基于科技馆展教资源开展馆校合作科学教学
——以吉林省科技馆资源利用为例
范向花 周静 李金柏
(吉林省科技馆,长春,130000)
摘 要科技馆作为非正式科学教育场所,是学校科学教育的有机补充,也是科学教育实践活动的重要基地。近几年,我国教育发展日新月异,对青少年的科学教育培养也逐渐重视,单一的小学科学课堂教学已经难以满足学生的需求。如何将科技馆展教资源与学校科学教育有机结合起来,创造出一种全新馆校合作科学教育模式是当今科学教学的重要课题。本文以吉林省科技馆为例,基于小学科学教学现状,结合科技馆展教资源,提出了基于科技馆资源的小学科学教学新模式,并在实践中探索、思考、改进、完善,尝试建立基于科技馆展教资源开展馆校合作科学教学的长效机制,提高学生科学素养。
关键词 科技馆 展教资源馆校合作 科学教学
在当今信息社会中,科学技术的飞速发展使得科学教育成为培养人才、提升国家创新能力的重要环节。2021年国务院印发《全民科学素质行动规划纲要 (2021—2035 年) 》,
在关于青少年科学素质提升行动中提出,建立校内外科学教育资源有效衔接机制,充分发挥非正规教育的促进作用,大力组织校内外结合的科学教育活动,鼓励中小学利用科技馆开展科技学习和实践活动。[1]
科技馆作为提供重要科学教育资源的科学普及场所,受到了广泛关注和重视。科技馆以其丰富的展品、互动性的展示方式以及专业的科普知识传递,成为了青少年科学素质培养的重要场所。然而,在科技馆展教资源利用过程中,存在着一定的局限性和挑战,尤其是在学校科学教育中的应用方面。目前,学校科学教育常常局限于教室内的讲解与实验,缺乏直观、生动、实践性的教育方式。传统的课堂教学模式往往使学生对科学学习产生兴趣和学习动力的欠缺,导致学生对科学的理解和应用能力有所不足。因此,如何将科技馆展教资源与学校科学教育有机结合起来,创造出一种全新馆校合作科学教育模式,为学生提供一个立体化、真实化、实践性的学习环境,促进其科学学习兴趣的激发和科学素质的全面发展成为了当前亟待解决的问题。
本文将以探讨科技馆展教资源与学校科学教育的馆校合作为主题,旨在探索一种科学教学模式的创新与改进。并通过实践案例,介绍了科技馆教学的实践经验,旨在推动科技馆展教资源与学校科学教育的有机结合,为学生提供更加优质的科学教育服务。全面培养学生的科学素养。
1小学科学课程教学的现状分析
近几年,我国教育发展日新月异,对青少年的科学教育培养也逐渐重视,然而在全国小学科学课教学中依然普遍存在如下问题。
1.1传统的课堂教学方法,学生难以真正感受到科学的魅力
科学是一门探索未知的学科,而仅仅通过听老师的讲解和参与简单的实验,学生难以领悟其中的深刻道理和其实践应用。缺乏直观性和生动性的教学方式,会降低学生的学习兴趣和积极性。
1.2传统的课堂教学模式,导致学生对科学学习缺乏实践经验
科学是一门注重实践的学科,通过亲自动手进行实验和观察,学生可以更加深入地理解科学的原理和方法。然而,现实中许多学校的实验设备和资源有限,使得学生缺乏实践的机会。缺乏实际操作和实践经验,学生很难将理论知识应用于实际问题的解决中,限制了他们的科学应用能力的发展。
1.3传统的学业考察方式,造成评价的局限性
在评价体系方面,一些地方的小学科学课程评价过于依赖于传统的笔试,忽视了学生的动手实践和思维能力的培养。这使得学生很难在科学实践中发挥创造性思维,对科学的学习也存在局限性。
2 科技馆展教资源的特点
科技馆作为科学教育的重要载体和资源,其展教资源丰富,具有直观、互动、体验性强的特点,包括展馆展品、科学实验室、特色影院、剧场、动手实践园地等科普教育设施,除此之外,还有趣味科普剧、科学实验表演及多种形式的教育活动,能够为学生提供身临其境的真实场景,激发学生的学习兴趣和创新思维能力。
2.1科技性
科技馆资源不仅能够与社会发展紧密结合,展示最新的科技成果和技术应用,而且介绍了从古至今科学技术的发展历程和涌现的科学家人物,让学生深入了解科学发展的过程,学习科学家精神。
