自然科学类博物馆中研究性学习的实践探索

1、自然科学类博物馆中研究性学习的实践探索【摘要】本文以水族达人训练营活动为例，从研究问题的提出、研究对象的选择、研究 方法和过程的确定和实践及研究资源的获得等角度，探讨博物馆与研究性学习的关系，提 出基于博物馆资源的研究情境的构建。以组织开展研究性学习的角度，从参与学校研究性 学习实践活动到建设博物馆研究性学习实践课程，拓展现有馆校合作项目，深化博物馆教 育的内涵。【关键词】自然科学类博物馆；博物馆课程；馆校合作；研究性学习一、研究性学习的内涵研究性学习，是个体仿照研究的过程来学习 知识，从而在掌握知识的同时，体验、理解和应 用研究方法，获得研究能力的一种学习方式，简 单说，就是个体以研究的方式

2、学习的过程回$针 对未成年人的研究性学习，是学生在教师的指导 下，从自然、社会和生活中选择和确定课题来进 行研究，并在研究过程中去主动获取知识、应用 知识、解决问题的一种学习活动或课程由于 其与分科课程、讲授式教学以及标准化测评等的 差异，受到广泛关注，由高中学段逐渐向初中、 小学学段拓展。研究性学习倡导发挥学生的主体 意识和主动性，在研究实践中提升学生的科学素 养和综合能力，其中学生是学习的主体，知识 (包括描述性知识、程序性知识和策略性知识等) 的理解和应用是学习的目标，研究是学习的过程， 这三部分在研究主题和研究过程中实现整合，具 备自主性、实践性、过程性、情境性、问题性和 探究性等特点

3、。提到研究性学习，常与探究性学习(hands- on inquiry based learning， HIBL) 产生联系，二 者源于对探究学习(inquiry-earning)的理解并 拓展而来，有时未加以区分被视为同义词而通 用，学习的内容一般指向科学。但在中文语境 中，科学探究是指通过社会调查、实地观察和 实验等进行猜想、假设、检验假设的实践活动； 科学研究则指为了增进人类的知识以及利用这 些知识去发明新的技术而进行的系统的创造性 工作$前者是一种实践体验，后者具备职业属 性。结合本土化的使用情境，前者普遍用于针 对未成年人学习的过程、方式以及教学法的教 育学范畴，后者普遍适用于成人的专

4、业性工作。 基于科学探究的探究式学习强调通过基于已有 认知和生活经验（生活概念、准科学概念）的 实践活动促进科学概念（包括科学知识概念和 科学本身的概念）的建构和理解回，关注初级 认知；而研究性学习更强调科学概念在对真实、 复杂问题分析、评价和创造中的应用，强调高 级认知。此外，二者在起点、过程、目标等方 面均存在一定差异性，后文将详述。考虑科学 研究的先进性、模范性及学生与科学家从事探 究活动的共性罔，笔者认为：在未成年人阶段， 将研究和学习并列提出的研究性学习包含了科 学研究的全方面，需要具备一定的专业背景， 包括学科背景和能力背景（研究基础或职业基 础），还包括知识和能力的再习得，获得判

5、断、 分析和应用的能力（研究能力或职业能力），体 现职业性、社会性和科学伦理等科学本质中关 于科学事业的描述，是一种集考察探究、职业 体验和社会参与为一体的综合性学习体验。二、博物馆研究情境的创设2017年，教育部办公厅推出首批204家全 国中小学生研学实践教育基地，2018年增加了 377家$全部581家研学实践教育基地中，105 家实践基地名称中含“博物馆”，此外还包括多 家科技馆、纪念馆、陈列馆、科普馆等反7 $各 省市结合自身的实际情况，陆续搭建省、市级 的科普场馆研学实践平台，场馆作为研学实践 基地建设的重要组成部分，开发、组织和实施 了众多研究性学习实践活动和课程，通过教育 部门和

6、学校有计划地组织安排，以馆校结合方 式开展的研究性学习实践，是学校教育和校外 教育衔接的创新形式，成为博物馆教育活动的 形式之一 $为充分理解博物馆研究性学习活动的内涵和 特点，本文以北京自然博物馆“水族达人训练 营”活动为例，对基于博物馆资源开展研究性学 习实践活动的内容设计和形式组织进行了探索。（-）“水族达人训练营”活动简介“水族达人训练营”是北京自然博物馆依托 展厅资源一水生生物厅，结合义务教育生 物学课程标准，参考以大概念理念进行科学 教育设计和实施的面向初中一、二年级学生， 以馆校结合方式开展的研究性学习活动（见表 1）。活动以初中生物学的学科核心概念和 内容为主体，结合可操作性和

