浅议科技馆开展“深度看展品”教育活动的开发与实施

        ——以郑州科学技术馆“磁悬浮灯泡”活动为例

                          蔡惠

（郑州科学技术馆，郑州，450052）

摘  要   科学实验教育是现代科技馆的一种重要的科普教育手段，科技馆开展科学实验教育活动作为常设展览的重要补充，已经得到了充分的认可，并发挥着重要作用。科技馆的展品是科技馆教育的基础，很多互动展品的设计依据就来自于实验，可见实验在互动展品的开发设计中有着重要的作用。现在我们将以展品为依托，“深度看展品”，以一个主线或主题，将科学实验融入到展品辅导中，激发学生的兴趣和探索欲。本文将从郑州科技馆的馆校结合“深度看展品活动”中选取“磁悬浮灯泡”项目，总结科学实验的特点，并将实验的开发环节和实施环节分别进行阐述。

学生是科技馆教育的主要受众，科技馆教育与学校教育是互为补充、互为加强的关系。在科技馆开展科学实验教育活动充分发挥了学校教育与场馆教育的融合作用。因此，馆校结合项目孕育而生。学校的科学教育强调的是“学习”和“获取”知识，以书本和课堂为中心的单一教育，而科技馆的科学教育活动更多地是“探究”和“理解”知识的过程。我们将场馆教育和学校教育充分的结合起来，让知识不再枯燥，让学生在学学玩玩中学科学，充分发挥学生的自主性、探索性、实践性。展品“磁悬浮灯泡”展现出神奇的“悬浮术”，让不少观众瞠目结舌，由此开发出“深度看展品”活动。

“深度看展品”活动利用科技馆丰富的展品、展项和科技活动，开发设计了许多与小学科学课课标相关联的课程，让学生在科技馆上科学课，使学生获得了更多体验的机会和动手的机会，这不仅丰富了学生的课余生活，也使他们对科学学习有了新的认识。可以说，馆、校双方面结合，起到了一个互相促进的的作用，不仅丰富了科技馆的教育活动形式，也促进了学校常规教育的发展。

一、开发环节

（一）实验主题的选择

一提到磁悬浮，大家马上想到磁悬浮列车，怎样把“磁悬浮”这样一个“高大上”的技术让学生了解呢？在科技馆磁电展区有一件“磁悬浮灯泡”的展品，非常吸引观众，能够引起大家的好奇心，但是，大部分小观众经常反映该展品看不懂，“悬浮灯泡”到底是怎么实现的？根据小学三年级科学课课标，结合“磁悬浮灯泡”开发探究式学习教育活动，在互动游戏和动手实验中将“磁悬浮”的知识点串成知识链。首先通过摸一摸，看一看，比一比，做一做，来认识磁铁，了解磁铁的特性；接着通过操作“磁力小车”，亲自体验磁铁的力量；然后通过“磁悬浮笔”的制作，了解“磁悬浮”的简单工作原理，并揭开磁悬浮灯泡的工作原理；最后通过图板的展示，了解磁悬浮在生活中的应用。

（二）教学对象的选择

本次教育活动的教学对象是三四年级的学生。大部分学生都知道“磁悬浮”，知道磁悬浮列车，这些仅仅是知道，但是对于“磁悬浮”的真正内涵都不是很了解，我们可以通过“磁悬浮灯泡”了解磁铁的特性和磁悬浮技术的应用原理，通过探究式交流和制作活动，使学生一步一步由浅入深的揭开“磁悬浮”神秘的面纱。

（三）实验教育活动的目标

通过“磁悬浮灯泡”了解磁铁的特性和磁悬浮技术的应用原理，通过探究交流和制作活动，使学生了解并体验到科技飞速发展，让许多美好的梦想成为现实。让学生懂得在科学探究的道路上，需要严谨的科学精神和实践技能。

（四）实验教育活动的重难点

要让学生们通过一系列的小实验知道磁铁的特性，知道磁铁在磁悬浮中的作用，并以此了解磁悬浮技术，在整个的实验过程中，让同学们利用身边的材料制作自己的磁悬浮作品——“磁悬浮笔”，这个实验考查同学们对磁铁特性的掌握情况，熟练运用磁铁特性完成悬浮。