2.2 多样性
科技馆资源丰富多样,涵盖了各个领域的科学和技术知识,从生物学、物理学到工程学和计算机科学等,学生可以通过亲身观察、实际操作等方式来感受和理解科学原理和现象。
2.3 互动性
科技馆资源注重参观者的互动和参与,通过丰富的展品、实验室设施和影院等,让学生能够亲身体验和探索科学知识,提高学习的主动性和参与度。
2.4 可视化
科技馆资源通过展品、模型、多媒体等形式,将抽象的科学知识可视化,使学生更直观地理解和接受科学概念和原理,变被动学习为主动学习。
2.5 教育性
科技馆资源旨在教育和启发参观者,通过展示科学的基本原理和应用,引导学生思考和探索,激发他们的科学兴趣和创造力,培养科学素质和科学精神。
2.6 娱乐性
科技馆资源设计有趣且创新,既能够增加学生的娱乐体验,也能够展示科技的魅力,吸引更多人踏入科学领域。
综合以上特点和优势,科技馆资源不仅可以提供科学知识的学习平台和科技创新的推动力,同时也丰富了学生的文化生活,激发了科学兴趣。
3科技馆展教资源与小学科学课融合的优势
将科技馆展教资源与小学科学课程融合可以使学习更加贴近实际、生动有趣,激发学生对科学的兴趣,培养其科学探索和解决问题的能力。这种融合方式可以为小学科学教育提供更丰富的学习资源和教学手段。
3.1为学生提供实验与实践机会
现阶段大部分学校仍采用传统的授课方式,将科学课的重心放在课堂讲授上,而科技馆作为科学传播的主要阵地,有各种实践实验的场地和设施,能够提供丰富的实践机会和实践平台,通过将科技馆资源与学校科学课融合教学的方式,可以让学生在实际操作中学习科学知识和方法,在实际探究中以更生动的方式体验科技,感受科学,这与小学科学课程强调实践的教学理念相契合。
3.2提供丰富的课外学习资源
科技馆展教资源除了包括展品、科普实验、科普剧表演、特效电影、模型外,还包含了馆内教师自主研发设计的大型实验道具、学生学具等,尤其是以学校科学课为基础,配套创新研发的科学动手实践资源包最为重要,是对教材的辅助和补充,也是为学生准备的微型实验室。通过动手实践可以带学生到真实的能够产生问题的实验情境中去,边学边实验,有利于学生对知识的理解和掌握,同时也可以培养学生的创新精神和实践能力。这样的课程融合,可以实现知识迁移,帮助学生生动的理解科学知识。
3. 3 增强课堂教学的生动性和趣味性
将科技馆展教资源与小学科学课程融合,可以使课堂教学更加生动有趣,让学生在参观科技馆的同时深入学习相关的科学知识,使学习变得更具有趣味性和可亲近性。
3.4培养学生的综合能力
科技馆展教资源涵盖了多个领域的科学知识,通过与小学科学课程的融合,可以帮助学生从多个角度深入理解科学的本质,并培养其综合运用科学知识和解决问题的能力。
4依托科技馆资源,开展科学教学活动
吉林省科技馆以“科技与梦想”为主题,共有5大主题展区、14个展厅,400余件(套)展品。展示内容既涵盖数、理、化、天、地、生等各学科的经典原理,又充分介绍了当代工业、农业、信息、材料、生态、能源、环境、宇宙等众多领域的先进科学技术,在交通、农业、生态等方面,着重展示了吉林特色内容,还包含了生动有趣的儿童科普项目和体现创新精神的动手实践园地。馆内还设有天象剧场、学术报告厅、多功能教室、阅览室及其它相关服务设施,是一座特色鲜明、功能齐全、设施配套,集科普展教、学术交流、科技培训于一体的综合性、现代化科技场馆。
4.1梳理场馆资源,对接课标和教材
义务教育科学课程标准2022版设置13个学科核心概念和4个跨学科概念,并且强调要设立跨学科主题学习活动,强调学科间相互关联。在梳理吉林省科技馆展品与科学课标及教材匹配过程中,发现新课标的教学理念与场馆学习契合度很高,而且展品、展项、影院等教育资源与科学教材的匹配度很高,且梳理成表,为后期的科学主题教学做好准备。
表1 吉林省科技馆力学世界与美妙之音展厅展品与教科版小学科学教材资源融合一览表(部分)
力学世界与美妙之音展厅 |
