科技馆作为重要的科普场所，起着传播科学知识、培养民众科学素质、激发公众特别是‌青少年的科学兴趣和探索精神的作用。科技馆有着多种多样的科普形式，包括科普展览、展厅教育活动、科学表演、动手实践、特效影院观影等等。本文主要探讨展厅教育活动中教学方法的运用，如何选取合适的教学模型，并制作教学道具，阐释科学原理。

过去，人们获取系统知识的途径主要是在学校接受学历教育，即正规学习；进入知识经济时代后，终生学习的理念为社会广泛接受，以岗位培训等单项形式的非正规学习和以“做中玩”“玩中学”等形式的非正规学习方式日益得到普及。[1]科技馆就是一种非正规的学习方式。大卫·安德森指出，作为一种特殊的公共教育机构，场馆是自身和公众共同构成的综合体。它的教育逻辑与现代学习理论一致，不再接受展示内容或教师对学习行为和结果的绝对干预，而是强调学习者和经验提供者之间的动态互动。[2]

科技馆参观群体以青少年为主，主要是小学阶段的学生较多，所以教育活动的目标群体往往就定位在小学阶段。科技馆教育活动，课程知识点比较分散，学习过程比较轻松，注重体验性和对孩子兴趣的培养，但孩子的学习目的性不够强，因此教学中的知识应避免板书化，讲授性的单向输出，应当着重趣味性、体验性、讲解的形象化，达到课程结束后只要能回忆起关键的教学模型，道具演示，就能长久保持对该知识点的记忆和理解。

小学阶段学生的认知特点，是能发现事物的主要特征及事物各部分间的相互关系。思维从以具体形象思维为主要形式逐步向以抽象逻辑思维为主要形式过渡，但他们的抽象逻辑思维在很大程度上仍是直接与感性经验相联系的。因此，科技馆教育活动中，应符合小学生认知发展的特点，尽量将抽象的逻辑思维合理的具象化，降低小学生的认知门槛。

《周末趣科学》是每周周末都会开展的科普教育活动，主题相对比较灵活，一般课时30-40分钟，讲述某一特定的科学现象或者某一件展品。科技馆教育活动中为了尽可能简单形象的阐释教学内容，首先会筛选课程的核心知识点和难点，进行梳理，尽量找到方法，用小学生可以理解的方式进行阐释，建立一个可视化的模型，制作道具，拆解复杂的结构和原理问题。一般道具的设计有三种思路：1.微观世界，宏观展现；2.三维模型，二维展示；3.极限思维，逆向推导。下面将结合具体案例，对这三种思路进行逐一解读。

1.微观世界，宏观展现；

《有趣的磁力》是以小学科学课程标准为基点，探索磁铁的特性，指南针的原理，以及探究单一磁极的磁铁是否存在的教育活动。难点在于验证单一磁极的磁铁是否存在及阐释。如果一个磁铁从中间折断，它会变成两个磁铁，一个只有红色的N极，另一个只有蓝色的S极，那么单一磁极的磁铁是否存在呢？

小学生很容易受到颜色的干扰，单纯的认为蓝色和红色就是具有不同性质的部分，单一颜色就表示了单一功能，认为存在单一磁极的磁铁。

实验操作：从中间位置折断一根带有红色和蓝色的的条状磁铁。用折断磁铁原来一端蓝色的S极接触另一根完整磁铁的蓝色的S极，还是排斥；再接触完整磁铁红色的N极，还是吸引，那就是原来一端的磁极无变化；

用蓝色的断口端接触一个完整磁铁的蓝色S极，相互吸引了；再接触完整磁铁红色N极端，出现排斥，由此证明了蓝色磁铁的断口变成了红色的N极。同样的方法，也验证一遍红色断口的极性，红色断口变成了S极。

在义务教育阶段的知识结构内，单一磁极的磁铁是不存在的。这一问题的阐释是一个微观概念，涉及到磁铁的微观结构和磁场排布，但是引入微观结构概念显然不利于孩子对这一问题的理解，因此采用宏观的模型展示。

道具制作及演示：用小木块制作6个磁铁的模型并进行涂装，我们把每个模型看成是一个体积十分微小的，不可再分的一个单元，磁铁就是由无数个这样的小单元首尾顺序排列所组成的。按照异名磁极相吸逐次排列，它就变成了一个长条磁铁。字母a、b、c、d、e代表相接触的点。最后就形成一个长条磁铁，一端为S极，一端为N极。我们再把红色和蓝色涂装在表面。现在从任意位置断开，就可以观察到断口处的磁极变化。

无论从什么位置断开，靠近最外侧为S极的断面总是N极，靠近最外侧为N极的断面总是S极。也就是说单一磁极的磁铁是不存在的。这样就通过一个宏观模型阐释了微观的结构问题。

2.三维模型，二维展示；

《阿基米德螺杆》课程是根据展品“阿基米德螺旋取水器”所开发设计的，主要通过展品体验、探究实验、猜想交流等环节，引导学生探究阿基米德螺杆将水由低处运往高处现象背后的科学原理。这节课程的难点是，螺杆本身是一个三维结构，有长度，有宽度，有高度，水在螺杆中运动的情况由于螺杆的旋转而受到干扰，小学生很难判断。所以将这个三维模型简化为二维模型，并且确保在结构功能上保持一致。

