基于馆校合作的科学教学活动案例设计

——以重庆科技馆“龙卷风”为例

魏然 徐倩

（重庆科技馆，重庆，400000）

摘 要《小学科学课程标准》倡导我们的教学要在“做中学”和“学中思”，这样可以培养小学生收集和处理信息、探索和解决问题的能力，全面提高他们的科学素养和探索精神。本文以馆校合作为科学教育模式，通过“龙卷风”这一教学案例设计以及教学实施过程来探讨有效的教学模式和教学路径，为教学课程方式方法的改革和创新提供有价值的参考。

关键词馆校合作；科学教学活动案例设计；龙卷风课程；探究

目前，国内的科普场馆逐渐增多，为我们小学科学教育提供了必要的场所，它能够把课堂上教授的科学知识通过形象化、立体化、影像化的形式展示出来，从而把学生的学习和探索兴趣激发出来。馆校结合无疑是一个有效的科学教育方式，通过相互合作，既可以发挥出科学场馆的教育作用，又能够使课堂知识得到延伸，双方形成合作互补，共同为小学生科学教育助力。下面结合“龙卷风”课程教学案例的设计和实施，来说明场馆合作的必要性和可行性，供小学科学教育工作者参考和借鉴。

1 课程基本信息

1.1 课程主题和教学对象

基于我市科普场馆实际情况，设计了以“探秘龙卷风”为主题的科学教育课程。其目的就是引导小学生学习和掌握有关龙卷风的科学知识，重点是强对流天气和可能发生的龙卷风对人类的危害，以及面临龙卷风威胁时我们应该如何去做，避免意外伤害，同时，树立关注防灾减灾的意识。选题相对复杂，主要教育对象设定为小学五、六年级学生，学生规模在50人左右，合作场馆为科技馆，指导教师为专业教师或科技辅导老师。

1.2 课程内容和学情分析

小学5-6年级学生经过小学一段时间的科学教育，对风的形成原因有了初步了解，且对龙卷风的外形特点及类型有了一定的认识，但是只知其然，不知其所以然，更没有较为直观的感受。这一年龄段学生抽象思维和逻辑思维能力大为增强，对新生事物和未知世界倍感新奇，开始有了独立的思考和探索能力，但是对于分析问题和解决问题的能力还在发展中。虽然他们对于龙卷风形成的原因尚不十分清楚，但是求知欲望非常强烈，成为了我们教学设计的有利因素。

1.3 课程教学目标

为此，我们设定了以下课程目标：一是，科学知识的掌握。要求学生初步了解地球上一些与大气运动有关的自然现象的成因。二是，自然现象的探究。要求学生能基于所学的知识，提出可探究的科学问题；通过观察“对流实验”知道风或者空气对流是形成龙卷的的背景；提出有针对性的假设并进行验证；制定较完整的“低温龙卷”实验探究方案，通过动手实验得出探究结论，明白龙卷风是复杂气流产生的一种天气现象；同时能有效表达、交流自己的探究结果和观点。三是，科学教育的效果。对自然现象保持好奇心和探究热情，在进行多人合作时，愿意沟通交流，综合考虑小组各成员的意见，形成集体的观点。四是，教学知识的应用。掌握一定的科学的避险方法，减少自然灾害对人类生活的影响。

