“小小科学家探秘海洋馆”科学探究暑期班

本文发布于2019/5/9 10:20:30 阅读(495)  推荐(0) 

填报单位:北京自然博物馆 项目实施场所:场馆内实施
项目类型:展览教育类项目 目标人群年级:学生7-9年级
每次活动接待人数:20人 课时时长和课时数:每课时60分钟,共计42.5课时
课时和活动次数安排:每次/天2-13 课时,分7次/天进行 活动时段安排:寒暑假
1.项目研发团队

姓名

性别

年龄

工作单位/部门/职务

专业

项目分工

卢君辉

32

北京自然博物馆

水生生物学

组织、策划及实施

任硕

30

北京自然博物馆

生物学

实施开展

董世龙

30

北京自然博物馆

生物学

实施开展


2.项目研发背景与目标

北京自然博物馆拥有全国自然博物馆中唯一成规模饲养活体水生生物的固定陈列展厅,不仅内容涉及水生生物的分类、进化、生物多样性、运动行为、生物与环境、微生物等方面内容,与中学生物课标有较为紧密衔接,而且活体生物比展板、标本无疑更加贴近真实并且能展现出更多的细节,这为设计开展基于实物、基于真实情境的科学教育方案提供了得天独厚的优势。 来到自然博物馆的参观者有着多元化的需求,如不同的年龄段、不同的知识背景、不同的兴趣点、不同的参与形式偏好、不同的组织形式等,水族馆虽然已经研发并实施了一些针对不同需求受众的科学教育活动,但较为零散,缺乏体系。我们希望将北京自然博物馆水族馆现有科教活动进行整合、扩充和完善,构建一套由浅入深、由普适到拔尖、探究性逐级加强、既可连续开展也可拆分独立开展的四层“金字塔型”科普教育活动体系,以此来满足受众的不同需求。 “小小科学家探秘海洋馆”科学探究暑期班,位于“金字塔体系”的第三层,是承上启下的关键环节,有着很强的实践性和探究性,不仅承接上一层学生更进深入的需求,也为下一层筛选并输送优秀学员。

3.项目设计概述

“小小科学家探秘海洋馆”活动针对初中生物课中对能力层面“初步学会生物科学探究的一般方法”的教学要求,以“水族馆中的鱼晚上睡觉吗?”为主题,综合利用水族馆各类活体展示生物、充分利用展厅时间空间资源、多媒体教室和观察器材等教学资源,以“基于实物的体验式学习、基于实践的探究式学习”为教学理念,在7天时间内,通过小组合作的形式提出假设、制定观察研究计划、夜宿水族馆实施观察、记录并整理数据、交流讨论并得出结论、以论文和课件的形式展示并分享成果,过程中穿插各种团队游戏增强感情和凝聚力。达成《初中生物课程标准》规定“初步学会生物科学探究的一般方法,发展学生提出问题、作出假设、制定计划、实施计划、得出结论、表达和交流的科学探究能力。在科学探究中发展合作能力、实践能力和创新能力”的教学目标。

4.教学对象与受众分析

1.活动对象: 活动主要面向7-9年级初中生。 2.受众分析: 该学龄段的学生在生物课上已经接触到一定深度的水生生物学基础知识和科学方法,比如:水生生物分类,鱼、两、爬的主要特征、基本结构、运动模式,行为特征,这为探究过程中学生观察并定量测量各种水生生物呼吸频率、游速、尾鳍摆动、摄食等因素奠定了知识基础;生物进化相关知识,如自然选择、适者生存、优胜劣汰等,为学生分析研究结果、提出合理解释提供理论依据;观察测量、控制变量、设置对照、抽样检测、实验数据图表化等科学研究方法,为学生设计实验、整理数据提供了方法论基础。活动契合初中生知识和能力水平,并通过具体实践进行深入和拔高。该年龄段学生持久专注力尚未完全成熟,难以完成枯燥的科学探究过程,适当在过程中融入团队趣味游戏、合作搭建帐篷、夜间探秘观察等环节,可增强兴趣,培养团队合作精神。

