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科技實踐周 | 探究當下,構建未來

發布時間:2019-05-21

中國科學技術館內,正在參觀的學生們——

? ?“如何延長人的壽命?”

? ?“影響光伏發電的因素有哪些?”

? ?“‘靜電滾球’是什么原理?”

? ?……

諸如此類的問題,不斷涌現在學生們的腦海中,他們專注地看著每個場館奇觀現象一旁標示的說明,時而就不懂的地方問詢周圍的老師,老師們則耐心為學生們解答著。


學生們“如饑似渴”地求知,讓此時的科技館不再像游覽、參觀之地,更像是課堂。其實,此番前往科技館正是六力國際學校初中部科技實踐周的部分課程設計。學生們就前一天制作沙盤過程中遇到的問題,前往科技館尋問解惑,或是尋找靈感的突破。他們專注的背后,是深入地探究學習。

科技實踐周課程設計


科技實踐周】是六力國際教育初中部圍繞理科教學展開的實踐課程,老師帶領學生們到真實的學習場景,通過體驗讓學生重新認識課本上抽象枯燥的理科概念、公式和原理。本次科技實踐周,我們引導學生從當下生活出發,以未來發展為樣本,通過沙盤制作,將理論知識與實際應用相互融合,幫助學生整合理科知識的同時,夯實基礎,拓展他們的綜合能力,培養他們嚴謹的科學探究精神,幫助他們更好地通往未來。


六力國際學?!境踔胁俊た萍紝嵺`周】課程:

◎每學期一次,每次為期一周。

◎由導師精心挑選研究課題,將課內知識與科學實踐探索相結合,讓學生從知識的寬度、深度和廣度三個方面全面感受理科的無窮魅力。

◎從理科的知識系統入手,幫助學生了解理科知識之間的關聯性,構建知識體系。

◎采用跨學科聯合教學的方式,將理科有機融合在一起,帶領學生圍繞不同的主題進行探究性學習。

◎從學生的興趣出發,輕松突破理科學習障礙,提升理科學習興趣,讓學生愛上理科,學懂理科。


這次課程中,分有“交通與居住”“人工智能人的壽命”“未來戰爭”三個主題,學生們沿著“提出問題、收集資料、猜想假設、推理驗證、討論反思”的探究性學習路徑進行課題研究,回歸理科問題的產生本源,著重培養自身的科學探究精神。接下來,讓我們回到課程中,一起走進學生們創建“未來世界”的歷程當中。


01 提出問題

B組研究的課題是“人工智能與人的壽命”,談及“如何延長人類壽命”的問題時,小卓首先想到的是“人為什么會衰老”?借由一個問題,引申出更多的問題,單憑自己課堂上所學過的生物知識,是遠遠不夠解決小卓心中的問題。由點及面,小卓的思考范圍逐漸變得立體起來。

科技實踐周提出問題

同樣,A組這邊研究“交通與居住”的澍婧同學,提出了自己的心中的設想:在海面上建造一個漂浮的小島。隨即,她的問題接踵而至:“如何確保島嶼能夠漂浮在海面上?它的理論基礎是什么呢?”科學研究的核心首先就是要有問題意識,問題是科學研究的出發點。澍婧所提問題不僅包括物理中有關浮力、地球引力等知識,還有化學中有關材料的知識。

再看研究“未來軍事”課題的C組學生,“為什么要研究軍事”“研究軍事的出發點是什么”“那么應該研究什么樣的軍事體系才是未來所需的呢”……帶著如此之多的問題,學生們對于本次課程更為專注和投入。

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沒有問題,就不會有解決問題的意識,也不會有解決問題的思想和方法,問題很多時候是方向,所以“提出問題”這個環節,至為關鍵。正是因為這些問題的引導,學生們才能更有目的性地走進這次課程,踏入探索未來的“門檻”。


02 收集資料

很多時候,我們容易忽略“收集資料”這個環節,認為這是自然而然的事情,甚至只是一條“通道”,并不具備拿出來細講的資格,然而事實并非如此。收集資料與科學探究成果有著直接的關系。