1.4 教学重点和难点

教学的重点是，通过场馆合作教学方式理解龙卷风的形成原因，掌握遇龙卷风时的逃生避险方法以及实际操作。

教学的难点是，如何利用道具完成探究实验，同时还要具有可操作性；如何通过观察展厅展品的所传达的信息与课堂所学知识建立起横向联系，利用多种道具完成探究实验。

2 教学活动设计

2.1 教学准备材料

实验所依托的科普场馆展品为“龙卷风”。

2.2.1 对流实验

所需材料种类和数量（见表1、图1、图2）：

表1对流实验所需物品、材料种类和数量一览表

图1 透明箱 图2打火枪、试管、香

2.2.2 实验二：低温龙卷

实验所需物品、材料种类和数量（见表2、图3、图4）：

表2实验所需物品、材料种类和数量一览表

图3转台 图4黑色网状垃圾桶

此外还要准备相关工具及设备：笔、投影仪、音响、幕布、电脑、凳子、桌子、翻页笔、灯光等等。

2.2.3 实验三：火龙卷

实验所需物品、材料（见表3、图5）：

表3 火龙卷实验所需物品和材料一览表

图5自制火龙卷装置

2.2 教学过程

课程对接人教版《科学》6年级上册第三章第4节“风的成因”，采用5E教学模式，结合展厅特色展品“龙卷风”，指导学生进行展品体验、探究实验，帮助学生了解龙卷风形成原因，以及学会逃生避险自救技能，培养学生动手实践能力和小组间的合作探究能力。

2.2.1 第一阶段：引入（5min）。

阶段目标：通过观看展厅特色展品“龙卷风”，增强对龙卷风这一自然现象的认识，进而确定科学探究的主题。

设计意图：联系学生已知和积累的生活经验，在此基础上能够提出新的探究问题。

教师方面：引导学生观看体验展品“龙卷风”，待认知提高后，向学生提出问题，比如“同学们观看到了什么现象”等，再根据学生的回答以及对龙卷风的初步描述，确定课程主题，然后对龙卷风的类型及形成原因进行深入的探究。

学生方面：观看展厅展品“龙卷风”（见图6），根据观看到的现象作出回答，达到初步认识龙卷风的目的。

图6学生观看“龙卷风”展品

2.2.2 第二阶段：探究（22min）。

阶段目标：采取小组合作方式，尝试运用多种道具、多种方法完成龙卷风对流实验和形成原因实验的科学探究活动。

设计意图：要求学生自主参与实验，激发他们参与科学实验的兴趣，培养团结协作的团队精神和实验操作能力，。

教学策略：采用直观演示法，让学生在实验过程中勤于思考、分析，培养他们发现问题、解决问题的能力。

1. 
   

2. 对流实验。

教师活动：第一步，了解龙卷风形成原因，先了解什么是对流。第二步，教师亲自操作“对流实验”。

实验探究：第一步，在试管中加入适量干冰，然后将试管插入透明箱；第二步，打开透明箱一侧的盖子，将香点燃，放入透明箱，盖上盖子，观察现象；第三步，引导学生通过观察发现，烟雾会旋转是因为有风或者是有空气对流。

学生活动：第一步，观察对流实验现象，通过实验得知，冷热空气相互对流，空气就会运动起来，形成风，这就是龙卷风产生的背景。第二步，观看相关视频，了解龙卷风形成的原因。（见图7）

图
7学生观察对流实验现象

（2）低温龙卷实验

教师活动：第一步，展示实验道具：转台、黑色网状垃圾桶、干冰、吹风机、保温瓶、锡箔纸；第二步，引导小组成员根据龙卷风的相关知识以及实验器材讨论探究如何制作“龙卷风”。

学生活动：第一步，讨论实验探究方案，如何利用道具能低温龙卷现象；第二步，实验探究。首先将适量干冰置于垃圾桶底部，接着加入少量热水，这时会看到大量的水雾生成；其次，旋转转台，打开吹风机，将电吹风背部朝下，观察现象；最后，以小组的形式根据实验方案进行探究活动，成功制作“低温龙卷”实验。（见图8）

图8小组合作进行“低温龙卷”实验

2.2.3 第三阶段：解释（8min）。

阶段目标：分享小组的实验探究成果，总结“低温龙卷”形成原因。

教师活动：总结“低温龙卷”实验原理。

概念解释：干冰加入热水后会迅速升华，升华是吸收热量的过程，导致周围空气温度降低，空气中的水蒸气遇冷液化成雾状水滴或凝华成小冰晶，产生“冒烟”效果；吹风机就相当于抽气的风扇，当吹风机将水雾抽成柱状的同时，转动垃圾桶切向进风又使柱状的水雾形成空气漩涡，形似“龙卷风”。