7、可实现性，从 “如何养活一缸观赏鱼”出发组织开展。活动全 流程共分九个阶段，根据需要分别在博物馆和 学校完成，每一阶段从知识技能、过程方法和 情感态度价值观角度，设置了阶段性目标供活 动组织者设计表现性评价标准（见表2）。本项活动的灵感来源于博物馆和学校教师的 交流（馆校合作的出发点），从校园内的真实问 题出发（阶段九），结合博物馆资源条件向上拓 展延伸形成活动整体。活动选择的研究对象、 研究内容、研究方法以及研究过程等符合参与 者的知识水平、智力水平和能力水平，问题的 提出、过程的执行和结果的实现能够由学生直 接接触、快速学习并亲身实践，确保学生在过 程中的真实参与和理解，学习维度中+表示

8、各个维度之间的直接递进关系“回忆+理解 表示对已有科学概念（生物多样性）的回忆并 理解现实情境（水族馆中的生物多样性），“回 忆+记忆+理解”表示回忆已有科学概念、记忆 新内容及对新内容的理解$根据活动需要，结 合化学、物理、工程实践等内容，在真实性任 务中实现跨学科整合$学生在一个学期内，围绕一个研究问题拆分 形成九个阶段或单元开展深度学习和实践，知 识和能力不断递进和累积，满足了研究的过程 性，也体会了研究工作的单调、枯燥，以及在 团队合作和分工过程中需要承担责任等情感、 态度、价值观内容。活动最后的开放性任务和 实践性任务，重新将研究过程整合并迁移，属 于活动效果评价的一部分$长时间、多

9、次的连阶段活动内容课时学习维度一1.水族馆内多样的鱼2回忆+理解2.水族馆的幕后工作回忆+理解3.布置养鱼任务，在实践中试错（生活经验）应用+判断二1.分享养鱼的实践过程和结果2回忆+交流+表达2.借助卡牌游戏理解鱼类特征与环境的关系回忆+记忆+理解三1.鱼类生存所需的生物因素和非生物因素2回忆+记忆+理解2.观赏鱼生存所需的生物因素和非生物因素回忆+记忆+理解3.水质检测及人工调控记忆+理解+应用四1.结合观赏鱼生活的环境因素，了解一套完善的水族箱需要建 立的物理、生物系统并搭建2记忆+理解+应用2.观赏鱼转入技术及原理，日常养护技术及原理记忆+理解+应用五观赏鱼日常养护、观察、检测和记录4

10、应用+分析+判断六1.分享实践过程2交流+表达2.解剖和诊断分析死亡原因记忆+理解+应用七观察细菌、真菌、寄生虫，了解抗生素等知识并应用于观赏鱼的治疗2记忆+理解+应用+判断八抽取一种水生生物，忽略经济因素，制定饲养计划作业回忆+迁移+创造九完善学校的校园环境，针对现有设施提出改进意见，并开展实践回忆+迁移+创造表1“水族达人训练营”研究性学习实践课程主要内容表2阶段三学习目标阶段问题影响鱼类生活的生物因素和非生物因素？影响观赏鱼（三湖慈鲷）生活的生物因素和非生物因素？观赏鱼生活所需要的水质条件？活动材料学生自带水样（养殖缸内的水或野外采集）、自来水、矿泉水和水族馆中水样。温度计、光 学盐度计

11、、电子pH计、氨氮快速检测试剂盒、亚硝酸盐快速检测试剂盒、余氯快速检测试 剂盒、鱼乐宝等。活动目标知识技能：结合生活经验和学习积累，参考水族馆的情境，列举、说明和解释影响鱼类生 存的生物因素和非生物因素并将相关概念在自然条件和养殖条件间迁移；可以列举不同 水样的理化指标，分析观赏鱼养殖过程中水体理化指标的变化，推断产生变化的原因； 过程方法：使用温度计、光学盐度计、电子pH计、氨氮快速检测试剂盒、亚硝酸盐快速检 测试剂盒、余氯快速检测试剂盒等手段对不同水体进行检测，得出数据并比较分析得出 结论；尝试不同理化指标水的调制；情感态度价值观：生物需要特定的生存条件，保护物种多样性需要人类和自然的和谐