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教材年级、章节 |
对应展品 |
教材内容 |
教材内容与展品融合 |
三年级下册第四单元 磁体 |
沙漠之旅 |
磁力 |
通过平台下方一块运动的磁体吸引上方的铁质小球画出圆形、椭圆、螺旋等图案,引导学生意识到磁铁对铁制品的吸引力是一种不需要接触铁制品就能起作用的力。 |
四年级上册第三单元 声音 |
振动的舞蹈 |
声音的产生 |
学生在扩音器前说话,声波能够引起展台上微小物体振动,通过观察实验现象能够让学生直观领会声音是由振动产生的这一科学事实。 |
天籁之音 |
音量和音高 |
10根依次增长的塑料管内空气柱长度不同,倾听短管,音高较高;倾听长管,音高较低,引导学生联系因果,探究出音高与振动频率相关。 |
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乐音与噪音 |
噪音 |
乐音与噪音直观展示了乐音与噪音的波形区别;吸音板与隔音板是学生在认识了乐音与噪音后,思考如何规避噪音,进一步了解吸音材料与隔音材料的作用与应用。 |
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吸音板与隔音板 |
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五年级上册第四单元 运动和力
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磨盘 |
摩擦力 |
学生借助三种不同材质的坐垫,能感受到在旋转磨盘上稳定程度有所区别,进而直观理解接触面的粗糙程度与摩擦力大小之间的关系。 |
牛顿第三定律 |
作用力和反作用力 |
通过电磁力将两滑块吸合并推开,观察此过程中计力表的示数,比较作用力与反作用力的大小关系,进而引导学生得出作用力与反作用力是等大、反向、共线的关系。 |
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蹦床 |
弹力 |
让学生体验蹦床的同时观察现象:身体与蹦床接触时,蹦床产生形变,形变越大,弹跳越高。引导学生总结出弹力产生的条件:一是两物体直接接触、二是物体要发生弹性形变;在弹性限度内,形变越大,弹力也越大。 |
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锥体上滚、高空自行车 |
重力、重心 |
锥体上滚会让学生看到锥体由下向上运动,这与学生课堂所学的物体在重力下会向下运动相矛盾,进而产生探究欲望。其实锥体重心是不断下降的,只是不断上升的轨道影响了判断,让学生产生了一种错觉,再结合高空自行车的体验,引导学生认识到重心越低,稳度越高。 |
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五年级下册第二单元 热 |
对流 |
热对流 |
引导学生用加热棒对下半部分液体进行加热导致温度升高,进而产生向上的运动趋势;而对于上半部分液体来说,温度相对较低,产生向下的运动趋势;让学生通过观察上下两个部分液体的相对流动,了解热对流的过程。 |
六年级上册第一单元 工具和机械
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小齿轮大力量 |
齿轮 |
展品展示了七种齿轮传动。让学生摇动手轮,通过观察齿轮运动、探究不同直径的齿轮转速是否相同,直观了解各种机械传动的工作方式。 |
比扭力 |
杠杆 |
学生通过观察、体验比扭力展品,引导学生认识到轮轴是一种以轴心为支点、半径为杆的杠杆。 |
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自己拉自己 |
滑轮组 |