学生活动：每个小组分享本组制作“龙卷风”的过程及总结“低温龙卷”形成原因。

2.2.4 第四阶段：精致（5min）。

阶段目标：知识迁移，了解龙卷风的不同类型。

设计意图：对学生获取的概念进行迁移拓展，在广度上加深学生对概念的理解认知。通过问题思考促使学生了解科学的避险方法可以减少自然灾害对人类生活的影响。

教学策略：利用引导法和问答法帮助学生获得新的知识，以及检查巩固已学知识。

教师活动：第一步，问题导入。提出问题：“同学们现在已经基本了解龙卷风的形成原因及外形，那龙卷风的类型也是多种多样的，同学们知道哪些类型的龙卷风呢？哪一种类型的龙卷风最震撼呢？同时，如果我们遭遇龙卷风，该如何科学避险呢？”第二步，操作实验道具，展示观感刺激的“火龙卷”实验；第三步，总结科学的逃生自救方法。

学生活动：交流讨论分享和观看震撼的“火龙卷”实验；随后交流分享科学的避险逃生方法。（见图9）：

图9交流讨论分享和观看震撼的“火龙卷”实验

2.2.5 第五阶段：评价（5min）。

阶段目标：评价学生的学习能力，了解学生的学习效果。

设计意图：通过问答法及填写课程评价表，了解学生学习掌握科学知识的能力，并完成评价环节。

教师活动：第一步，问题导入。提出问题：“通过今天的课程，大家获得了哪些知识？”第二步，引导学生填写课程评价表。第三步，邀请学生分享，教师结合现场情况进行综合点评。

学生活动：交流谈论分享，填写课程评价表。（见表4）：

表4 “龙卷风”课程评价表

3 教学效果预设（结语）

第一，落实《科学》课程目标，通过基于馆校合作的“龙卷风”科学教学活动案例的设计和教学实践，使学生了解强对流天气导致的“龙卷风”发生的原因、形态、现象和危害，对这一自然现象有个准确的理解和认识，在危险来临时能够及时躲避。第二，提高学生实践能力。通过开展教育活动进一步提高学生的动手操作能力、合作学习能力以及自主探究能力。第三，建立馆校企合作。馆校结合模式能够提高第二课堂科普教育活动水平。

这一课程设计和实施以来，从2018年秋季开课至今，以此为题的授课已经达到75课时，受众3237人次，收到学生和学校老师的广泛欢迎，并在此基础上开发出了更多的馆校合作科学教育科目，教学效率和效果都得到很大提高。馆校合作开展小学生科学教育是课内外结合的实践活动，通过科学课程的创设和开发，能够充分调动小学生爱科学、学科学、用科学的兴趣，通过探索和实验提高青少年的创新意识和实践能力，促进青少年全面健康发展，逐渐成长为新一代有科学素养的新人。

参 考 文 献

1. 
   

2. 陈彦宏.基于展品的馆校课程设计与实施——以重庆科技馆"探秘电磁"为例[C]//馆校结合科学教育论坛，2018（10）：342-345.

[2]边均萍,王书运.基于馆校合作的科学教学活动案例设计——以"开启新能源探索之旅"为例[3].新校园：阅读版, 2017(12X):1-1.

[4]陈静.浅谈馆校结合综合实践活动课的开发——以重庆科技馆的"'桥'你什么样"为例[J]."第十届馆校结合科学教育论坛，2018（10）：389-391.

[5]彭倩.馆校结合视角下科普场所探究性活动案例开发[D].重庆师范大学, 2018.

[6]肖瑶.基于综合实践指导纲要的课程创新设计与实施——以重庆科技馆"纸服秀"为例[C]//科技场馆科学教育活动设计—第十一届馆校结合科学教育论坛论文集. 2019（08）：256-260.

作者简介：

[1]魏然，重庆科技馆展览教育部馆员。研究方向：专题一：馆校结合科学教育活动设计与实施研究。E-mail：429320560@qq.com。

[2]徐倩，重庆科技馆展览教育部馆员。研究方向：专题一：馆校结合科学教育活动设计与实施研究。E-mail：709899554@qq.com