“興業(yè)全球基金——未來英才夏令營”

科學(xué)小實(shí)驗(yàn)組教師志愿者教案廈門大學(xué)2010級計(jì)算機(jī)碩士研究生吳少杰背景理解1.1對“夏令營”的理解夏令營在暑假期間給青少年提供一套與常規(guī)教學(xué)期間不同的方法，寓教于各種不同的形式，旨在培養(yǎng)兒童及青少年的潛能。由于夏令營通常時(shí)間較短，這通常將夏令營導(dǎo)向了一個(gè)“專攻”和“引導(dǎo)”的方向?！皩９ァ敝盖嗌倌暝谙牧顮I期間將大部分精力都集中在某一狹窄的領(lǐng)域以期得到某方面的突破，如“減肥夏令營”，“體育夏令營”等。所以一般來說，單個(gè)青少年個(gè)體在夏令營期間接受的課程應(yīng)該是相對集中的。從注意力理論上來說，“將注意力投入在哪些方面，哪些方面就會有成長”，在夏令營相對較短的時(shí)間里，讓青少年個(gè)體再將有限的注意力投入到太分散的主題中，對成長幫助較小。“引導(dǎo)”指夏令營課程不應(yīng)該只著眼于“青少年在夏令營期間能學(xué)到什么”，更應(yīng)該著眼于“青少年在經(jīng)過夏令營之后他們會自己再去學(xué)什么”。夏令營時(shí)間短的特點(diǎn)決定了志愿者老師不應(yīng)該有“恨不得傳授全身功力”的想法，而是用發(fā)展的眼光看待夏令營的學(xué)生，給他們探索未知的勇氣，教他們清理前一百米的雜草，然后等他們前行萬里。此外，夏令營在教學(xué)方法上不應(yīng)該是常規(guī)教學(xué)期間的延續(xù)，否則不如稱之為“補(bǔ)習(xí)”。教學(xué)方法上應(yīng)該具有體驗(yàn)、互動、探索的特點(diǎn)。1.2對“科學(xué)小實(shí)驗(yàn)”的理解“科學(xué)”定義眾說紛紜，在夏令營的背景可以理解為：科學(xué)是旨在揭示自然真相，總結(jié)一定條件下物質(zhì)變化的規(guī)律的知識領(lǐng)域?！皩?shí)驗(yàn)”是探索科學(xué)知識的手段，它的特點(diǎn)在于：突出某種現(xiàn)象中的主要因素，人為地控制或摸擬研究對象?！靶　弊滞怀龅膭t是實(shí)驗(yàn)的規(guī)劃和難度應(yīng)該控制在參與學(xué)生可觸及的范圍內(nèi)。在這里另外需要強(qiáng)調(diào)的是作為一名科普志愿者對科學(xué)哲學(xué)的理解，以及這種理解在教學(xué)中的應(yīng)用。在科學(xué)中“真理只能被無限逼近，而無法完全達(dá)到”，逼近真理的是理論，理論都是“暫時(shí)的”。正如神學(xué)被牛頓力學(xué)取代，牛頓力學(xué)被相對論撼動，而相對論正在被更完善的理論的取代。但無論目前的理論發(fā)展到何種程度，它們都是一直嘗試與現(xiàn)實(shí)高度結(jié)合的。理論的完善取決與現(xiàn)實(shí)的契合度，發(fā)展理論的最終目的在于改造現(xiàn)實(shí)?？茖W(xué)知識、理論本身不是興趣的來源，亦不是最終目的，相反的對現(xiàn)實(shí)改造的需要造就了科學(xué)學(xué)習(xí)興趣，對現(xiàn)實(shí)改造的正面效果成為發(fā)展科學(xué)的最終目的。因此科學(xué)小實(shí)驗(yàn)組的教學(xué)中，應(yīng)該堅(jiān)持下面三條：開頭應(yīng)該從現(xiàn)實(shí)情景切入，引導(dǎo)科學(xué)學(xué)習(xí)興趣。不應(yīng)該出現(xiàn)無現(xiàn)實(shí)背景的實(shí)驗(yàn)。