“三下乡”科普教学新策略的探索研究

侯 丹 李 响 程 琦

1.天津师范大学 天津 300000;2.天津科学技术馆 天津 300000;3.天津港保税区临港实验学校 天津 300000

乡村振兴的有效途径之一是提高乡村居民的科学素养,近些年在国家大力进行科学普及推广教育的背景下乡村居民的科学素养也获得了大幅度的提升,但与城镇居民相比仍然存在着显著的差异。聚焦乡村居民现有知识结构特点,结合科普教学资源分布不均的客观现实,整合现有科普教育资源,选择适合乡村居民知识结构特点的教学模式,以乡村居民生产生活所需的知识内容为教学内容,将其整合成便携、简单、易懂、易操作的科普资源包进行乡村科普宣传是本文探索的提升乡村居民科学素养的途径。

一、乡村与城镇公民科学素质水平发展差异显著

经由中国科学技术协会公布的第十一次中国公民科学素质抽样调查结果显示:2020年我国公民具备科学素质的比例达到10.56%,比2015年提升了4.36个百分点,比2005年(《科学素质纲要》颁布前)提升了8.96个百分点,完成了国家“十三五”规划公民素养达到10%的发展目标任务。我国公民整体素养发展水平虽然得到了快速的提升,但仍然存在着区域、地域发展不平衡等问题。在对31个省(自治区、直辖市)和新疆生产建设兵团进行数据调研后,结果显示东部地区公民科学素质水平持续领跑,长三角、珠三角城市群公民科学素质水平处于领先地位,其中上海、北京、天津的公民科学素质水平排在前三位。针对城镇居民与乡村居民科学素质水平的调研,发现2015—2020年五年的时间里,科学素质提高的百分比分别为4.03%和4.02%,增长率差异较小,但科学素质水平总人数差异较大,城镇居民为13.75%,乡村居民为6.45%。公民科学素质水平发展差异显著,尤其是对于城镇和乡村居民而言,相差比例达到7.3%。

中国科学技术协会及其相关部门根据调研结果采取了一系列措施,如持续完善科技教育培训体系;大幅提高大众传媒科技传播能力;大力发展科普基础设施初步建成现代科技馆体系;不断发展壮大科普人才队伍等,以此不断提高我国公民的科学素质。

二、以资源包为科普教育资源建构科普教育新模式

基于以上措施,在乡村科普推广的过程中,建构三下乡科普教育新模式,以完善科技教育培训体系;选择能够提高乡村居民学习兴趣并适应乡村居民知识结构特点的教学方法进行科普教学,以营造崇尚科学和创新的社会氛围;整合教育资源,并将其设计制作成便携、易懂、生活化的教学资源包进行科普宣传,以平衡科普资源区域差异化。

当前的科普教学多以碎片化知识为主,不利于建构完整的科学知识体系,更不利于全面提升乡村居民的科学素养。同时科普教育有别于传统的课堂教育,需要更丰富的教学资源支撑科普教学,才能有效地帮助科学素养较低的群体理解科学知识的本质内涵,学会应用科学知识解决生产生活中实际的问题。因此,以科学教育中核心概念为主题,将课程资源整合化、便携化、生活化,将其以科普资源包的模式进行科普教育,从而达到整合碎片化知识的目的,以生产生活中的实际问题为情境,进行体验式的教学设计,采用受众群体常见的生活资源为实验器材设计实验,达到建构科学知识体系、提升科学素养的目的。

(一)“三下乡”科普资源包概念的界定

“三下乡”科普资源包是以为乡村居民提供便捷、易懂、快速学习科学知识内容、提升基本科学素养为目的而设置的科普教学资源。教学内容的选择要贴近乡村居民所需,增加乡村居民对知识的感性认知,提升学习兴趣;教学手段的选择采用情境探究的形式进行,辅以科普人员的适当引导,增加乡村居民对知识应用的理解,学会应用所学知识;教学资源的选择采用贴近乡村居民日常生产生活所需的用品进行教具的设计与制作,增加乡村居民对科学知识的认可度,建构知识体系。因此,“三下乡”科普资源包是一套以减小乡村与城镇居民区域科普教育资源差距为主要目的,选择乡村居民所需的日常生产生活所需的知识内容为教学主题,采用情境探究的教学模式,应用贴近乡村居民常见用品设计和制作的教具进行教学,从而提升乡村居民科学素养的整合化、便携化、生活化、简单化的科普教学资源体系。

(二)“三下乡”科普资源包的特点

(1)整合化。为平衡科普资源区域间差异,针对乡村地区缺少科普实践教学资源的问题,将教学资源、教学方法、教学课件等内容进行整合,便于进行整体推广。

(2)便携化。为便于将科普教学资源推广,将科普教学资源设计成便于携带的资源包,便于大范围地将教学资源应用于乡村科普教学中。

(3)生活化。以往的科普课程是将科学知识内容直接讲授给受众群体,是普适的科普课程。针对乡村居民生产生活所需,将科普知识乡村情境化;教学资源采用乡村居民常用的物品进行实验器材的设计,将科普教学资源生活化,拉进科普知识和乡村居民的距离,提升学习兴趣,营造崇尚科学和创新的社会氛围。

