的神，语音神的变化是最具感染力的。同时，儿童的感情世界丰富，充满着自己的感情色彩和幻想，所以辅导老师在鼓励孩子们动手的过程中，要以儿童的视角注入自己的感情色彩，只要动手步骤正确，不管结果如何，辅导老师都要多赞扬多鼓励。利用语言，当孩子们动手取得一点成果时，辅导老师可用语言表达出和孩子们一起发现现象的惊奇，用语言传递出大家遇到难题都会有的困惑以及动手解决问题时发自内心的喜悦。通过具有情感的语言，可以改变学生的畏难情绪，引发学生动手的兴趣，吸引孩子将探究体验深入下去。

三、营建亲密和谐的伙伴关系

（一）创造亲密关爱的同伴关系

核心素养强调情感、态度和价值观，活动设计开展过程中也应关注亲密和谐的伙伴关系建立。在活动中，亲密和谐的伙伴关系既包含辅导老师和参与学生之间的伙伴关系，也包括参与学生之间建立的伙伴关系。因此，学生在活动中需要以小组的形式共同完成探究任务，通过相互协作共同完成活动。实践表明，拥有良好同伴关系的学习者，他们思维活跃，创造性想象力最高，容易改变固有思维的约束。被同伴接纳的成员，有更多机会表达自我的想法和认识，使自己的思维认识模式得以不断“升级”，创造性思维得到显著提升。除此之外，在伙伴之间的关心帮助下，他们的合作意识更强，更能促进自己的动手能力，增强人际关系。因此，辅导老师在活动中应加强学生之间的联系，营造相互关心友爱的团队关系，由于科技馆安排的探究活动一般比学校一节课程时间长，虽然有的参与活动的孩子以学校班级为单位来参与，但是也有的来自不同班级或年级，加之离开学校熟悉的环境进入陌生的科技馆，参与实践时间长，因而建立有效的团队合作就显得尤为重要。所以，我们在活动开始时设计了团队建设，破冰环节，引发孩子之间相互合作的兴趣，通过共同参与游戏热身增进孩子们之间的了解，促进不同交际风格的孩子彼此互相接纳，让孩子们自觉自发建立起良好的伙伴关系。

（二）共建良好的学习生态环境

在和谐师生关系融洽的环境下，学生的学习效果达到最佳，孩子们的能力得以不断提升，但活动气氛活跃并不意味着活动没有秩序纪律。因此，科技馆辅导老师在活动中除了要努力营造融洽和谐的关系，还要排除一切干扰或影响和谐关系的因素。对于学习积极性高，乐于参与的孩子，可用口头表扬、给所在小组进行积分，根据小组积分多少奖励对应的小奖品，对活动表现优异者赠送小玩具等形式进行正向反馈;而对于调皮、不守纪律的孩子，开始可以小声提醒，表情暗示，并采用小伙伴监督的形式，让他们知晓破坏纪律将会失去奖励的机会进行负向反馈。通过正反两种反馈，在不影响孩子们自尊心和活动氛围的情况下，努力为活动营造一个和谐统一、良好有序的学习生态环境。

四、构建情境，引发探索兴趣

（一）构设故事情境

“有趣的声音”设计上从孩子的心理角度出发，在运用情境教学法，在活动中巧妙构境，不断引起参与学生探究的兴趣，培养孩子探究思考能力，提高孩子的核心素养。建构主义学习理论将“情境”“协作”“交流”和“意义建构”作为学习过程四大要素。根据心理学研究表明，环境的设立会对心理起到积极的暗示作用，对活动巧妙设置环境，创造导入情境，将激发学生探究兴趣和热情。因此活动设计安排上以好奇心设置悬念，通过以故事的情节或故事自身作为活动开展的链条，有目的地创造和设立具有感情色彩、以形象为主体的活动场景，增加参与者的主体体验和代入感，进而牵引参与者完成活动中设置的任务。例如在“有趣的声音”中，活动将第一单元“声之传播”开端设置成一个故事情节“谁盗走了声音”：小机灵来自一个音乐王国，那个王国每天都充满着美妙的音乐，一天一个巫师的到来让整个王国陷入无声的世界。国王询问小机灵求助破解巫师的法术。小机灵在玻璃罩中抽取空气，玻璃罩中电铃声音越来越小，而小機灵将空气导入玻璃罩中，电铃声则重新变得越来越大。通过小机灵的实验，让学生了解到抽掉空气，失去声音传播介质后，世界就变成无声的世界，接下来，国王又委托小机灵让大家测算出声音传播的速度、声音产生的原因等等。利用这个故事情节，串联起“声之传播”“声之速度”“声之产生”“声之要素”四个活动单元。

（二）布置场景情境

环境场景设置，就是将活动场地进行布置和装饰，尽量模仿活动情节所需的场景，使环境具有真实性，让参与者有代入感。如在“有趣的声音”环节每个活动地点分别进行环境模拟设计并进行了现场布置。在“声之传播”单元，我们临时将4D影院布置成山谷：在影院的周围幕墙贴上山谷的海报画，孩子们所站的位置放置泡沫做成的岩石，模拟孩子们在山谷呼喊听到的回声。最后一个活动单元“声之要素”，将活动场地设计成在音乐王国里用喷绘绘制了欧洲维也纳音乐大厅，用PVC板、泡沫板仿造搭建了一个欧洲中世纪的城堡，并播放《音乐之声》的经典乐曲作为背景音乐。

（三）假设扮演进入情境

设计学习情境时充分考虑场地环境布置、道具准备、角色扮演、任务等环节，突显学习中的构境效应。同时我们挑选有针对性、有对比性的活动环节，帮助学习者在活动中自觉地学习新知识的应用条件。对于小学生习惯在课堂以学生的角度学习，我们将角色转化，产生出乎其意料的情境体验。例如我们在小组成员活动分工上，让每组成员分别担任实验物品保管员，活动协调员，活动项目CEO等角色。再比如我们在设置情境的构境效应中设计了模拟采访环节，引导学生角色转变，深入到情境之中。在探究活动接近尾声步入总结归纳环节时，辅导老师不再进行总结，而是把舞台交给孩子们，让探究小组成员进行角色扮演，有的可以扮演科学家，有的扮演科学家的助手，有的扮演记者，让记者采访科学家在刚才探究活动中所涉及的科学原理，让孩子们以成人科学家的角度，和大家一起分享科学探究的收获。

总之，“有趣的声音”科学探究活动，以孩子们为探究视角，以有趣的声音为主线，紧密地围绕声音的产生、特点展开探究，在活动中处处体现如何让参与的学生成为整个科学探究活动的主体，动手实践和学习的主人，成为结合“双减”政策将培养学生的核心素养落到实处的较好范例。

（李云海，东南大学公共管理硕士，江苏科技馆副研究馆员，江苏省科普作家协会会员，主要从事科学教育活动设计与开发，设计实施科学教育项目，分别荣获第二届、第五届全国科普场馆科学教育项目展评二等奖，一等奖。2019年科普部全国科学项目展演二等奖，2020年荣获全国科技馆联合行动“同上一堂科学课”评比华东区一等奖。）