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2014年全国科技馆发展论坛－研究生论坛 “旋转的金蛋”展项的探究式学习教案开发 陈 闯1 （北京航空航天大学，北京，100191） 摘要 本文论述了“旋转的金蛋”展项探究式学习教案开发的整体方案，其核心思路是：依托展品资源，设置与展品紧密联系的递进式的小实验，模拟再现科学家发现科学原理的原始过程，通过讲解辅导的方式引导观众进行探究式学习，自己动手做实验获得“直接经验”，提升探究能力，培养科学精神。这种开发思路体现了科技馆教育活动的本质特征，适用于科技场馆中探究式学习教育活动的开发。同时，本文还介绍了教育活动的对象、教育目标、作为探究式学习教具的实验装置设计方案以及本教育活动的教案。 关键词 模拟再现科技实践；探究式学习；直接经验；旋转的金蛋；涡电流 一、设计意图 目前国内科技馆对探究式学习的开发还远远不够，甚至存在只要提出问题就是探究式学习、只要动手做就是探究式学习的错误观念，没有把握探究式学习的核心要素，这就导致了很多教育活动号称是探究式学习，但本质仍是灌输式教育。我们应明确探究式学习的根本目标，应充分认识到引导观众通过模拟再现的科技实践进行探究式学习并进而获得“直接经验”是科技馆教育活动的本质特征。 中国科技馆“旋转的金蛋”展项在互动性和趣味性上有一定效果，但观众的注意力往往只停留在表面上的旋转现象，即该展项并没有很清晰地传递出其中蕴含的科学原理，展品没有达到其设计初衷，与之相配套的教育资源也并不完善，其教育效果不理想。 (因此，本项目依托“旋转的金蛋”展项开发探究式学习教案，设置递进式小实验，模拟再现傅科发现涡电流时的实验场景，让观众像科学家那样进行探究式学习，亲自动手做实验获得直接经验，依据探究的结论理解金蛋为什么会旋转的道理。在此基础上，引导观众利用在探究过程中所使用思维方法，来进一步自主探究电动机的原理，实现能力的迁移。 本作品的创新点： （一）模拟再现科学家发现科学现象的辅导 （二）让观众亲手做实验获得直接经验的辅导 （三）探究式学习的辅导 二、教育对象与目标 （一）教育对象 根据科学课程标准，高中阶段开始讲授电磁学知识，而教育活动中涉及到电动机的模型，需要一定的电磁学基础才能很好地理解。同时，由皮亚杰青少年的认知规律理论可知，形式运算思维形成于12-15岁儿童，形式运算思维有两大特点：一是对问题的答案进行系统地、有方法地探索，比如在解决复杂问题的时候会控制变量。二是假设演绎推理，会使用归纳推理。这两个特点都是进行探究式学习的重要基础。 从观众参观的组织形式上看，学校团体相比于其他团体或零散观众来说，针对性和目的性更强，更容易组织，团体中个体认知水平差异不大。因此，本教育活动选定的教育对象是高中生团体观众。 （二）教育目标 1.知识与技能 （1） 知道涡电流的产生原因，知道电流在磁场中受力的作用电流在磁场中会受到力的作用，了解涡电流的机械效应、热效应及趋肤效应。 （2）理解展项中金蛋会旋转的道理，结合展项进一步了解电动机的构造与原理。 2.过程与方法 （1） 能够运用类比的思维方法，将小实验的模型、知识点与“旋转的金蛋“展项联系起来。 （2）能够将探究“旋转的金蛋”原理的思维方法迁移到探究影响电动机效率因素的实验上，实现能力的迁移。 3.情感、态度与价值观 （1）激发观众对电磁学知识的兴趣与求知欲，感悟科学的魅力。 （2）体验科学家发现探究科学原理的历程，学习科学家严谨的科学态度和锲而不舍的意志品质，培养积极探索未知世界的科学精神，增强学好科学知识的信心。 （3）使观众体会到电磁学知识在生活中的广泛应用，培养用物理知识解释日常生活现象的意识。 三、作品创意与预期效果 （一）教学设计基本特征 本教育活动设计的原则是体现科技馆教育活动的本质特征，即引导观众通过模拟再现的科技实践进行探究式学习并进而获得“直接经验”。通过以下三个着力点来实现： 1.设置递进式小实验 从科学家发现科学原理的原始实验装置到应用科学原理的复杂技术模型，按照知识脉络和思维逻辑，设置有层次的、递进式的小实验，让观众一步一步地、由浅入深地探究科学原理，获得直接经验。 2.激发探究欲望 通过明显、有趣好玩的实验现象引发兴趣，设置悬念，让观众产生疑惑，教育活动前、中、后都可以设疑，抛出问题，将探究精神贯穿教育活动的始终。 3.通过讲解辅导，引导探究式学习 观众自主探究过程中，辅导员起辅助作用，有针对性地进行引导，帮助解决探究过程中遇到的问题，适当地讲解辅导，将让观众获得直接经验的教学方法和间接经验传授的方法穿插配合运用。 4.强调能力迁移，注重培养科学精神 探究式学习的根本目的是：让学生形成科学概念，提升探究能力，培养科学精神。科学概念和科学精神的形成是一个长期的过程，但能力的提升是短时间内可以实现，所以要注重让学生能熟练地使用获得的探