課程期間不過度強(qiáng)調(diào)理論，而強(qiáng)調(diào)科學(xué)與現(xiàn)實(shí)的結(jié)合。科學(xué)不應(yīng)該被孤立到“理論孤島”里，這會扼殺青少年的想像力。課程結(jié)尾要切回現(xiàn)實(shí)情景，介紹或討論理論的現(xiàn)實(shí)改造?？梢杂靡痪湓拋砀爬?，即：一切從現(xiàn)實(shí)場景出發(fā)，經(jīng)歷豐富的想像與嚴(yán)密的邏輯，最終又沉淀到現(xiàn)實(shí)世界中去。二、夏令營目標(biāo)理解結(jié)合對“夏令營”及“科學(xué)小實(shí)驗(yàn)”的理解，作為一個(gè)科學(xué)小實(shí)驗(yàn)組的教師志愿者應(yīng)該將此次夏令營教學(xué)目標(biāo)定位于以下三點(diǎn)：激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的興趣。正如前文提到的，“引導(dǎo)”是此次夏令營特點(diǎn)的一種必然，同時(shí)是一種有益的目標(biāo)。在激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的興趣方面，指導(dǎo)思想應(yīng)定位在“幫助學(xué)生找到改造現(xiàn)實(shí)的需要”，這種需要越清晰越急切，剛學(xué)習(xí)的興趣則越濃厚。幫助學(xué)生找到觀察世界的新視角。改造現(xiàn)實(shí)的需要有時(shí)候是隱藏，其中一個(gè)原因在于觀察世界的視角單一而傳統(tǒng)，即固定的思維模式，如“看不見的就是不存在的或不重要的”，如“固體不可能是波動”，或者“科學(xué)在遠(yuǎn)方，不在可觸及的生活里”。幫助學(xué)生找到改造現(xiàn)實(shí)的勇氣和學(xué)習(xí)動手能力。在發(fā)覺改造現(xiàn)實(shí)的需要、找到改造現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵與思維模式之后，改造環(huán)境的能力和勇氣成為了一種必須，教師志愿者所需要做的是展現(xiàn)改造現(xiàn)實(shí)可能性的豐富，并鼓勵嘗試。三、夏令營學(xué)生群體分析由于參加此次夏令營的主要群體是小學(xué)生。小學(xué)生群體具有一些獨(dú)特的心理特征，這需要老師志愿者在做教案時(shí)要考慮某些特定的因素來適應(yīng)小學(xué)生群體的需求。以下重點(diǎn)分析小學(xué)生群體的注意力、記憶、思維的情況。精力旺盛，而注意力發(fā)育不完備。注意力是指心理活動中對特定對象的指向和集中的能力。注意可分為有意識注意和無意識注意。小學(xué)生由于神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育還不完備，其有意識注意較差，因此容易被新鮮、刺激的事物吸引導(dǎo)致分心，這對夏令營教育是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。在教學(xué)中強(qiáng)制小學(xué)生集中注意力，如保持整整四十五分鐘是不妥當(dāng)?shù)摹?yīng)當(dāng)通過新穎的內(nèi)容與生動的學(xué)習(xí)形式的結(jié)合，延長學(xué)生的注意保持時(shí)間。擅長形象記憶，弱于抽象記憶。形象記憶指保存或再現(xiàn)的是事物的具體形象，它具有直觀、鮮明的特征，形象記憶在人生各個(gè)年齡段都具有重要的意義。