(4)简单化。将科普课程简单化指的是将科普知识以贴近乡村居民生产生活的方式进行讲解,采用简单易懂但又没有科学性错误的语言进行讲解,适合年龄阶段不同,尤其是偏大的乡村居民进行学习。

(三)“三下乡”科普资源包的设计

(1)科普教学知识内容选择标准。以物理学中“力学”和“热学”的知识内容为例,进行内容的选择依据说明。所选知识内容要符合乡村公民科学素养发展所需;所选知识内容要能够解释或解决乡村日常生产生活所需;所选知识内容要结合当前社会热点问题;所选知识内容要能够通过实验的方式为受众人群进行讲解和解释。

(2)科普教学知识内容选择依据。以《全民科学素质行动计划纲要》作为根本依据,以核心素养培养背景下物理学科核心概念和重要概念为主要参考范围,以多学科融合为主要特点,结合我市乡村具体情况,遵从简单、易懂、便于操作、贴合生活的教学理念,选取当前民众所关心的社会热点话题作为主要科普教学内容,形象生动地展示科学原理,方便受众群体接受科普知识加深印象。所整合小实验、PPT或视频等多样化的资源对图1中有关力、热方面的科普内容进行系统宣传。

(3)科普教学实践教学材料的选择和应用。选择乡村居民生产生活中常用、常见的物品作为实验材料,根据简单、易操作、易观察的原则进行实验设计,将实验设计为科学知识内容的载体,渗透科学思维方式,体验科学研究,从而掌握科学知识内容,建构知识框架体系。具体实验内容、实验材料及相关知识内容所体现的生活现象如表1所示。

表1 科普资源包实践材料(力、热)

(4)乡村科普教学策略。根据乡村居民知识结构和成长环境的特点,以提升居民科学素养为主要目标,提出“基于‘科普资源包’的以问题为引导的情境体验式教学策略”。针对科普教学资源和科普人员区域分布不均的客观条件,分析所在区域乡村居民的特点,将科普资源整合化、便携化、生活化,将科普讲解方式简易化,建构以问题为引导的生产生活化体验式科普资源包教学策略。该策略宗旨为将科普教学资源整合为便携化的科普资源包,科普资源包的设计和制作以生活化和简易化为设计标准,讲授过程设置生活化、生产化的教学情境,设置合适的问题引导受众群体进行知识的探究与学习,将问题简单化、生活化、易懂化,提升受众群体的学习兴趣,通过体验式的教学过程学习科普知识内容,改变前概念,完善现有知识体系,并学会应用所学知识解释和解决生产生活中遇到的问题。

(5)乡村科普教学流程。首先,以科普资源包为教学资源,选择本次课程所需要的实验内容;其次,结合当地居民的特点和所处的环境,对实验所涉及的情境进行本土化微调;第三,对受众群体进行测试,了解他们对知识理解的水平和存在的前概念;最后,有的放矢地进行教学设计完成教学。教学流程如图2所示。

图2

三、应用“科普资源包模型”的教学实践案例

(一)通过前测试题了解受众群体对知识内容的理解情况

将《全民科学素质学习大纲》要求作为测试基础,选择有关力、热方面更贴近生活化的科学知识常识类问题,以乡村居民生产生活中常见的问题为题目情境,以选择题、判断题、简答题的形式进行前测题目的设计,有助于检测对科学原理的掌握程度,在教学过程中能够根据测试结果对教学过程进行微调,有助于有的放矢地进行教学,帮助公民更好理解已被抽象化的固有知识概念,提高公众在生活中合理运用科学的能力,从而提升公民的科学文化素养。

(二)学情分析

本次教学主要针对我市乡村居民,当前我市乡村居住居民以年龄偏大或儿童为主,年纪偏大的受众群体由于受多年生产生活经验和传统观念的影响前概念存在比较顽固的特点,进行改变时相对比较困难,同时年纪偏大的受众群体改变固有思维的能动性较差,需要教师循序渐进地引导。儿童普遍接受科学教育还较少,同时由于年级较小,前概念较模糊,理解和实际操作能力有限,需要更加贴近儿童的科学性语言对儿童的学习进行引导。

(三)教学目标

(1)知道摩擦力的概念,了解摩擦力的类型和方向。

(2)知道影响摩擦力大小的因素,分析增大或减小摩擦力的方法,能够应用摩擦力的知识分析和解决生产生活中的实际问题。

(3)通过体验式实验探究,学会分析和解决问题的科学方法,培养正确的科学态度。

(4)通过对知识的应用,使学生认识到物理知识的重要性和对社会的价值。

(四)设计理念

以《全民科学素质学习大纲》要求作为科普知识内容选择范围的基础,以发展乡村居民的科学素养为主要目标,选择乡村居民所熟悉的生产生活场景作为教学情境,将知识内容融入真实的情境中进行教学设计,以项目体验的形式让学习者进行探究,在教学过程中交叉融合多种教学方法以及融合多学科的知识内容进行设计。教学过程中所采用的实验器具以生产生活中的材料为主,贴近生活,增加乡村居民对知识的接受度。