5.教学内容

活动涉及多个板块的生物学内容:水生生物分类,鱼、两、爬的主要特征;动物的运动和行为,结构和功能的统一性,行为为了适应环境变化;生物进化相关知识,如自然选择、适者生存、优胜劣汰等;观察测量、控制变量、设置对照、抽样检测、实验数据图表化等科学研究方法。 充分利用北京自然博物馆水族馆的空间和时间资源,联合北京海洋馆,设置生物在不同场馆间对比研究,拓展观察范围。 活动不仅涉及文献阅读与科技论文写作、数学统计、还涉及一些科学史大事件、著名科学家故事等历史知识,阐述科学发展是不断有新的理论被提出或证实,旧的理论被推翻或修正的螺旋上升的过程。

6.教学目标

本项目重点在于培养学生的科学探究能力,通过亲历完整的科学研究一般过程(遇到问题、提出假设、设计研究方案、开展探究、得出结论、成文并交流),让学生掌握观察测量、控制变量、设置对照、抽样检测、实验数据图表化等科学研究方法,理解科学探究的几项重要概念,发展科学探究的能力,达到能自主完成较为简单的完整科学探究过程。 科学知识方面,通过前期讲座和资料查阅,了解水生生物的大致分类和基本特点,熟悉几种主要的水族馆常见观赏生物,了解生物的结构是为了达成一定的功能,生物的行为是为了适应环境的变化,各种水生生物的不同睡眠行为是为了适应各自迥异的生存环境,理解生物进化相关知识,如自然选择、适者生存、优胜劣汰等。为后续开展探究活动储备知识。 通过亲自体验科学家进行科学研究的过程,培养乐于探索生命奥秘的精神,培养实事求是的科学态度、探索精神和创新意识。

7.教学场地与教学准备

教学场地

活动全部在北京自然博物馆和北京海洋馆室内进行。讲座课程、讨论交流、整理数据、撰写论文、用餐等环节在馆内教室进行,展厅参观、接触互动、开展观察记录、搭建帐篷夜宿、团队游戏等环节在展厅中进行;成果分享交流会在自然博物馆多媒体会议室进行。 活动充分利用水族馆的时间、空间资源,在不打扰生物正常节律的前提下,组织夜间观察记录,将不一样的水族馆呈现在学生们的面前。夜间没有熙熙攘攘的游客,便于孩子们不受打扰地专心研究,也减少了外界环境对生物行为的影响。

教学准备

(一)教师的准备 1.调节展厅空调温度,对水泵、气泵等维生设备做降噪处理; 2.准备计数器、计时器、卷尺、记号笔等观察研究必备工具; 3.课程PPT,主要内容为前期知识储备、科学探究方法讲授; 4.准备与主题密切相关的简单易读的文献资料供学生课下阅读; 5.帐篷、睡垫、睡袋等户外装备的清洗消毒和整理,团队游戏道具准备; 6.招生简章发布、盲评筛选、家长联系机制建立、答辩评审专家邀请等。 (二)学生的准备 1.准备文具、衣物、洗漱用品等。 2.提前查阅资料,了解相关背景知识。

8.项目日程规划

1.教育项目总时长及主题

活动跨越7天,累计42.5小时。

Day 1(9:30-16:00):

开班、破冰游戏、介绍活动安排和研究目标;

主题讲座,进行前期知识铺垫;

午餐、休息、团队游戏;

深度参观水族馆前后场、亲手投喂饵料,初步观察,分组。

Day 2(9:00-22:00):

小组讨论确定观察指标、选定观察对象、确定研究手段、如何量化观察结果、如何记录数据;

午餐后开始正式观察记录,取喂食前中后三个时间点进行观察;

晚餐后分配帐篷、防潮垫、睡袋等,选择宿营地,搭建帐篷;团队游戏、吃宵夜;

展厅关灯后进行夜间观察记录。

Day 3(5:00-11:00):

凌晨开灯前进行观察记录;

洗漱、收拾帐篷、用早餐;