引导学生观察展品中定滑轮与动滑轮的应用,且各自 承担的功能,学生坐在凳子上通过应用定滑轮和动滑 轮可将自己拉起,充分增加学习的趣味性 |
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六年级上册第三单元 能量 |
能量穿梭机 |
能量的转换 |
能量不会凭空产生,也不会凭空消失,能量穿梭机通过小球在轨道之间的穿梭往返,直观体现出动能、势能和声能相互转换的关系。 |
4.2确定主题教学内容
科技馆的展品常常是围绕一个主题,具有一定的设计思路,或展示一定的科学原理,或普及科学知识,这就需要辅导教师在教育活动中将多学科、多展品进行融合。[2]通过对展品及课标和教材内容的梳理,从实际教学出发,初步设定了面向各年级的主题教学内容(如表2)。
表2 教学主题内容与科技馆主题课程对应表
序号 |
教材主题内容 |
科技馆主题课程 |
相关展品 |
1 |
教科版一年级(上)第一章植物 |
植物本领大 |
欢迎树、年轮、地下探秘、森林墙、森林小精灵 |
2 |
教科版二年级(上)第一章我们的地球家园 |
仰望天空 |
地球的构造、月球的重力体验、太阳的构造、八大行星 |
3 |
教科版二年级(下)第二章材料 |
我们身边的材料 |
造纸术、陶瓷、榫卯、斗拱、冶铁、3D打印 |
4 |
教科版三年级(上)第二章空气 |
空气的秘密 |
虹吸、波光粼粼、伯努利浮球、龙卷风、对流 |
5 |
教科版四年级(上)第三章声音 |
消失的声音 |
振动的舞蹈、看得见的声波、空气与声音、传声管、吸音板与隔音板、乐音与噪音、天籁之音 |
6 |
教科版四年级(上)第四章我们的身体 |
人体大揭秘 |
牙齿、消化工厂、骨骼与肌肉、脊柱运动、大脑对对碰 |
7 |
教科版五年级(上)第二章光 |
光的那些事 |
千变镜、六角亭、隐身人、爸爸的鼻子、背面、手影识形、消失的身体、光的路径、太阳能 |
8 |
教科版五年级(上)第四章运动和力 |
力学世界 |
牛顿三定律、蹦床、锥体上滚、合力为零、磨盘 |
9 |
教科版六年级(上)第一章工具和机械 |
机械知多少 |
比扭力、小小建筑师、自己拉自己、小齿轮大力量、机关王 |
10 |
教科版六年级(上)第三章能量 |
认识能量 |
生活中的节能点滴、能量穿梭机、电磁互感、铁钉桥、电动机、化石能源之忧、太阳能、风能、水力发电、核能 |
4.3依托场馆资源,开展“一主题四课时”教学
基于场馆资源的科学教学主要采用“学生校内学科学”与“学生走进科技馆”的双师授课教学模式,从科技馆展教资源中选择适合各年级学生年龄特点和认知特点的展品,配合学校科学课内容,有针对性地进行探究、拓展和延伸,让学生在科技馆营造的真实情境中解决实际问题,意在提高学生综合实践能力及对科学学习的兴趣。教学采取“一主题四课时”的学习形式,即校内教学1课时,科技馆教学2课时,成果汇报1课时,共计4课时。表3是“消失的声音”主题教学活动设计案例。
参观前,教师根据教学内容进行教学活动设计,提出问题,引发学生思考,让学生对参观内容和需要提取的有效信息有针对性和目的性,然后带着问题去参观求解。在参观过程中,学生可以通过认真观察、多次体验展品、实验探究、导览牌提示、扫码视频讲解、网络资料查询、寻求馆内科技辅导员帮助等方式找到问题答案并完成作品。参观结束后,依据各年段学生的能力水平及问题要求,对其学习成果进行展示。如:低年段学生可制作简单作品,并进行交流分享和讨论;中、高年段学生则需要设计一个简单的结构、构建一个模型或者解决一个科学问题等,并通过作品展示的方式进行汇报。
表3.“消失的声音”主题科技馆课程教学内容
课时 |
活动内容 |
第一课时 |