學(xué)習(xí)材料應(yīng)該具有“可視覺化（visualization）”的特點(diǎn)，即小學(xué)生在接觸學(xué)習(xí)材料時(shí)可以較容易地在腦中形成豐富的圖像，而不只是枯燥符號。它是引起學(xué)習(xí)興趣一個(gè)重要的手段，也是幫助小學(xué)生記憶的好方法。具體方法包括圖像教材、引入情景模式教學(xué)等。機(jī)械記憶為主，意義記憶正在增強(qiáng)。機(jī)械記憶是指學(xué)生并沒真正了解記憶材料的意義聯(lián)系，而依靠背誦記憶。意義記憶是一種更有效的記憶方式，依賴對不同材料和現(xiàn)實(shí)之間的意義聯(lián)系來識記。在教學(xué)過程中，需要一定量的機(jī)械記憶，同時(shí)也可以用幾種意義記憶方法和策略（復(fù)述、重組織等）來促進(jìn)記憶。想像力發(fā)散。想像力是小學(xué)生所擁有的寶貴財(cái)富，在教學(xué)過程中要鼓勵想像，因此在固定教學(xué)模塊中下課前一段時(shí)間讓小學(xué)生做“腦力激蕩”，讓他們習(xí)慣性地把興趣和想像力延續(xù)到下課后、放學(xué)后。四、教學(xué)模塊安排4.1總體思路為了引入情景教學(xué)，激發(fā)小學(xué)生的形象記憶和思維能力、激發(fā)小學(xué)生發(fā)覺改造現(xiàn)實(shí)的需求，我將為四天半的教學(xué)過程中設(shè)置如下情景：教師和學(xué)生是一支十六世紀(jì)冒險(xiǎn)隊(duì)，他們將從中國出發(fā)環(huán)游世界，最后回來中國給其他同學(xué)做匯報(bào)演出在環(huán)游世界過程中他們會碰到4個(gè)難關(guān)（安排在前四個(gè)上午），如航海過程中缺少淡水（蒸餾實(shí)驗(yàn)），迷失方向（自制指南針），預(yù)測天氣（自制氣壓計(jì)），求救（自制熱氣球、蔥汁寫密信）。他們要合力解決如上困難。在環(huán)游世界過程中他們地碰到4個(gè)奇妙自然現(xiàn)象（安排在對應(yīng)的四個(gè)下午），如彩虹現(xiàn)象，海市蜃樓現(xiàn)象、鬼怪的聲音、虹吸現(xiàn)象，教師和學(xué)生一起現(xiàn)場模擬小型的自然現(xiàn)象。4.2模塊設(shè)計(jì)為了兼顧學(xué)生的學(xué)習(xí)、思考、想像與記憶，將學(xué)習(xí)過程分成四個(gè)大塊（即四天），每天包含解決一個(gè)情景難關(guān)，模擬一個(gè)自然現(xiàn)象。每個(gè)大塊將由如下教程構(gòu)成：序號內(nèi)容1回顧昨天知識（第一模塊不需要復(fù)習(xí)，所以用來介紹整體課程）2引入當(dāng)前教學(xué)情景，提出遇到的難題并介紹背景知識3讓學(xué)生分組簡短討論，提出解決難題的大概設(shè)想4教師指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，講解實(shí)驗(yàn)知識5分組想像如何將知識在現(xiàn)實(shí)中擴(kuò)展應(yīng)用午間休息6回顧上午知識7引入教學(xué)情景，提出遇到的自然現(xiàn)象并介紹背景知識8讓學(xué)生分組討論，提出自然現(xiàn)象的可能成因9教師做實(shí)驗(yàn)示范，并講解知識10分組想像如何將知識在現(xiàn)實(shí)中擴(kuò)展應(yīng)用下午休息4.2時(shí)間安排第一天第二天第三天第四天第五天上午缺少淡水的難題蒸餾實(shí)驗(yàn)迷失方向的難題自制指南針預(yù)測天氣的難題自制氣壓計(jì)遇難求救的難題自制熱氣