二、实施环节

本次活动的开展，活动人数20人，分为4个小组同时进行。

（一）第一阶段：认识磁铁，了解磁铁特性

在“磁悬浮灯泡”展品前演示磁悬浮现象，让同学们观察展品现象，并同时进行有奖问答，激发学生的参与的兴趣。一提到“磁悬浮”，同学们马上就想到磁悬浮列车，但是，我们首先讲的不是磁悬浮技术，而是大家都知道的磁铁，但是对于磁铁的知识可能会有或多或少的模糊概念。磁铁，又被称为“吸铁石”，这种石头可以魔术般的吸起铁片，而且在随意摆动后总是指向同一方向。早期的航海者就把这种磁铁作为最早的“指南针”在海上来辨别方向。最早发现及使用磁铁的就是中国人，“指南针”是中国的四大发明之一。人类有史以来就知道磁铁拥有神奇的力量，两块磁铁不但能相互吸引，也能相互排斥。问题引入：U型磁铁和条形磁铁的相同点是什么，不同点是什么？磁铁可以吸起哪些物体？在这个环节中，给同学们提供实验材料，各种形状的磁铁、木块、铁钉、塑料片、回形针、纸片等等，让学生们自己摸一摸，看一看，比一比，做一做，通过自己的实验，学生们可以探究讨论，最后自己总结出有关磁铁的知识点，“同名磁极相互吸引，异名磁极相互排斥”“磁铁可以吸引具有铁磁性的物质，如铁、钴、镍等”。

实验记录表（一）

能被磁铁吸引的物体打“∨”，不能被磁铁吸引的打“×”。

实验材料

铜片

回形针

小石头

铅笔

铁钉

纸片

木片

玻璃珠

铝片

橡皮

布片

小钢珠

能否被吸

小组讨论：1.能被磁铁吸引的物体有什么共同特点？           2.不能被磁铁吸引的物体有什么共同特点？

 

实验记录表（二）

观察U型磁铁和条形磁铁的共同点和不同点（形状、颜色、标识等）

实验材料	共 同 点	不 同 点
U型磁铁
条形磁铁

 

（二）第二阶段：磁力小车实验

通过第一阶段的学习，同学们都了解磁铁“同性相斥，异性相吸”的特性，那我们就利用这个特性组装出一辆“磁力小车”。将实验包分发给每个小组，这个过程同样需要同学们相互配合，一起动手试一试。问题引入：怎么利用磁铁的力量让小车走起来呢？是利用磁铁的吸引力呢？还是利用磁铁的排斥力？还是两种力量都可以呢？同学们以小组为单位进行活动，有的组装小车，有的测试磁铁，分工合作，共同完成。“磁力小车”完成后，通过同学们自己的操作，得出结论，“可以利用磁铁的吸引力吸着小车向前走，还可以利用磁铁的排斥力推着小车向前走，这两种力量都可以！”

（三）第三阶段：磁悬浮笔的制作

几千年来人们一直在尝试用磁铁的斥力来抵抗地球的重力，把物体浮在空中，这是人类的美好愿望。磁悬浮技术是指利用磁力克服重力使物体悬浮的一种技术。随着科技的发展，磁悬浮已经应用在了铁路系统上，磁悬浮列车出现了，磁悬浮列车是一种现代高科技轨道交通工具。我们的科学实验设置了“磁悬浮笔”的制作，这让同学们兴奋不已。问题引入：怎样利用磁铁使一支普通的笔悬浮起来呢？问题提出了，同学们分别发表自己的意见和想法，并请同学们进行大胆的设想，有的同学的说“使小磁铁异名摆放，因为只有异性排斥，两者才可以分离”，有的同学说“让小磁铁同名摆放，使上下两个力平衡”，到底谁的对呢？接下来就需要同学们自己去验证。谁的对？谁的不对？不对，那又该怎么办？这一系列的探究过程，引领着同学们自己寻找正确答案。在组装过程中会出现多种问题，辅导员要加以指导，引导学生将理论用于实践，并用科学的方法分析解决问题。实验结束后，学生以小组为单位总结出“磁悬浮笔”的原理，并进行展示、陈述和相互补充。在进行磁悬浮笔的制作过程中，安放磁铁是关键。利用磁铁“同性相斥，异性相吸”的原理，四块磁铁正极往上，形成一个小磁场，穿着磁铁的笔芯就等于小磁铁，磁场具有抗拒引力下降的能力，把笔放在合适的位置时，使笔的部分装置在磁力的相互作用下克服了自身的重力，悬浮起来。

学生通过三个阶段的探究学习，掌握了磁铁特性，会利用磁力制作“会跑的小车”，最后可以准确利用磁铁的力量使“笔”悬浮，由浅入深，由理论到实践，这个过程这让每位同学都兴奋不已，成就感十足，大大激发了学生的兴趣，培养了学生利用科学的方法解决问题的能力。