水在由螺杆的低处运往高处过程中，水的左右位置由左至右，上下位置由低到高，但是前后的远近一直没有变化，如果建立一个三维坐标系，也就是在水平的二维坐标x轴和y轴上有数据的变化，在z轴上没有数据的变化，所以就剔除第三个维度，将三维模型简化为二维。

道具制作及演示：这里有一条1.5米的棉线，一个圆环戒指，现在把戒指套在棉线上，两只手将棉线撑起来形成一条斜线，左低右高，戒指停在我比较低的左手位置。在不接触戒指的情况下，不改变左右高度的情况下，让学生们找到一个方法，能让戒指沿着棉线从低处的左手边滚到高处的右手边。

经过一段时间的思考和讨论，教师做出适当引导，同学们能找到一个方法，就是在戒指的左侧用手指提拉线绳点A，沿着线绳的方向，向右上方移动手指，戒指悬挂位置B就可以爬升，并到达最高点。

这说明在一个斜坡上，只需要制造一个相对的高点和低点，就可以使戒指在局部滑动，最后到达最高点。戒指的运动是由于在上坡的棉线中，制造了一个相对的下坡。而螺杆中水的运动是一样的道理，盘旋向上的螺杆轨道是上坡，但是在螺杆的轨道中，存在阶段性的小下坡，即阶段性的高点和低点，而转动螺杆，就如同沿着棉线的方向推动手指，戒指向上运动，水也向上运动。

只要孩子能理解记住这个模型，这个知识点就能较好的理解和回忆，二维模型降低了问题的难度。

3.极限思维，逆向推导。

《气球boom》是一节探究气球爆破过程中变化的科学课。气球对于学生来说都十分熟悉，也有过弄破气球的经历，一般小学生容易受到文字的暗示，认为气球的爆破是一个类似于爆竹爆破的过程，是向外膨胀和飞散的，但实际的情况与一般的常识存在差异，甚至相悖，因此此课程，探究气球爆破的过程。

气球是有弹性的物质，而弹性是有限度的，超过这个限度，材料就会破损。但是气球爆破是一瞬间发生的，肉眼难以察觉，因此需要引入合适的模型做直观的演示。

道具制作及演示：选取一根扎头发的橡皮筋，这是一个环状，把它尽量的拉伸后，两端套在固定的铁杆上，然后每隔相同的距离用细线将两股橡皮筋紧紧缠绕在一起。每一段的距离也是相同的，4厘米左右，则线段AB，线段BC，线段CD，线段DE，线段EF都是4厘米，A到F整体长20厘米。我们选取最中间一段，将两股中的一股剪断，观察现象。由于整体长度是固定的，所以整个的长度和原来是保持相同的，单股的橡皮筋会被拉长，其他几个部分相对就变短了。测量单股线段C’D’长6厘米，另外四段各大约3.5厘米。

这就说突然剪断一股橡皮筋，会产生拉力的变化，导致另一根单股橡皮筋受到的拉伸突然增大。现在假设橡皮筋的拉伸极限就是6厘米，我们重做这个实验，把初始橡皮筋的长度拉倒25厘米，每5厘米用细线牢牢系紧，再同样剪断C点到D点的一股橡皮筋，则另一股橡皮筋会受到更大的拉力，超过橡皮筋的弹性极限6厘米，则点C到点D会被拉断，其余四段橡皮筋会收缩。

采用的例子是一条线，但是气球是一个面。所以需要把被拉伸的双股橡皮筋看成是一条线，剪断的断点看成是中心点O，两条线相交成为十字形，四条相交为米字形，然后是八条线相交，十六条线相交，一直翻倍线的数目，最后构成的图形就近似成为一个圆形，形成一个面。所以无数的线绕中心点扫过360度就形成一个面，则每条线都是构成整体圆面的一个个体。

由于针刺的小洞四周都受到气球表面橡皮筋的拉扯，所以这个过程会在360度全范围发生，断点处被拉扯，并越来越大，断点向外方向是气球橡胶的塌缩。所以气球爆破不是一个向外膨胀的过程，而是一个沿着气球表面橡胶的塌缩的过程。

所以先利用极限思维，无数的线构成一个围绕中心点的面，再逆向推导，线做为构成面整体的个体，再单独建立模型研究，就完成了这一问题的阐释。

科技馆教育活动是学校科学课程的重要补充，生活中各种各样的问题都可以成为我们设计课程的素材，我们将竭尽所能，找到最合适的方法，用最清晰的模型，最准确的语言，最有趣的方式，解答学生们关于生活的种种疑问。这也是每个科普工作者孜孜不倦的追求。

参考文献

[1]路宝利，张之晔，吴遵民.构建服务全民终身学习教育体系的本质思考：基于“自我导向学习”的视角[J].中国远程教育，2021（8）：1-11，39，76.

[2]安德森，王乐.场馆教育的前沿问题与热点讨论：访英属哥伦比亚大学大卫·安德森教授[J].自然科学博物研究，2020，5（05）：61-67+96.