球和密信匯報(bào)演出下午七色的彩虹三棱鏡分光實(shí)驗(yàn)海市蜃樓房間沙盒實(shí)驗(yàn)鬼怪的聲音瓶子風(fēng)鳴實(shí)驗(yàn)虹吸現(xiàn)象自動抽水實(shí)驗(yàn)五、教案教案1：缺少淡水的難題課程名稱未來英才夏令營之科學(xué)小實(shí)驗(yàn)本課內(nèi)容缺少淡水的難題教學(xué)目標(biāo)如何利用海水解決缺少淡水飲水的難題讓學(xué)生了解沸點(diǎn)的概念，并利用物質(zhì)不同沸點(diǎn)設(shè)計(jì)蒸餾實(shí)驗(yàn)來解決現(xiàn)實(shí)難題發(fā)掘?qū)W生改造現(xiàn)實(shí)的需求和動手的能力器材要求一大一小兩個(gè)鐵鍋，酒精燈或者其他加熱儀器，鹽水自我介紹、給學(xué)生介紹整體的課程內(nèi)容構(gòu)建探險(xiǎn)的學(xué)習(xí)情景提出遇到缺少淡水的難題，介紹與提取淡水有關(guān)的背景知識、歷史知識問一問：分組討論，“如果是你要怎么解決沒有水的問題”做一做：在老師指導(dǎo)下進(jìn)行蒸餾實(shí)驗(yàn)為什么：講解為什么蒸餾可以成功用一用：沸點(diǎn)和蒸餾的知識在現(xiàn)實(shí)中還可以怎么用（蒸餾的歷史知識）想一想：為什么以前沒有在生活中發(fā)現(xiàn)沸點(diǎn)，以后怎么發(fā)現(xiàn)更多的知識

教案2：七色的彩虹課程名稱未來英才夏令營之科學(xué)小實(shí)驗(yàn)本課內(nèi)容七色的彩虹教學(xué)目標(biāo)通過模擬實(shí)驗(yàn)理解彩虹是如何出現(xiàn)理解“光”的概念和構(gòu)成發(fā)掘?qū)W生對世界的新視角器材要求三棱鏡或不規(guī)則玻璃，光源（手電筒或陽光）復(fù)習(xí)“缺少淡水的難題”提出彩虹現(xiàn)象，介紹與彩虹有關(guān)的背景知識問一問：分組討論，“你認(rèn)為為什么會有彩虹”做一做：觀察老師做的三棱鏡實(shí)驗(yàn)為什么：講解為什么會有彩虹用一用：彩虹的知識（光學(xué)）在現(xiàn)實(shí)是還有哪些用途，彩虹的歷史知識想一想：為什么以前沒有在生活中無法用科學(xué)的角度理解彩虹，以后怎么用另一種視角去看待身邊的現(xiàn)象

教案3：迷失方向的難題課程名稱未來英才夏令營之科學(xué)小實(shí)驗(yàn)本課內(nèi)容迷失方向的難題教學(xué)目標(biāo)如何利用磁鐵來解決迷失方向的難題讓學(xué)生了解“磁場”的概念，利用磁場來解決不同的現(xiàn)實(shí)難題發(fā)掘?qū)W生改造現(xiàn)實(shí)的需求和動手的能力器材要求磁鐵、紙片、針、碗、水復(fù)習(xí)“缺少淡水的難題”和“七色的彩虹”提出迷失方向的難題，介紹與定向有關(guān)的背景知識問一問：分組討論，“你認(rèn)為怎么找到方向”做一做：在教師指導(dǎo)下進(jìn)行指南針的制作為什么：講解為什么指南針可以起作用用一用：磁場在現(xiàn)實(shí)是還有哪些用途，介紹磁場的歷史知識想一想：為什么以前沒有在生活發(fā)現(xiàn)磁場，以后怎么發(fā)現(xiàn)更多“看不見的科學(xué)”