地点:学校教室 活动时长:40分钟 活动年级:四年级 活动准备:教学PPT、小音响 教学目标: 通过多媒体展示,让学生在听觉上能够区分噪音与乐音、在视觉上能够区分噪音与乐音的波形图,并在教师的引导下了解噪音的强度范围、产生原因及危害;让学生进一步思考应采取怎样的方法来降低噪音的影响。 教学过程: 播放音频,让学生自主区分噪音与乐音,并说出噪音与乐音的特点和区别;通过视频展示噪音与乐音的波形图,从波形上看,乐音呈现的都是有规律的波形,噪声的波形就是杂乱不规律的图形;引导学生小组讨论噪音和乐音分别会对人类会产生怎样的影响?最后提出问题:如何减少噪音,对已经存在的噪音应如何降低对人类的影响? |
第二课时 |
地点:吉林省科技馆 活动时长:40分钟 活动年级:四年级 活动准备:科学实验《超级乐器》、展品《乐音和噪音》、《吸音板与隔音板》、影院 教学目标: 本节课以问题为导向,通过走进科技馆,观看科学实验表演、体验科普展品和参观影剧院,为学生提供真实情境,使其获得直接经验,引导学生了解影院整体布局,观察吸音装置的位置及外观特点。 教学过程: 1.观看科学实验《超级乐器》,在观看精彩实验现象的同时回顾与声音相关的知识点,为后续任务的完成做好理论铺垫。 2.体验展品《乐音和噪音》、《吸音板与隔音板》,对后续任务的实施明确了思路方向。 3.参观影院(吉林省科技馆球幕影院、4D影院、动感影院和梦幻剧场),参观见学,以实际场景促发学生对声现象进行深入探究的兴趣。 |
第三课时 |
地点:吉林省科技馆 活动时长:40分钟 活动年级:四年级 活动准备:发声装置、毛毡、海绵、瓦楞纸、海绵砂块、塑料泡沫板、胶带、双面胶、纸盒、分贝计、剪刀、壁纸刀 教学目标: 为学生提供一个真实情境,并在真实情境中解决真实问题,引导学生结合实际明确需求并确立任务,经历了设计——制作——测试——改进——再测试这样一个不断迭代的过程,直至满足实际需求,解决任务。 教学过程: 1.明确需求:以小组为单位为影院缩小模型安装吸音装置;确立任务:学生主要负责影院吸音材料的选择、设计及制作,综合外观、成本、吸声效果等多种因素,综合考评选出最佳吸音装置制作小组。 2.设计方案。 3.小组同学交流讨论,写出计划,完成设计。 |
第四课时 |
地点:学校教室 活动时长:40分钟 活动年级:四年级 活动准备:吸引装置模型成品 教学目标: 成果展示环节能够让学生更好地认识到吸音装置模型的优点和不足,从而可以有理有据地提出解决问题的办法和改进建议;让学生体会科学和工程在实际生活中的融合方法,培养其对工程设计的认识。 教学过程: 各小组进行成果展示: 1.总结在制作测试过程中的注意事项。 2.小组测试吸音材料的效果。 3.测评经济性、美观性等综合效果。 4.进行小组自评、互评及教师评价。
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4.4基于科技馆科学活动的评价
科技馆课程中,对学生的考察是趋于动态、开放式的,多趋于作品或者成果的展示,可以以PPT的方式做公开的汇报,或者以展销会的形式推销自己的成果或作品,或者以科技竞赛或者科技征文的方式进行赛事的邀约,最终是要通过这样的方式考察学生从知识的学习到实践运用的能力。学生在完成“作品”的过程中会经历观察、思考、记录、交流、讨论、制作、改进等各项任务,不仅帮助学生更好地理解和掌握活动内容,激发他们的学习兴趣和动力,更重要的是在实践中提高动手与改进创新的能力,帮助学生发现自己的潜力和发展方向,提供个体化的学习支持。
在成果展示评价的基础上,结合课程全过程中的表现进行综合性评价,实行学生自评、互评与教师评价相结合的方式。科技馆课程教学的评价一般分为五步,即确定评价目标、设计学习任务单、设置评价标准、任务评定,对学习成果综合性评定。其中,设计评价内容(如表4)与制定评价标准(如表5)显得尤为重要,现将列出。
表4基于科技馆资源教学的评价内容
评价者 |
评价内容 |
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自己 |
学习兴趣 |
我觉得科技馆的展品现象明显,体验感强,趣味性足,直观明了解释科学原理,期待多次参观 |