开灯后进行最后一次观察记录;

讲解如何整理实验数据,学生将6次数据整理成图表,并对结果进行讨论。

Day 4(14:30-22:00):

介绍夜宿北京海洋馆涉及物种、纪律,分配研究对象,分发地图;

晚餐后乘车前往北京海洋馆,全馆参观,地图标记研究对象方位,开始正式观察记录;

分配帐篷、睡垫等,挑选宿营地,搭建帐篷,洗漱就寝。

Day 5(6:00-11:30):

早晨开灯前、后各进行一次观察记录;

收拾帐篷、早餐后返回自然博物馆;

数据整理成图表,并对结果进行讨论。

Day 6(9:00-11:00):

分发论文册,现场讨论、提出解释和猜想并按格式填写;

分享小组讨论成果以及这几天活动的感受;

发放结业证书或纪念品,合影留念。

Day 7(9:00-11:00):

成果分享交流会(学生前期需整理论文、制作PPT、准备演讲);

邀请教育、水族方面专家,按照研究所毕业答辩会流程进行论文答辩,发放证书、合影留念。

2.教育项目实施的时间点

因本活动是一个紧密衔接的连续过程,占用天数较多,因此在假期选取连续7天来开展。白天占用展厅尽量选择在周一闭馆期间,以免跟日常参观冲突,夜间闭馆后则不受影响。


9.教学过程

活动分为以下五个阶段:引入及前期铺垫、制定研究方案、正式观察记录、数据整理及讨论、整理成文并分享交流。

第一阶段:引入及前期铺垫

阶段目标:熟悉同伴和研究对象、引入情境、确立大方向、知识铺垫

教育活动脚本

设计思路

Day 1:

9:30-10:30 开班,介绍大致活动安排和研究目标;破冰游戏,相互认识。

地点:水生生物馆北厅

准备:打扫北厅地面卫生;拼接地垫;制作问题手卡。

破冰游戏:速记人名、脑洞提问。

10:30-10:40 休息。

10:40-12:40 水族馆前场、后场参观。介绍生物、引导观察行为特点,亲手投喂饵料,观察。

地点:水生生物馆。

准备:展厅所有缸的饵料全都事先准备好,一次性手套。

12:40-14:00 午餐,休息,团队游戏。

地点:水生生物馆。

准备:提前订餐,学生+工作人员,成语传递游戏用卡片,无敌风火轮游戏用的胶带、报纸和剪刀。

团队游戏:猜词传递、无敌风火轮。

14:00-15:00主题讲座,基于上午的参观和喂食,从水生生物的行为特点聚焦到他们是如何休息睡觉的,介绍一些与研究内容紧密相关但不大量涉及即将研究的物种。

地点:水生生物馆北厅

准备:设置投影仪,白板,铺地垫;准备腰麦;关闭辅助过滤槽以减小噪音。制作ppt。

15:00-16:00 分组,每组给自己组起个名字。

选择研究对象,通过抢答题决定选择顺序。

以小组为单位分发与阅读材料(与研究内容紧密相关,文献、科普文章或故事等,组内每个人拿到的文章有异有同,明天组内分享)。现场自习阅读材料,组内探索几个问题:想要观察哪些指标来研究生物的睡眠情况?你打算用什么手段来研究?

地点:水族馆。

准备:打印好阅读材料。

16:00 活动结束。

◆设计意图

让学生了解活动的总体目标、大致时间安排;

让学生相互认识、初步了解,以便后续分组合作;

让学生了解动物的休眠行为各不相同,与其物种、生活环境密切相关;

让学生对水族馆内的生物有一个大体的了解,以便选择研究对象;

让学生根据性格自愿分组,以便后续活动形成有效配合。

◆学情分析

在破冰游戏的速记人名环节,因孩子记忆力存在差异,少数孩子记忆人名时会十分吃力,容易产生沮丧情绪,其他学生也容易产生看不起的心态。同样猜词环节某些学生表达反应能力欠缺,可能会拖累整个团队,导致情绪低落。