（四）第四阶段：知识的拓展

    在探究实验结束后，将知识的拓展延伸也作为重要的一部分，让同学们了解磁悬浮技术，对磁悬浮有一个更深刻的认识，这也是对知识的补充。这一部分的活动，通过图版展示和学生互动交流的形式开展，让同学们了解磁悬浮技术的起源、发展历程和生活中的应用。问题引入：同学们将过列车吗？谁能说一说你见过的列车是什么样的？你见过在空中悬浮的列车吗？它是什么样的？磁悬浮列车和普通列车有什么不同？随着科技的发展，科学家将“磁性悬浮”这种原理运用在铁路系统上，是车体完全脱离轨道而悬浮行驶，悬浮在距离轨道1厘米处，腾空行驶，创造了近乎“零高度”空间飞行的奇迹，成为“无轮”列车，时速可达几百公里以上。“磁悬浮列车”的引入，将科学知识和生活相结合，使课程的结构更加完整，让学生认识到科学就在身边。最后，还要让同学们了解我国的磁悬浮发展历史，我国第一辆磁悬浮列车2003年1月在上海磁浮线运行（买自德国）。2016年5月6日，中国首条具有完全自主知识产权的中低速磁悬浮商业运营示范线——长沙磁浮快线开通运营。该线也是世界上最长的中低速磁浮运营线。2018年6月，我国首列商用磁浮2.0版列车在中车株洲电力机车有限公司下线。2019年5月23日10时50分，中国时速600公里高速磁浮试验样车在青岛下线，这标志着中国在高速磁浮技术领域重大突破，除了高速磁悬浮项目，时速1200公里的“真空管道”超级高铁研究工作也在展开。“中国制造”“中国力量”让同学们震惊，鼓励同学们好好学习，为建设世界强国而努力。

三、实施情况与效果评估

“磁悬浮灯泡”教育活动的开展，通过原理分解和实验探究演示的方式开展，同学们亲自参与，积极投入主动式学习，自己总结出结论，掌握磁铁的特性，了解磁悬浮的工作原理，并利用身边的材料制作完成“磁力小车”和“磁悬浮笔”。在层层递进的过程中理解磁悬浮的原理，并能将自己在学校学习的知识应用在讨论和解决问题上，通过探究研讨和制作交流活动，使学生了解并体验到科技的飞速发展，让许多美好的梦想成为现实，展现出了非常高的积极性和学习热情。在科学的道路上，需要严谨的科学精神和实践技能。

经过一年的馆校结合活动，在展厅开展“深度看展品”——磁悬浮灯泡课程50余场，能够顺利开展一场探究性教育活动需要做到以下三个方面：

（一）做好充分的活动准备工作并提前试讲

在“深度看展品”活动开始之前，必须要先明确本次活动的教育目标，深入搜集学生们需要了解和解决的问题，以及在展厅开展活动时的展厅环境的影响。“深度看展品”活动以几个人的小组活动为单位开展，活动中多以相关丰富的实验为手段，让同学们动手、动脑，所以，在活动之前，要反复试验，观察实验结果，以便选定最适合的教具开展活动。由于展厅散客观众较多，所以进行“深度看展品”活动时有一定的限制，要对展厅散客观众参观对上课效果的影响，提前做出预判，并制定出相应的措施。在活动实施之前，要反复进行试讲，观察试讲反映和效果，及时对活动方案做出及时调整。

（二）活动中要注意教学方法

在活动开展中，学生是探究者，辅导员是引导者，讲课过程中需要特别注意学生在活动中遇到的难点，应及时和学生进行沟通和交流，引导他们在探究的同时要善于发现问题，解决问题。辅导员还要加强对不同学生的学习习惯和能力的了解和掌握，从而尽量满足绝大部分学生的需求。“深度看展品”的活动中就是要注重科学精神的培养和对待科学的探索精神。

（三）加强活动后教育效果情况的收集

本项教育活动作为“深度看展品”中一个长期的课程，在展厅长期开展，这就要及时掌握每次课程的效果和反馈，并总结出每次的问题和经验，不断完善课程的实施方案，使整个教育活动定期有一个自我的更新。

四、结  语

   展品是科技馆最核心的基础教育资源，深入研究科技馆现有的的常设展览展品，对展品及学科分类，以某些有代表性的展品为切入点，与学校教育相结合，这样可以使常设展览展品得到充分利用，让展品焕发出新的活力，使有限的展品发挥出更多的科普教育作用，让公众对科技馆展品进一步学习和了解产生吸引力。新的合作模式，新的创新教育模式，为“探究式”学习培育土壤。“馆校结合”已经成为科技馆开展教育活动的新亮点和方向。我们将在“馆校结合”的平台上，将科学实验活动进行到底。

参考文献

[1] 叶澜.教育概论[M].北京：教育科学出版社，1991.