基于翻转课堂的“三维链式拓展”科学教育模式探索

任惠静

[摘 要]从科技辅导员的角度，针对我国高中阶段科学教育存在的问题，提出了基于翻转课堂的“三维链式拓展”科学教育模式，详细阐释了此模式得以发展的条件和可能性，提出了针对现存问题的解决策略。

[关键词]科学教育；翻转课堂；三维链式拓展

科学充满了神奇，神奇的科学世界能吸引青少年的注意力，激发青少年的创造力，使青少年燃起对知识的渴望。而科学教育能促进青少年的成长，培养适应社会需要的创新型人才，助推我国现阶段人才培養目标的达成。

目前，我国科学教育主要是以学校课程教学模式为主进行的科学认知和传承。我国青少年的科技知识系统学习首先是在课堂教学环境中开始的，在义务教育阶段专门设置了科学课，有专门的科学教师进行授课，科学教育有条不紊地进行。然而在我国高中教育阶段，繁重的课业压力和升学压力致使很多高中学校的科学教育受到影响。如何在高中阶段更好地开展科学教育，继续培养学生的科学意识、态度、精神和技能，是广大科技辅导员或科学教师、科技工作者们需要认真思考的问题。

一、“三维链式拓展”科学教育模式概述

“三维链式拓展”科学教育模式主要是针对高中阶段学生课业负担重，没有大块的时间进行科学课程的系统学习而提出的。这种模式从学校学科教育的教学实际出发，基于翻转课堂的教学平台，由学科教师在学科教学中渗透科学教育，引导学生把在课堂中迸发的科学思想和火花记录下来，以便带入到二课堂中进行思考和进一步的探究；将有科学实践意义和科学创新思想的内容确立为研究项目，然后带入科学馆、植物园、博物馆等科普类场所进行实践探索，力求获得科学成果。整个模式实现了科学教育空间由课堂到二课堂再到社会实践场所的转变；使学生学习科学的时间由课上到课外再延伸到校外；体现了学生知识掌握程度由浅到深再到更深的发展，从而实现对学生（青少年）科学教育从空间、时间、深度三个维度呈链式地开展。

二、“三维链式拓展”科学教育模式理论基础：在学科教育中渗透科学教育

科学教育有助于培养学生的创造力和想象力，而在我国一些地区的高中学校，过于重视学生的文化课教育而不重视科学教育，使科学教育常常处于缺失状态，导致原本对科学有着浓厚兴趣的学生热情消磨殆尽。长此以往，对学生创造力和想象力的发展不利。为此，学校可以将科学教育渗透到学科教育中，使学生在学习学科知识的同时也能接触到科学知识，发展科技创新精神和实践能力。

1.挖掘教材中的科技元素，教育学生爱科学

在学科教学中，教师首先要吃透教材，注意挖掘教材中的科学知识和科学方法。在教学过程中，教师要设法对学生进行科学知识的渗透，延展知识的深度，激发学生对科学的兴趣，增强学生的科学意识。

2.发挥课堂优势适时渗透，引导学生学科学

课堂上，教师要注意引导学生探究科学知识，激发学生学习科学知识的热情。在物理、化学、生物等自然科学课上，引导学生通过完成科学实验体验成就感，增强学生学好科学的信心；同时，利用实验本身带来的新问题和新想法，激发学生的创新意识，培养学生的创新思维能力和科学探究能力。

三、以翻转课堂

作为“三维链式拓展”科学教育模式的应用平台

自2011年起，翻转课堂逐步进入我国中小学课堂。在这种教学模式下，重新调整了课堂内外时间，将学习的主动权从教师转移给学生，学生在家中或课外观看教师创建的视频，回到课堂上师生面对面交流并完成作业。由于学生提前通过观看视频、阅读电子资料进行了自主学习，极大地提高了学生学习的积极性和主动性；也使课堂上教师有更多时间与学生进行互动交流，促进了学生的个性化学习。可见，翻转课堂改变了传统课堂模式，将课程学习转变为更有效率的活动，为课堂上开展探究式活动和进行更深入的科学教育奠定了基础。

1.翻转课堂为“三维链式拓展”科学教育模式提供了可能

一是翻转课堂的教学步骤为“三维链式拓展”科学教育模式提供了可能。翻转课堂可以节省课堂上知识讲授的时间，将更多时间用于开展科学活动，让学生进行自主探索。这样，学生便有机会用科学的思维发现、研究问题，应用所学知识独立解决问题，进行探究性学习，开展基于项目的学习。