通常我們的大課,無論是文化大課還是科技周,亦或是社會考察,都會持續近一個月,課前導入三周,親身實踐一周。課前導入是導入什么呢?就是前期一個發現問題并為之收集資料的過程。

科技實踐周收集資料

六力國際學??萍紝嵺`周

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這一次,老師們帶領學生利用現有的知識,夯實鞏固的同時,不斷拓展,尋求自己研究的起點,論證自己沙盤制作構想得以實現的可能性。前導課期間,我們讓學生們利用課余時間,借助學校的圖書資源、網絡資源查找資料。信息爆炸的時代,學生們要找到自己需要的知識,需要的不僅僅是有關構想的全面思考,同時還面臨著自我信息的篩選、加工和處理。

在研究“人體壽命”的問題上,小卓通過查閱資料了解到有一種衰老理論是“端粒損耗理論”。了解什么是“端?!?,小卓要先了解染色體、細胞核,她需要用到七年級生物中學到的細胞分裂和細胞結構中的相關知識,染色體復制和端粒則是高中及大學階段生物中會涉及的知識。

回歸課本的同時,小卓也拓展了自己的知識。然而,作為初中生的小卓,面對這些生僻的詞匯定然會存在“看不懂”的狀況,遇到這樣的問題,周圍的師長就是最好的“工具”,詢問老師,也是收集資料的一種方式??茖W探究的過程中,資料的收集也是有一定技巧的。

科技實踐周收集資料

不僅如此,我們在實踐開始前,開過數次的前導交流課,各小組就自己組所收集到的資料進行講解,及時與老師和同學討論和交流。交流當中,有些資料,比如說A組負責的“居住與交通”和B組所負責課題“人工智能與人的壽命”中,未來的住房和交通會不會與人工智能相掛鉤?人的居住環境和人的壽命是否有關聯?兩個組的資料完全可以互通有無,互相借鑒,在交流中互相累積知識。

當然,這也是科學探究過程中的資料收集方式。學生們在構思“未來世界”的過程中,想象可以天馬行空,但科學的創作一定是基于相關理論基礎的。學生們為正在創造的“未來世界”補充著理論知識,完善著自己的構想。


03 猜想假設

兆基跟導師探討“未來交通和居住”問題時問到:“在未來城市中,人與人之間的交流難道只能是面對面或者通過音頻、視頻的形式嗎?”導師引導兆基結合高新技術,比如全息投影或者VR等技術,對未來社會中人與人的交流“現況”進行暢想。隨后,兆基開始了自己的猜想。

“猜想假設”是科學探究的另一個重要環節,猜想是根據經驗和已有知識對問題的成因、探究的方向和可能出現的實驗結果進行推測與假設。在實際制作沙盤前,學生們的頭腦中都是一些理論上的知識和前人灌輸的經驗,理論還未被親身實踐前,學生們的探究基礎都是基于猜想假設之上的。

研究“未來交通與住房問題”的A組項目副經理文昭據之前查閱和整理的資料,如此設想自己組的沙盤藍圖:“在居住問題上,我們項目組成員商討出兩種解決方案,一種是利用海洋資源,在海面上建立一個空島,通過增加居住面積解決居住難題;另一種是移居到別的星球?!?

科技實踐周猜想假設


六力國際學??萍紝嵺`周

六力國際學校課程實踐周

六力國際學校課程實踐周


“在交通問題上,我們主要從未來交通的智能化、網聯化、清潔化和分享化這四方面來考慮??諐u的布局采用分層的形式,地下一層類似于一個大的停車場,專門行駛各種交通工具。隨著共享經濟的出現,人工智能技術的快速發展,我們的未來交通會朝著‘共享+無人駕駛’的方向發展,所以我們的交通方式為‘共享+無人駕駛’;中間是花園城市,樓與樓之間通過透明管道連接;而在空島之外,我們采用飛行器解決跨區域的交通問題?!?