◆教学策略

教师需要帮助破冰环节有困难的同学,识记人名时给予一定规则的放宽,适当提示,以便顺畅进行。记住名字或者赢得游戏不是目的,目的是让孩子们在游戏过程中相互熟悉、破除障碍、形成默契。

第二阶段:制定研究方案

阶段目标:确定观察指标、观察对象、研究手段、如何量化观察结果、记录数据

教育活动脚本

设计思路

Day 2:

9:00-10:00 小组内分享各自查阅资料体会,讨论;每小组选派代表与其他组分享讨论结果;确定通过观察哪些指标来进行研究。老师点评总结。

地点:多媒体教室。

准备:提前开门、开灯,试话筒。

10:00-10:15 休息。

10:15-11:30结合观察到的生物行为特点和前期资料学习,引导学生讨论并确定研究手段、如何量化、如何记录数据等具体研究方案(例如:不同时间段某种鱼类的水平分布、垂直分布、游速、鳃盖张合次数、浮至水面呼吸次数等行为特点,教师不直接给出)

地点:探索角。

11:30-13:00 午餐,休息。

地点:水生生物馆。

准备:提前订餐,学生+工作人员。

◆设计意图

让学生基于前期的知识铺垫、文献查阅,通过小组讨论,确定研究对象、研究手段、如何记录数据等,形成大致研究方案。

◆学情分析

在选定观测指标时,学生因能力水平所限,容易选取一些不适合定量观测、过于抽象的概念。选择研究手段时,也不可能像科学家那样老练,容易犯一些低级的错误。

◆教学策略

这一环节需要教师大胆的放手、及时的介入,做到收放有度。大胆让学生开启脑洞,放开思维,但是在拐入错误的方向时需要教师及时的介入,让学生接触到科学合理的探究手段。

第三阶段:正式观察记录

阶段目标:记录翔实准确的观察数据

教育活动脚本

设计思路

13:00-14:00 预观察,在正式观察记录前进行一次预观察尝试,发现存在的问题,及时纠正调整,让学生以规范标准的手段来进行观察研究。

14:00-16:00 正式观察,指导每个小组如何观察记录自己的研究对象,分别在喂食前、中、后三个点进行观察记录(第1、2、3次观察记录)。

地点:水生生物馆。

准备:卷尺、计数器、计时器、水性记号笔。

16:00-17:00 回到教室,整理数据,讨论并分享观察到的现象,物种间有何异同,为什么会有这些现象。

地点:探索角。

17:00-18:00 晚餐、休息。

地点:探索角。

准备:提前订餐,学生+工作人员。

18:00-19:30分配帐篷;带领学生从库房取出帐篷、防潮垫、睡袋,认去厕所的路。现场教授如何搭建帐篷,各自选择宿营地搭建。

地点:水族馆。

准备:夜间活动提前跟保安、中控打好招呼;提前分好单双人帐和帐杆。

19:30-21:30 团队游戏:数青蛙、猜词游戏、比谁高。

21:00全馆展缸关灯。

21:00-21:30 夜间观察记录(第4次观察记录)。

21:30-22:00 洗漱、就寝。

Day 3:

5:00-5:45 起床,开灯前观察记录(第5次观察记录)。观察结束后全馆开灯。

5:45-7:00 洗漱,收拾帐篷,用早餐。

地点:水生生物馆。

准备:提前订餐,学生+工作人员。

7:00-8:00 开灯后观察记录(第6次观察记录)。

◆设计意图

昼夜分数次观察,让学生明白科学研究是一件严肃、认真、辛苦的事情,甚至不得不占用休息的时间,付出心血才能达到目的。

◆学情分析

有的小组选取的研究对象和测量指标比较多,在规定时间内完成测量有一定难度,容易出现“分工不合作”的现象。该年龄段孩子生性好动,经常有将数据随便记在一张纸上,回头就丢失的现象。

