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[专题]青少年科学探究夏令营的组织与思考——以秦岭生态科考夏令营为例

文_李 勃/中国科学院西安分院 陕西省生物农业研究所

2024-03/总第336期

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进入21世纪以来,科技创新成为驱动经济和社会发展的主要动力,而人才成为国家(地区)之间竞争的核心要素,如何有效培养创新人才成为全球各国关注的焦点。在中国,青少年人口有近3.76亿,加强科学教育,提升广大青少年的学习能力和综合素质,是培养未来科技创新后备人才的重要基础。

自2015年始,笔者以“秦岭生态科学考察”为主题,先后组织了200余场面向全国中小学的青少年科学夏令营活动,以期为我国科技创新后备人才的培养探索一条新的路径。本文将结合笔者的经验与思考,与广大教育工作者一起探讨科学探究夏令营的主要特点,以及如何策划、组织好相关活动的要点。

夏令营诞生于19世纪60年代的美国,最初是在暑假期间为青少年提供在户外一起开展各种文体活动的服务,通过共同生活、劳动、学习和游戏,让孩子们在度过美好假期的同时能够寓教于乐,增长知识和技能。历经160余年,夏令营活动在全球蓬勃发展,从最初的单纯自然体验活动,衍生出了军事、文化、艺术、体育、科技等众多不同类型和主题,极大丰富了青少年的课外活动体验。作为校内教学活动的补充,夏令营活动具有开放性、主体性、研究性、过程性、协同性等特点,对于培养学生的创新意识和实践能力,引导学生主动适应社会,增进书本知识与生活经验的深度融合,促进学生身心健康发展具有重要意义。


科学性是灵魂

科学探究夏令营,其本质是组织学生开展以建构主义理论为基础、以科学技术与合作为支撑、以学生为主导的科学探究活动。通过设计不同学科领域的明确问题,引导青少年在真实的环境中实施调查研究,并收集、分析、解释信息与数据,最终得出结论并开展交流。所以,在夏令营设计之初,首要任务是明确活动的科技主题,对活动的教学目标、课程设计、互动体验等都需要围绕主题进行准确定位。

以秦岭生态科学考察夏令营为例,秦岭是全球生物多样性最为丰富的区域之一,其丰富的动植物和微生物资源为开展青少年夏令营活动提供了巨大的发挥空间。因此,该夏令营活动以模拟科学家开展科学考察为主要活动形式,以特色生物资源(如大熊猫、川金丝猴、朱鹮等)为研究对象,以保护生物学、植物分类学、真菌分类学、昆虫学、生态学等学科为主要研究领域,通过相关领域专家的专业设计,形成符合不同年龄段青少年发展需求的活动项目,从而最大程度地确保夏令营活动的科学性。

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了解学情,尊重需求,设置科学的活动方案 依据建构主义的基本观点,学习是学习者在自身已有经验、知识、概念、技能、习惯等因素的基础上,开展主动的、积极的意义建构的过程。因此,以夏令营形式开展的科学探究活动必须强调学习的主动建构性、社会互动性和情境性。在设计探究主题和教学方案时必须充分考虑不同年龄段青少年的认知能力、知识储备、兴趣爱好和体能方面的差异,关注学生、家长、学校三方的实际需求。

以明确的科学问题为牵引,开展真实的探究活动 探究学习是在学生主动参与的前提下,根据自己的猜想或假设,在科学理论指导下,运用科学方法对问题进行研究,在研究过程中获得创新实践能力和思维发展的一种学习方式。作为科学夏令营的核心内容,组织实施者应当以明确的科学问题为牵引,有计划、有步骤地引导青少年带着兴趣和关注,观察、探究自然界的事物和现场,让他们亲身经历完整的科学探究过程。以“川金丝猴社会行为学分析”课程为例,首先,通过提供研究主题、相关参考资料,让学生在出行前对研究的目标领域有初步认识。其次,通过专家讲座和现场授课,与学生面对面交流,加深对关键知识点的理解。第三,指导学生进行现场操作,通过野外观察、设备操作、实验分析、数据处理完成对目标的研究。第四,组织学生以小组为单位对观察到的现象、得出的结果、过程中出现的问题进行讨论分析。最后,指导学生完成研究报告,并且开展公开交流汇报。后期还可以在专家指导下进一步完成相应的科学小论文。

以成果产出为导向,注重探究能力的培养 敏锐的观察力是开展一切科学研究的前提,在课程设置中应培养学生认真观察的意识和习惯,引导他们在观察中发现问题和提出问题。此外,要注重动手能力的培养,通过尽可能真实还原科学探究的场景和任务,让学生在动手操作和亲身经历的过程中,学习科学知识,掌握科学方法,感悟科学精神,真正激发对科学研究的兴趣。

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强化思维能力的培养 活动组织者应当巧妙地将学生在校学习的科学知识延伸到夏令营活动当中,在组织学生动手实践的同时,引导学生进行逻辑推理和辩证思考,提高学生分析问题和解决问题的能力。