二是翻转课堂的教学环境为“三维链式拓展”科学教育模式提供了可能。翻转课堂的实现有赖于信息化的教学环境，这也是“三维链式拓展”科学教育模式的重要途径。近年“班班通”特色教室的出现，极大地促进了科学教育在课堂空间的发展，提高了科学教育的可行性和有效性。

在网络信息化学习环境里，学生根据学习的内容和需要，适时适度地使用信息化工具，进行多样化的有意义学习，完成从“知识学习为主”向“应用知识为主”的层次转变，为实现“三维链式拓展”科学教育模式的深度拓展提供了可能。

2.翻转课堂是科学教育“三维链式拓展”的起步点

翻转课堂将学生的学习过程进行了重构，使学生在课堂上有更多的互动交流、主动思考、动手实践，由此促成了学生科学教育自主性学习方式、科学教育合作性学习方式、科学教育探究性学习方式的形成，进而促进了科学思维的发展。培养学生运用科学的思维解决问题，用科学的眼光和态度对待问题，善于捕捉课堂上有科学研究意义的火花（即问题点），这是整个“三维链式拓展”科学教育模式的出发点。只有寻找到起步点，才能为以后的科学探索和科学实践提供可能。

四、“三维链式拓展”科学教育模式设计

科学教育要使学生学会探索未知、发现真理，而且要培养学生独立思考、勇于创新的精神和提出问题、分析问题、解决问题的能力。那么，如何在课堂教学中激起学生对科学的热情，激发学生对科技创新的渴望，进而引导学生将课堂教学中生成的科学火花（问题点）转化成科学成果，是需要认真考虑的问题。而“三维链式拓展”科学教育模式能够将高中阶段科学教育和学科教育很好地结合起来，利用翻转课堂把科学教育渗透在学科教育中，及时发现课堂中有科学研究意义的问题点，并能够在课外、校外继续研究，最终将其转化为具有科学价值的研究成果。这种科学教育模式克服了高中阶段没有大块时间开展科学教育的问题。

图1为“三维链式拓展”科学教育模式平面设计图，展示了学科教师、科技辅导员和学生在科学教育三个维度的不同阶段的具体行为。

图2为“三维链式拓展”科学教育模式立體设计图，展示了随着时间的延伸、空间的延展和知识深度的增加，科学教育在这三个维度上分别成链式拓展，将经历发现科学火花、确立项目、形成科学成果三个阶段。

五、“三维链式拓展”科学教育模式

存在的问题及解决策略

1.问题分析

（1）科学教育依托的教学环境有待完善

基于翻转课堂的科学教育对学校的办学条件提出了新的要求，其中包括必要的信息化教学环境（包括网络化信息技术教室）和丰富的学科资源。另外，对于学校二课堂的设置也有一定的要求，包括：有能够供学生继续开展探究的固定活动室，活动室内设施要求与学科课程配套；有一定的实验器材和教具、学具；科技辅导员在二课堂开设科学探究活动所需要的技术装备齐全，并能够不断更新。

（2）教师专业能力尚需提高

基于翻转课堂的科学教育对学科教师提出了新的要求：在学科教学中渗透科学教育。教师不仅要能够自己制作在线视频，还要针对执教学科在具体的教学内容中渗透科学的知识、方法、态度、精神。科技辅导员则需要在二课堂中针对学生提交的问题点，引导学生将其转化为有一定科学意义的项目，此过程需要科技辅导员具有敏锐的信息意识和强烈的科技意识。

2.解决策略

《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》指出，在信息技术与教育深度融合的基础上，建立新型信息化教学环境，优化教育模式，推动教育改革。前文提到的“班班通”网络信息化教室正在全国各地如火如荼地建设中，而且很多地方开始兴建科技活动室，打造校外科学实践基地。因此，科学教育的环境问题在不久的将来会得到妥善解决。

“三维链式拓展”科学教育模式对教师提出了新的要求，学科教师要改变教育观念，不断学习专业知识，积极参加科技培训。科技辅导员要不断提升自己的科学探究能力，经常和学科教师交流科学方面的问题，实现科学教育无缝渗透到学科教学中；要将基于翻转课堂的“三维链式拓展”科学教育模式应用到高中阶段科学教育中，开启培养未来创新型人才的科学教育之门。

（责任编辑 张慧籽）