發達如現在,交通和居住問題尚難解決,A組通過這樣的設想以求解決未來人類的交通和住房問題,是一種猜想,也是一種思維的發散,為之后的探究過程提供了一個創造性的預見,這個環節,更注重的是對學生思維能力的培養。


04?推理驗證

沙盤的制作過程中,學生們運用自己所掌握的理論知識推理論證著創想的可行與否,同時也修正著理論用于實際時的不可行之處。

比如C組在實際模型的制作中,涉及到建筑比例大小問題時,張彬說:“如果我們沙盤的比例與實際設計的比例不一致,制作出來的沙盤整體上會很不協調,影響美觀。我們之前的比例是100:1,那我們所有的建筑物也應該按照這樣的比例?!?

科技實踐周推理驗證


在設想前期,學生們將比例尺定為1:10000,可經過實際調研后,發現比例過小,會導致整個沙盤過于袖珍,可能會給后續的電路安裝等環節造成障礙,為此他們依照現況調整為1:5000。

比例的調整不只是一個數據的修正,也是經過一系列推理論證后的結果,推理驗證是得出結論的重要過程。這期間,他們的根據一個已知的前提(電路的大?。┤ヅ袛嗤评?,事實證明,在沙盤制作完成后,更加驗證了他們的推理是正確的。

六力國際學??萍紝嵺`周

整個推理驗證,既包括對學生思維邏輯的訓練,還包括對學生動手實踐能力的鍛煉。學生們在不斷探索中夯實鞏固著理科的相關知識,同時感受著知識在實際應用過程中所體現出來的價值。

知識必須能夠在某些場合實際運用,才值得學習。因而,我們在對教育進行構想時,基本的出發點就是嘗試設想我們所教授的知識內容中哪些對學生的生活有價值。關注交通與居住、人工智能以及未來軍事等問題本身就帶有一種可能性,即能夠提供長久保存的、對學生個人生活有用的知識。


05 討論反思

整個課程中,無論是課程前還是課程后,無論是對資料收集的互相探討還是對沙盤制作要領的分享,“頭腦風暴”占據著每個環節,學生們的每一次進步,都能夠在下一次的討論中的得以顯現,這個過程中,反思也時刻進行著。

科技實踐周討論反思


我們每天的課程結束,都會有相應的會議,就是引導學生去討論當日的進展,反思出現的問題,需要如何修正,對于好的方案又該如何去實施、精進,在不斷迭代中提高自己的科學素養。再加上課程結束后的復盤總結,學生們的認識也更加深刻。

通常,理科是培養學生形成科學的學習方法和思維建模的過程。有效的學習方式是帶領學生回歸理科問題的產生本源,在生活中學習、探究相關知識,再通過動手實踐加以應用,形成思維建模的完整閉環。

在這樣的教學方式中,學生們體驗知識在生產生活中的應用,親身去感知、領悟知識,并在實踐中驗證;經由導師的引導和啟發,調動已有的認知,主動尋求答案,主動構建知識體系。觸及理科的價值,在生活中發現科學之美,在探索中追尋科學之美。

六力國際學??萍紝嵺`周


列夫托爾斯泰曾說“如果學生在學校里的結果是使自己什么也不會創造,那他一生將永遠是摹仿的抄襲”。面對未來,我們要培養創造型人才,就需要幫助學生培養科學探究品質、科學探究思維能力和科學探究精神等基本素質。世界的發展與進步離不開科學探究和發明,孩子不應該只作為現代化技術的附屬品,更應成為主宰者和創造者。

本次的六力國際學??萍紝嵺`周·我的未來我做主也正是這樣做的,帶領學生們吸收、運化,而后創造(釋放)。我們最終目的不是完成沙盤制作,而是要讓學生在制作的過程中學會知識背后的邏輯、思維,培養他們具有科學探究精神,形成自身科學素養,讓他們在未來的道路上,知道要學什么、如何去學,形成終身學習的能力,并為之奮斗終生。

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