科技馆馆校合作中数学探究式学习活动的设计与实施

随着科技馆教育功能的日益凸显，其与学校教育的合作成为提升学生科学素养的重要途径。数学作为自然科学的基础学科，其探究式学习活动在科技馆环境中的实施具有独特优势。本文旨在探讨科技馆馆校合作中数学探究式学习活动的设计与实施策略，通过整合科技馆资源与学校教育需求，旨在激发学生对数学的兴趣，培养其探究能力和创新思维，实现科技馆与学校教育的深度融合与共赢。

一、科技馆馆校合作中数学探究式学习活动的设计原则

（一）融合性原则

首先，活动设计应注重数学知识与实际应用的融合。科技馆拥有丰富的科普资源和实验设备，能够为学生提供直观、生动的数学现象展示。通过将抽象的数学概念与具体的实验现象相结合，使学生在动手操作的过程中，直观地感受到数学原理的奥妙，从而激发他们学习数学的兴趣。其次，活动形式应体现学科间的融合。数学作为自然科学的基础学科，与其他学科有着密切的联系。在设计探究式学习活动时，可以引导学生运用多学科的知识和方法，共同解决数学问题。这种跨学科的融合不仅能够拓宽学生的知识视野，还能培养他们的综合运用能力和创新思维。

（二）主体性原则

这意味着，整个活动的设计应以学生为中心，充分尊重学生的主体地位，激发他们的学习热情和探究欲望。具体来说，主体性原则要求我们在设计活动时，必须充分考虑学生的年龄特征、认知水平和兴趣爱好，确保活动内容贴近学生的生活实际，能够引起他们的共鸣和兴趣。同时，我们还应鼓励学生主动参与，让他们成为活动的主体，而不是被动接受知识的容器。 此外，为了落实主体性原则，我们还需要为学生提供充足的自主探究时间和空间，让他们在探究过程中自由发挥，培养独立思考和解决问题的能力。

（三）实践性原则

学生应当通过亲身参与、动手操作和实验验证等方式，深入理解数学知识，并在此过程中培养实际操作能力和解决问题的能力。 具体而言，实践性原则要求活动设计注重让学生参与各种数学实践活动，如数学游戏、数学实验、数学竞赛等。这些活动不仅能够激发学生的学习兴趣，还能够让他们在实践中体验到数学的乐趣和魅力。同时，实践性原则还强调活动设计要注重与实际生活相结合，让学生在解决实际问题的过程中，将抽象的数学知识转化为具体的应用能力。

二、数学探究式学习活动的实践实施策略

（一）明确具体学习目标

1. 知识与技能掌握

首要目标是确保学生能够掌握探究所涉及的数学概念、公式和定理，以及运用这些知识进行计算和推理的技能。例如，在探究几何图形的性质时，学生应能准确识别并描述不同几何图形的特征，掌握相关几何定理的应用。

2. 解决问题的能力

通过探究活动，培养学生运用数学知识解决实际问题的能力。这包括分析问题、提出假设、设计解决方案、进行实验或计算，并得出合理结论的能力。例如，在探究最速降线问题时，学生应能运用微积分知识，通过计算和分析，找到下滑时间最短的曲线。

3. 数学应用意识

引导学生将数学知识与现实生活相联系，增强数学应用意识。学生应能识别数学在日常生活和工作中的应用场景，运用数学知识解决实际问题。

（二）创设探究活动情境

技馆作为科学教育的宝贵资源，为学生提供了直观、生动的探究环境。在最速降线的探究式学习活动中，我们可以充分利用科技馆的斜坡或滑梯设施，或者设置专门的探究区域。

首先，通过科技馆的展览介绍或视频资料，向学生展示最速降线的历史背景和物理原理，引发学生的好奇心和探究欲。随后，引导学生观察并分析不同形状的滑梯（如直线型、抛物线型与最速降线型）在下滑速度和时间上的差异，提出探究问题：“哪种形状的滑梯下滑最快？”接着，科技馆可以提供材料，如纸板、塑料管等，鼓励学生动手制作不同形状的滑梯模型，进行实际测试。在测试过程中，学生需要记录下滑时间，观察并比较不同模型的下滑效率。

此外，科技馆还可以利用虚拟现实技术，模拟最速降线在不同条件下的应用，如不同重力加速度、不同摩擦系数等，进一步拓展学生的探究视野。

通过这样的情境创设，学生不仅能够直观感受到最速降线的魅力，还能在动手实践中深化对数学原理的理解，培养探究精神和创新思维。

（三）小组合作进行探究

在科技馆馆校合作中，小组合作进行数学探究式学习活动是一种高效的教学策略，特别当融入计算机二进制这一内容时，能够极大地促进学生的互动学习和深度理解。

首先，科技馆提供一个充满科技氛围的学习环境，为小组合作探究计算机二进制提供了理想场所。活动开始前，教师先简要介绍二进制的基本概念及其在计算机科学中的重要性，激发学生的探究兴趣。随后，将学生分成若干小组，每组分配一台计算机或平板电脑，以及二进制转换的实物教具，如二进制灯阵或计数器等。小组成员需共同探究二进制与十进制之间的转换规律，通过实际操作和观察，理解二进制数的表示方法和运算规则。在探究过程中，鼓励小组成员分工合作，有的负责操作计算机或教具，有的负责记录数据，有的负责分析规律。通过讨论和交流，小组内部形成共识，再向全班展示探究成果，分享二进制转换的方法和心得。科技馆还可以设置互动体验区，如二进制编码解码游戏、二进制灯光秀等，让学生在游戏中巩固所学知识，体验二进制的实际应用。通过小组合作探究，学生不仅掌握了计算机二进制的基础知识，还学会了团队合作、沟通协调和问题解决等关键技能，为未来的学习和职业生涯打下坚实的基础。

结语

综上所述，科技馆馆校合作下的数学探究式学习活动，不仅丰富了学校数学教育的形式与内容，还有效提升了学生的学习兴趣与探究能力。通过科技馆提供的直观、互动学习环境，学生得以在实践中深化对数学概念的理解，培养创新思维和团队合作精神。未来，应进一步深化馆校合作，拓宽探究式学习活动的广度与深度，为培养更多具备科学素养和创新能力的未来人才贡献力量。

参考文献

[1]陈美晓.馆校合作下科技馆教育活动案例设计研究[D].山东师范大学,2017.

[2]朱家华.基于馆校合作的科技馆科学教育研究[D].华中师范大学,201

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作者简介：刘佳伦，1995 年 3 月，汉族，男，研究实习员；研究方向：科学教育与传播。获奖情况：荣获第七届全国科技辅导员大赛全国总决赛展品辅导赛三等奖；2022 年“全国科技馆联合行动—礼赞科学家作品征集活动中作品《天上有颗星星叫做南仁东》荣获一等奖。