12、相 处；技术的进步推动人类从经验走向科学的科学本质观$续活动，保证了学习的深度和广度及目标的实 现，但也占用了大量的校内课时，对学校（特 别是中学阶段）的教学计划和组织提出了挑战。（二） “水族达人训练营”中的研究情境 创设基于自然、生活和社会提出研究性问题，确 定研究对象、组织研究内容，选择研究方法， 在过程中实践、分析、判断，共同组成了研究 性学习的研究情境。在研究情境中，学生是具 备能力背景的“研究者”（研究基础），活动组 织者转变为引导者、监督者和评价者，博物馆 资源（实物、文字、图片、人员等）是知识和方法的提供者，学生通过真研究、真实践，将 知识和方法的习得、能力的提高融入具体的应

13、用、迁移、分析和判断等研究实践中（职业能 力）“水族达人训练营”活动借助博物馆的多种资源，从以下几个方面为研究性学习的开展 创设了研究情境：研究问题的提出和研究对象的选择研究性学习实践，学生主体性和自主性的体 现需要学生的知识结构、智力水平与研究的内 容和环境条件相匹配$因此，研究问题应来源 于自然、社会和生活等身边事物，通过对真实 世界的观察和思考引发问题并确定研究对象， 能让学生通过实践解决复杂问题，研究的对象 和内容（或主要对象和内容）应该可直接获得、 接触和理解$本活动通过阶段一的“试错”，保 证学生的生活经验和生活实践位于同一起点， 自主发现问题和提出问题，确定和理解研究对 象，并将

14、研究问题与研究对象和博物馆资源建 立联系。在完全开放的条件下，如何将问题的 提出限定在一定范围、环境和条件下，而非天 马行空，需要组织者的智慧。本活动的试错过 程虽是教师设计安排的，但学生在试错中聚焦 和确认问题，仍能感到自己发现并提出问题的 成就感，从而实现学生的自主性$后续研究问 题的回答需要基于学生过往学习经历中对生物 个体、生物与环境、生物与能量等科学概念的 理解及其他综合实践能力，体现学生具备研究 基础。研究方法和研究过程的确定和实践研究方法包括观察法、调查法、实验法、文 献法、实践法、思辨法等$在研究性学习过程 中，根据具体的研究问题和内容，可供选择的 学习和实践方法是多样的$在“

15、水族达人训练 营活动中，学生基于实验和实践，进入水生 馆的真实情境，将博物馆资源作为“参考文 献”，通过阅读文字、图片等“文献学习获得 信息，通过访谈、观察等直接借鉴博物馆从业 者（饲养员）的工作经验，并结合生活实践、 学科知识，分阶段解决问题，在博物馆科学教 师的讲授、指导（调查法）下快速掌握信息、 提升能力，多种方法合力推动研究进程，从而 促进研究问题的解决$以本活动中探究三湖慈 鲷的生存环境为例，学生基于已有认知和生 活经验”，可以作出温度、阳光、空气等环境因 素具有影响力的假设（科学探究），但并不具备 提出和探究水环境（包括氨氮、亚硝酸盐等理 化因素和具体指标）以及最适温度、pH值等内

16、 容具体影响的能力，而需通过“文献研究”、调 查、访谈等方法快速获得科学信息，并在实践 和实验中具体应用、分析和判断，从而实现研 究过程（科学研究）。通过直接讲授、设备操 作、阅读和理解展览内容以及对话经验从业者 获取间接经验等等，学生可以将多数研究方法 应用在自己的研究中，并在研究实践过程中不 断作出分析、判断、重复、调整等。同理，科 学家通过文献研究，结合专业背景，提出具体 研究方法并通过实践检验研究的过程，体现了 研究性学习在高级认知学习过程中的教育价值$研究资源的获得在研究性学习活动中，涉及研究对象、实验 材料、仪器等多种研究资源，研究资源要符合 现实可获得性。义务教育阶段，特别是以国