在夜宿水族环节,多数学生非常兴奋,关灯就寝后仍不睡觉,甚至一晚只睡两个三个小时。

◆教学策略

在学生四散在展厅中开展各自研究的过程中,教师需要不断巡视,及时地给予一对一的指导,针对暴露出的问题随时提出指导意见。

针对夜宿不睡觉的情况,不强制要求睡觉,只要求不干扰他人,第二天留足在家补觉的时间。

第四阶段:数据整理及讨论

阶段目标:学会科学有效地整理实验数据,会绘制简洁直观的图表,学会依据实验数据和已有资料合理推测解释实验结果

教育活动脚本

设计思路

8:00-11:00 教师PPT通过实例讲解如何将实验数据整理成直观简洁的图表。

将6次观察数据整理成表格并画出图表,整理到一张空白A4上(最后装订到实验册里)。

对观察结果进行讨论,思考为什么会有这种现象。观察实验一结束。

地点:探索角。

准备:提前开门、开灯、开投影。制作PPT。准备A4纸,标题印:实验结果。

Day 4-5:

在北京海洋馆开展相同流程的观察研究,目的在于对比同种生物在不同场馆间的差异。

Day 6:

9:00 自然博物馆集合。

9:00-11:00分发论文册,现场讨论、提出解释和猜想并填写。

地点:多媒体教室。

准备:提前开门、开灯。

教师给每个人准备一个活页实验册,包含封面、标题、关键词、摘要、前言、材料与方法、结果、讨论、致谢、照片页等模块,能让学生填的空出来现场填写。

填写顺序:前言由教师提前写好;实验材料、实验方法空出来现场填写;实验结果用之前整理好的插入即可;讨论部分由小组讨论后填写;填写标题、摘要、关键词;最后写致谢;每个学生挑出3张照片打印出来贴到一张纸上,附在论文最后。形成完整论文册。

每组派代表分享小组讨论成果以及这几天活动的感受;

11:00 活动结束,合影,解散。

◆设计意图

让学生学会科学有效地整理实验数据;学会将繁琐的实验数据整理并绘制成简洁明了的图表;让学生依据实验数据和已有资料合理推测解释实验结果。

◆学情分析

将数据整理成图表时,常有学生将不合适的横纵轴组合在一张表里,也有学生将原始数据和整理后的图表混淆,也有横纵坐标间距不合适、将不同类数据放在一个参考系中、没标清图例等失误。

讨论得出结论部分,学生容易脱离实验数据盲目乱猜,提出一些明显不切实际的想法和解释。

◆教学策略

教师需要根据每个学生出现的问题,手把手一对一指导,教会科学合理的图表绘制方法。

讨论时要注意引导学生思路,让学生学会科学地、适度地有理有据地推断。

第五阶段:整理成文并分享交流

阶段目标:学会撰写简单规范的研究论文,体验答辩过程,锻炼演讲及应变能力

教育活动脚本

设计思路

Day 7:

9:00-11:00 召开论文答辩会,学生抽签排定顺序依次登台,5-10分钟时间进行叙述,5-10分钟进行评委问询。

评委协商确定通过答辩学生名单,现场宣布结果,授予证书,合影留念。

地点:多媒体会议室。

准备:提前辅导并帮学生修改论文,形成终稿;会议前收集并打印论文;联系教育和海洋馆方面专家,组成答辩委员会;提前制作证书;

◆设计意图

让学生体验完整的研究生科研探究、撰写论文、毕业答辩的过程;

通过论文和答辩来检验学生的学习成果和活动的实施效果;

通过“授予学位”的环节,对学生几天来的努力付出给予肯定和鼓励。

◆学情分析

答辩过程中容易出现讲述重点错误或者重点不明的情况;有的学生在回答不上来评委问题的情况下可能会出现过于紧张、表达不清的情况;有的PPT完全照搬论文大段粘贴;有的学生上台完全在念论文。

◆教学策略

需要教师通过微信或电话进行辅导,讲明答辩的重点是结论和讨论而不是材料和方法,PPT是辅助演讲的工具应简明扼要多图少字,而不是大段复制论文。

与评委也要提前沟通,请评委以鼓励为主,尽量提出建设性意见,而不应以过高的标准来要求学生,过于追求完美,允许有不成熟的地方,只要学生在短短的活动中有实质性的收获就是一定的成功。