(五)教学设计概述

摩擦力的奥秘教学材料教学课件、演示实验器材、圆形纸片、胶带、马克笔、吸管、绳子等教学过程教师行为学习者反映实验观察以精彩的电影片段为引入,引发学习者的学习兴趣,并引起学习者的学习兴趣(观察摩擦力)播放电影《蜘蛛侠》中蜘蛛侠爬墙的片段。提问:在日常生活中,我们能够像蜘蛛侠一样不借助任何工具,徒手爬墙吗?引导大家观察和思考蜘蛛侠在爬墙时,身体有什么变化?是什么原因使蜘蛛侠能够在墙壁上随意攀爬?学习者结合头脑中原有的认知,可以在教室中试着徒手攀爬墙壁,再反复观察蜘蛛侠攀爬墙壁的前后身体的变化情况,回答蜘蛛侠的手部长满了毛刺,变粗糙了,所以可以攀爬墙壁了[设计意图]:通过制作精良的视频,吸引参与者关注,激发参与者的学习兴趣,引导其猜想和了解摩擦力。情境化的实验探究(感受摩擦力)情境1:车子行驶在光滑的路面上和泥土的路面上,哪种路面车子减速较快?为什么?情境2:洗碗的时候,为了保护双手,很多女士都喜欢带胶皮手套,有两副胶皮手套,一副手套表面是光滑的;另一副手套表面是粗糙的,你会选择哪种呢?为什么?情境3:锄地的时候,为什么戴副手套手上不容易起泡?情境1:首先回忆平时坐车的经历,在光滑的板油路刹车与在泥土地上刹车有什么差异?进行实验操作,首先让小车从光滑的斜面顶端下落;再将泥土薄薄地平铺在斜面上,让小车从斜面顶端下落,用手机记录小车每次下落的时间。情境2:将碗放在含有洗洁精充满泡沫的水盆里,一半小组选用光滑的手套洗碗,另一半小组选用粗糙的手套洗碗,观察哪组洗的轻松实验材料:小车、光滑的斜面、泥土、胶皮手套(2副手套)、水盆、碗、洗洁精以上实验渗透和引导学习者体会“对比研究”与“控制变量法”的科学研究方法的学习。培养学习者的科学思维以及实践是检验真理的唯一标准的科学精神[设计意图]:通过生活中的问题情境,让学习者对摩擦力有初步的体验,感受物体表面的粗糙程度对摩擦力大小会有影响探究实验+逻辑推导(总结摩擦力产生的条件)(认识摩擦力)探究实验1:1.介绍实验器材:弹簧测力计、长木板的作用和使用方法。2.进行实验操作,采用控制变量法的方式进行实验。同时注意二力平衡思想的渗透。探究实验2:1.观察不同鞋底的花纹。2.体会骑自行车过程中,快速减速的方法(捏闸)。总结讲解:总结滑动摩擦力和静摩擦力的概念,讲解它们的区别与联系通过弹簧测力计能够测得摩擦力的大小。通过数据进行逻辑推导,探究影响摩擦力大小的因素。逻辑推导、理论讲解实验材料:长木板、弹簧测力计、毛巾、粗布、小车、砝码[设计意图]:通过科学小实验和生活小实验,完成对摩擦力大小影响因素的探究,并学会应用所学知识解决生活中的实际问题。通过理论讲解,引领受众群体完成逻辑推导过程,分析静摩擦力、滑动摩擦力的特点应用本节课所学知识设计和制作小教具(实践与应用)寻找家中需要增加摩擦力的工具或生活用品,应用今天所学的知识对其进行改进分析需要改进的物品的特点,结合摩擦力产生的条件,选取合适的实验材料,自主设计、完成该实验与身边的朋友分享你的改进结果自我评价与交流合作(知识建构)引领学习者总结所学知识内容,与实际情况相联系建构摩擦力知识体系尝试设计和描绘知识结构图,并互相交流[设计意图]:通过应用所学知识,针对要达到的实验效果,进行实验的设计与制作,培养受众者综合应用所学知识(本设计实验包含数学、设计、制图、物理、美术等知识内容)解决实际问题的能力,同时考查受种者本次课学习的效果

四、科普教学实践总结

通过实践可知,对于乡村居民的科普教学,不能生搬硬套地将现有教学策略融入其中,而采用“基于‘科普资源包’的以问题为引导的情境体验式教学”策略,以乡村居民生产生活随时能够接触、随手就能进行的生活实验进行教学,增加受众群体的沉浸感,提升受众群体对知识的认可度,使乡村居民真正地想要学习科普知识内容,提高乡村居民的求知欲,从而全身心地融入教学中,完成科普知识的学习,并进行知识内容建构,完善科技教育培训体系,营造崇尚科学和创新的社会氛围,平衡科普资源区域差异化建设。