17、家 课程、地方课程或校本课程为基础，针对学生 开展的学习内容，应具有普适性，即全体学生 能够参与并完成$选择的研究方法，研究对象， 过程中所需的各类材料、仪器，应由课程的组 织者提供支持，并符合学生的能力水平，保证 学生能理解和驾驭。活动目标指向的不是研究 成果，而是过程中的高级认知，因此不强调获 得突破性、创新性的研究成果$此外，个性化 的需求和内容（如大型仪器设备、大额资金投 入），更适合个体的深入学习，例如个别学生的 个别活动，但缺乏普遍意义$博物馆作为公益 性社会教育机构，一方面，大多数向公众免费 开放；另一方面，基本陈列的形式和内容及其 深度、广度经过广泛的观众调查和专业策划， 可以

18、满足不同年龄和知识结构的观众，两方面 合力保证了博物馆资源的普适，I生“水族达人训 练营的活动设计，通过博物馆的基本陈列、 工作人员的参与，结合博物馆简易、快捷、高 效、易得的学习资源，从而使得研究性学习内 容具有普适性$三、研究性学习课程实践对馆校合作 的启示（-）基于博物馆资源的研究性学习实践为 馆校合作提供了新的思路博物馆包括现象类博物馆和物质类博物馆， 前者以现象的再现为主体，后者以物的呈现为 主体国。自然科学类博物馆，区别于科学中心， 本质上更偏向于物质类博物馆。它借助陈列， 通过对实物的呈现，辅以图片、文字和多媒体 等多种动、静态展现形式，客观陈述了特定主 题的基本信息、价值判断、

19、研究成果等内容， 呈现史实、证据、结论、现象、过程、争议等， 突出真实性和科学性，具备作为“科学文献 或“文献综述”的价值。作为服务于科学传播 和科学普及的社会教育资源，展览内容的科普 化表达，使之成为一种区别于专业论文、经过 “科普翻译”、更容易被理解的“科学文献”，是 未成年人或非专业人士获取信息并对信息进行 筛选、整合、关联、加工处理的优良载体，同 时有助于培养未成年人面对博物馆等社会资源 的学习方法和学习能力，助力其终身学习$针对已具备一定科学概念和科学思维的未成 年人，重视历史资料，应用已有科学概念，结合 他人研究成果，学习新内容并将学习经验迁移， 进而应用、分析、判断、评价，开展实

20、践、进行 验证、提出质疑，甚至开展发明创新的研究性学 习，实现对“科学是基于证据的”科学本质观的 理解，提升高阶认知，是研究性学习的价值体现。 博物馆中标本收藏、科学研究、展览陈列的“文 献价值”为未成年人的科学研究提供了 “肩膀 和“脚手架”，提高了起点，提供了支撑，提升 了效率，与学校的研究性学习实践活动相呼应， 可以为馆校结合提供新思路。（二）充分理解研究性学习，组织开展有教 育意义的馆校合作研究性学习实践近些年，博物馆行业结合自身优势资源和特 色资源，特别是参考课程标准，引入教育学理 念和教育方法，借助基于问题（项目、实践等） 的学习、5E教学法等，设计和组织开展了多样 化的优质场馆教

21、育活动和教育课程内容，价值 不断提升。但区别于传统的场馆教育活动，研 究性学习活动从研究情境的构建，主题的选择、 内容的设计、过程的实施到教育目标的实现等 均对博物馆提出了更高的要求，不能简单理解 为教育活动的叠加和拼凑，而应是围绕一个主 题的系统性、综合性、渐进式的学习过程（全 环节），或者是基于学校研究性学习的内容整 体，完成内容整体中的一个或几个环节（部分 环节），两种方式代表了利用博物馆资源开展研 究性学习中场馆和学校之间关系的不同维度$全环节参与的研究性学习活动基于场馆中的 藏品、展示和研究等特色资源，重点关注博物 馆中研究情境的可实现性，为学生提供提出研 究问题、搜集和筛选研究信息、确定研究对象、 实践研究方法、体验研究过程、得出研究结论 的全流程$博物馆中的资源要能够提供完善的 内容链条，呼应研究问题，内容的选择要参考 和结合学校的教学计划，实现馆校结合，如 “水族达人训练营”活动。部分环节参与的研究性学习活动可仅选择研 究性学习课程整体中的一个或几个环节，博物 馆作为资源提供者参与其中，重点发挥和利用 博物馆的“文献”价值。以开展生物多样性的 研究性学习为例，学校制定教学内容和计划， 可以利用自然博物馆中的相关展示内容，结合 藏品和展品中蕴含的地理区域性特征，综合提 取便于研究性学习开展的信息、内容和形式， 为学生研究校园、社区或公园中的生物多样性 提供支撑$以上