教案4：海市蜃樓課程名稱未來英才夏令營之科學(xué)小實(shí)驗(yàn)本課內(nèi)容海市蜃樓教學(xué)目標(biāo)通過模擬實(shí)驗(yàn)理解海市蜃樓是如何出現(xiàn)理解人眼成像與實(shí)物之間的關(guān)系，并利用這一關(guān)系來解決現(xiàn)實(shí)問題發(fā)掘?qū)W生對世界的新視角器材要求沙子、玻璃杯、水、酒精燈復(fù)習(xí)“迷失方向的難題”提出海市蜃樓現(xiàn)象，介紹與海市蜃樓有關(guān)的背景知識問一問：分組討論，“你認(rèn)為為什么會有海市蜃樓”做一做：觀察老師做的海市蜃樓沙盒實(shí)驗(yàn)為什么：講解為什么會有海市蜃樓用一用：海市蜃樓的原理在現(xiàn)實(shí)是還有哪些用途，海市蜃樓的歷史知識想一想：為什么古人無法理解海市蜃樓，要用什么角度才能更好的理解它

教案5：預(yù)測天氣的難題課程名稱未來英才夏令營之科學(xué)小實(shí)驗(yàn)本課內(nèi)容預(yù)測天氣的難題教學(xué)目標(biāo)如何自制氣壓計(jì)來解決預(yù)測天氣的難題讓學(xué)生了解氣壓的概念以及氣壓和天氣的關(guān)系，并利用這些知識來改造現(xiàn)實(shí)發(fā)掘?qū)W生改造現(xiàn)實(shí)的需求和動手的能力器材要求透明塑料管一根，小瓶子一個(gè)、軟木塞一只，食用油或機(jī)油少許，膠水一瓶。復(fù)習(xí)“迷失方向的難題”和“海市蜃樓”提出預(yù)測天氣的難題，介紹與天氣預(yù)測有關(guān)的背景知識問一問：分組討論，“你認(rèn)為怎么預(yù)測天氣”做一做：在教師指導(dǎo)下進(jìn)行氣壓計(jì)的制作為什么：講解為什么氣壓計(jì)可以預(yù)測天氣用一用：氣壓計(jì)的原理是還有哪些應(yīng)用，介紹空氣的歷史知識想一想：為什么以前沒有在生活發(fā)現(xiàn)空氣的特點(diǎn)，以后在生活中怎么更好地發(fā)現(xiàn)身邊的科學(xué)

教案6：鬼怪的聲音課程名稱未來英才夏令營之科學(xué)小實(shí)驗(yàn)本課內(nèi)容鬼怪的聲音教學(xué)目標(biāo)通過模擬實(shí)驗(yàn)理解風(fēng)吹如何造成“鬼怪的聲音”現(xiàn)理解聲音的產(chǎn)生的原理，并利用這一原理來解決現(xiàn)實(shí)問題發(fā)掘?qū)W生對世界的新視角器材要求細(xì)口玻璃瓶復(fù)習(xí)“預(yù)測天氣的難題”提出鬼怪的聲音，介紹與聲音有關(guān)的背景知識問一問：分組討論，“你認(rèn)為為什么會有鬼怪的聲音”做一做：觀察老師做的聲音實(shí)驗(yàn)為什么：講解為什么聲音產(chǎn)生的原理用一用：聲音產(chǎn)生的原理在現(xiàn)實(shí)是還有哪些用途，各種不同聲音的歷史知識想一想：為什么以前無法知道聲音是怎么產(chǎn)生的，以后如何更好地分析各種現(xiàn)象

教案7：遇難求救的難題課程名稱未來英才夏令營之科學(xué)小實(shí)驗(yàn)本課內(nèi)容遇難求救的難題教學(xué)目標(biāo)如何自制熱氣球（孔明燈）來解決發(fā)送信號至高空的難題讓學(xué)生了解空氣與溫度的關(guān)系，并利用這關(guān)系來解決現(xiàn)實(shí)問題發(fā)掘?qū)W生改造現(xiàn)實(shí)的需求和動手的能力器材要求棉花、酒精、大號塑料袋復(fù)習(xí)“預(yù)測天氣的難題”和“鬼怪的聲音”提出遇難求救的難題，介紹與遇難求救有關(guān)的背景知識問一問：分組討論，“你認(rèn)為怎么向別人求救”做一做：在教師指導(dǎo)下進(jìn)行熱氣球的制作為什么：講解為什么熱氣球可以飛上天用一用：熱氣球的原理是還有哪些應(yīng)用，介紹熱氣球的歷史知識想一想：為什么以前沒有在生活發(fā)現(xiàn)空氣可以這樣應(yīng)用，以后在生活中怎么開動腦子更好地利用它

教案8：虹吸現(xiàn)象課程名稱未來英才夏