学习习惯 |
我能在活动前专心听讲,明确老师的课堂任务要求 |
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我能认真参观、积极思考,完成课堂活动任务 |
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我能主动帮助有困难的同学 |
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同伴和教师 |
学业成果 |
小组互评:能认真参观、记录,并分享自己的学习经验,能和小组同学共同完成学习任务 |
教师评价:能听从集体的安排和指挥,能在科技馆认真参观体验,搜集有效信息,完成学习任务 |
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教师评价:能成功完成作品,能和小组同学一起完成汇报展示 |
图5 评价标准
观察点 |
10分 |
8分 |
5分 |
学习兴趣 |
体验感强、有趣、想多次参观 |
新奇、愿意再次尝试 |
好奇、只是为了完成任务 |
学习习惯 |
非常认真听讲,完全明确老师的课堂任务要求
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认真听讲,基本明确老师的课程任务要求
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没有认真听讲,对老师的任务要求并不明确
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全部认真完成
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基本完成,稍有不足
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部分完成,有错误
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提前完成任务,并主动帮助同学 |
基本完成任务,来不及帮助同学 |
没有完成任务,也不帮助同学 |
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学业成果 |
美观且有文化寓意;充分考虑成本,经济成本适当,创新创造能力强;展示清晰明确,有效体现了设计的意图和特点,整体逻辑清晰无误 |
较美观,缺少寓意;考虑成本,经济成本提高,有一定创新;对设计和执行过程进行了部分展示,部分显得混乱 |
缺少美观,未考虑成本,经济成本高,无创新,对设计和执行过程缺乏逻辑,不能说明结果 |
5结论
高效利用科技馆资源在馆校共建中开展科学教学是一种有效的教育模式。科技馆通过直观、互动和体验式的教学方式,能够激发学生的兴趣和热爱,提升科学素养和创新能力。学校和科技馆之间的合作与交流可以促进资源共享和互补,提高科学教育的质量,通过评估科学教育的效果,可以不断优化教育策略和措施,推动科学教育的改进和发展。
参 考 文 献
1] 贺玉婷、李红哲:《基于科技馆展品的小学科学课程资源的开发研究》,载《馆校结合助推“双减”工作———第十四届馆校结合科学教育论坛论文集》,2022.
2] 冯子娇.STEM 教育理念下科技馆展品教育活动的思考与实践———以“小球旅程知多少”展品教育活动为例[J].自然科学博物馆研究,2017(1):57-64.
作者简介:
范向花,吉林省科技馆 科学教师;研究方向:科学教育;E-mail:382534283@qq.com
周静,吉林省科技馆,科技辅导员;研究方向:科学教育;E-mail:120056846@qq.com
李金柏,吉林省科技馆,科技辅导员;研究方向:科学教育;E-mail:1076014171@qq.com