总结归纳是青少年阶段必须具备的重要学习能力 在夏令营活动中应有意识地引导学生对获得的数据和资料进行处理,并运用学到的知识得出符合证据的结论,从而得出对目标问题的科学解释。在这个过程中,需要设置相应的活动(如口头分享、撰写报告、分组汇报等),鼓励学生表达自己或小组的研究成果,分享经验体会。此外,还可通过学生自评、教师点评、公开展示等方式形成系统的评价,增强学生的学习收获和成就感。


挑战性是关键

电子游戏和竞技运动是青少年喜爱的娱乐活动,二者的共性在于参与者在游戏过程中能够充分体验到完成各种各样的挑战后的快感,这种快感来自于挑战自我、团队合作和社会价值认同的实现。所以,在科学探究夏令营的活动设计中,实践活动的挑战性是吸引学生能够深度参与和全情投入的关键。

要实现活动的挑战性,一是在充分保障安全性的前提下,尽可能还原真实的场景,因为科学研究本身就是一件挑战性的工作。二是要根据不同年龄段学生的能力合理设计挑战的难度,活动难度过低,难以有效激发学生的参与兴趣;难度过高,学生对于知识无法理解或者不具备参与活动的动手能力,则会严重打击学生的自信心,挫伤学习热情。三是要在活动中积极引导和鼓励每一个营员克服恐惧,勇于挑战自我。


趣味性很重要

对于青少年来说,在日常生活和学习中他们接触到的基本是科学共同体情境外的传播,其科学知识传播主要来自课本。课本上的科学是去掉了不确定性、争议性的,内部一致的、历史中的理论科学,而不是一个处于变化中的、正在和当代社会相互作用的科学。这样的知识传授虽然有利于帮助学生打下坚实的基础,但不利于缩小青少年与科学之间的距离感,不利于激发青少年对科学的兴趣。因此,在科学探究夏令营的活动设计中,趣味性是激发学生对科学产生兴趣的关键。

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秦岭生态科考营的趣味性主要体现在三个方面。一是让学生体验科学研究的乐趣。通过在尽可能真实的场景下的全程参与,让每一个营员充分体验完成探究过程中每一个挑战所获得的成就感。二是让学生体验大自然的乐趣。学习从来都不是目的,要让营员在大自然中自己感悟来自天地万物的启示。也许收获只有点滴,但或许会对他们未来的人生产生重要的启发。而组织者要做的,就是通过专业知识和技能的传授,帮营员更好地发现和感悟。三是让学生体验集体生活的乐趣,夏令营短暂的集体生活对于青少年来说是一种与日常生活截然不同的体验,组织者应当有意识地引导学生在集体生活中学会沟通、协作,学会关爱、包容,学会尊重、感恩。

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参与性要保证

与其他青少年营会活动一样,科学探究夏令营活动的组织也需要关注青少年的心理健康。要让探究活动能够高质量实施,需要切实保证学生对于活动的真实参与。一方面建立情感联结,通过团队建设,让青少年发展与团队之间建立联结并形成归属感。同时让学生能够通过个人努力为团队作出贡献;让青少年结识新的伙伴,提升他们的社交能力,让他们能够在营会中和其他伙伴培养友谊;在活动中营造良好的沟通氛围,提供营员和导师互相了解的机会,并鼓励双方的互动。另一方面,活动设计要关注学生技能的提升,如在秦岭生态科考营中,专门设计了野外生存技能课程,教授学生在野外宿营、急救、辨识方向、水质净化等技能。这些技能可以帮助青少年更好地与他人或者周围事物建立联结。除了学习和生活技能的提升,社交技能和冲突处理能力也可以帮助学生更顺畅地和伙伴交流。同时,团队活动的参与,也能培养青少年的领导和决策能力,让他们更积极地融入团队活动。这些技能在青少年今后的成长中都能发挥重要的作用。

良好的参与性是活动成功的关键,也是学生形成好的体验和对知识理解的关键。要保证每个营员能充分参与,首先夏令营的参加人数必须依据活动场所的接纳能力和师资配备进行严格控制。以秦岭生态科考营为例,山区野外活动以30~50人效果最佳,100人是上限,超过50人,在能够保障师资配备和安全性的条件下需要将其分割成若干大组,分组进行。其次,为保障教学质量,可以根据兴趣对学生进行事先分组,也可以在面对问题时自由组合。每个小组的人数控制在3~6人。最后,实行积分考核等激励方式,要求每一位营员必须参与自己所在小组的课题及相关活动,通过正向激励,促使其积极参与团队协作。


系统性要规范

相较于学生日常接触的课本教学,科学探究活动的教学需要更加关注知识和方法传授的系统性。在课程设置中,必须严格按照科学研究的思路与方法,将每一个课程的教学、示范、互动和产出进行明确设计,并制订相应的标准操作规程。同时,要求在导师的指导下,每个学生都必须亲自完成自己的课程并形成高标准、高品位、高质量的产出。


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