10.项目成果及评估

主要从以下4个方面进行评估: 1.研究论文。论文完成情况能最直观地体现学生探究活动的完成情况,包括研究方法是否科学合理、实验数据是否清晰有条理足够说明问题、结论是否有理有据使人信服等。 2.现场演讲。答辩会现场的口头叙述是对研究论文书面呈现的一个补充,通过孩子的讲述不仅能体现研究过程基本情况,还能从语气、表情、姿态等细节看出孩子对讲述内容是否足够自信、足够熟悉。 3.现场答辩。评审专家的现场问辩是检验成果的试金石,出其不意的提问角度不仅检验孩子们的现场应变能力,更能十分有效地检验孩子在活动中是否真正的理解、掌握、收获到知识和技能。 4.家长访谈。通过微信或者电话的方式对学生家长进行访谈,从家长的角度侧面了解活动的开展效果。包含类似如下问题:孩子回家后是否向您讲述了活动中发生的事情?孩子对活动有哪些印象或者评价?孩子回家后是否通过网络、书籍或询问的方式主动获取更多相关的知识?孩子是否向他的伙伴提起过这个活动?孩子是否向您表达了还想继续参加类似活动的意愿? 另外从以下几方面也可以辅助评估: 1.学生在观察记录活动中的表现。是否主动、认真、专注。 2.学生在分组交流讨论时的表现。是否思维活跃、积极思考。 从活动结束后学生和家长的反馈可以总结出,孩子喜欢参与活动主要是因为:有自搭帐篷夜宿海洋馆的新奇体验、观察生物夜间情况的难得机会、认识许多年龄相仿志趣相投的小伙伴、好玩的团队互动游戏、脱离父母的管束等。家长愿意让孩子参加活动主要是因为:活动不仅可以让孩子增长见识、提高动手能力、语言表达能力、人际交往能力、独立自理能力、科学探究能力,还可以让家长有两晚上安静休息的机会。 我们也会在活动后组织策划和实施人员在一起聊聊开展活动的感受,活动过程中暴露出哪些不足之处,哪些环节可以优化改进、哪些可以舍弃或简化,据此调整下次活动。

11.项目特色分析

本活动最大的特点就是:让孩子在短短7天的时间内,亲身体验感受科学家原本需要数年时间才能完成的科学探索过程。将原本艰深晦涩、枯燥无味、周期冗长的科学探究过程加以浓缩、提炼和优化,保留科学探究的精髓(科学探究的一般过程、科学思维和科学方法),依托场馆展厅现有资源,让孩子在轻松、愉快的气氛中,在以学生自身为主导动手实践探索中,培养科学探究能力,锻炼交流合作能力、实践创新、独立自主能力。

12.专家评语

专家1:项目充分利用本馆水族馆与北京海洋馆的丰富的展品资源,设置研究课题,利用七天的科学探究时间,让参与学生亲身体验感受科学家原本需要数年时间才能完成的科学探究一般过程以及探究过程中所体现的科学思维、运用的科学方法。教学设计能体现先进教育理念,并能合理运用教育理论和方法;教学思路清晰,教学情境、教学环节设计巧妙,达到了引导实现“直接经验”的自主认知的目的。活动形式趣味强、有创意,能有效调动学习兴趣,让孩子在轻松、愉快的气氛中,在以学生自身为主导动手实践探索中,培养科学探究能力,锻炼交流合作能力、实践创新、独立自主能力。项目教案内容完整,格式规范,教学内容、方法、过程和策略描述充分。项目的量化成果与评估也做到了数据、信息完整,统计分析准确,能够进行科学评价和说明问题。

专家2:以暑期班的方式约定时间,在场馆内活动使学生可以有效保持在一个状态里,使活动不受时间限制,最大程度上发挥展馆的功能性,让学生体验到科学家进行科学探究时的状态,并以一种良好的形式反馈学习成果。

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