写给初中生场馆探究的《科普场馆中的生物学》设计与思考
陈宏程[1]
（北京市育才学校，北京，100050）
摘要 科普场馆中的生物学是基于义务教育生物学课程标准和生物学素养，以北京与生物学相关的主要科普场馆资源为依托，设计满足生物学探究需求的北京科普场馆的课程。场馆主要有北京自然博物馆、南海子麋鹿苑、北京市动物园、北京植物园和中科院植物园，涉及4个主题。课程面向初中学生，作为生物学课程的补充、拓展与提升，定位于生物学课外拓展课程或兴趣提高课。课程以主题方式进行设计，以自主探究方式或阅读进行。
关键词 科普场馆 生物学课程 初中生
科普场馆是大家共享科学文化的场所，具有良好的科学教育价值，有利于形成全社会共同参与青少年科学教育的合力，从而更好地促进青少年科学素养的提升。科普场馆和中小学校都以提升青少年的科学素质为宗旨，在教育服务经验上相互借鉴，在资源上相互支持，在内容上相互呼应，在方式上相互融合。
生物科学是自然科学中的基础学科之一，是研究生命现象和生命活动规律的一门科学。它是农林、医药卫生、环境保护及其他有关应用科学的基础。义务教育阶段的生物学课程是自然科学领域的学科课程，其精要是展示生物科学的基本内容，反映自然科学的本质。它既要让学生获得基础的生物学知识，又要让学生领悟生物学家在研究过程中所持有的观点以及解决问题的思路和方法。生物学课程期待学生主动地参与学习过程，在亲历中提出问题、获取信息、寻找证据、检验假设、发现规律等。
《科普场馆中的生物学》是基于能满足生物学探究需求的北京科普场馆的课程。课程面向初中学生，结合《义务教育生物学课程标准（2011年版）》，作为生物学课程的补充、拓展与提升，定位于生物学课外拓展课程或兴趣提高课。课程以主题方式进行设计，以自主探究方式或阅读进行。
1 提升学生的素质要充分利用社会资源
1.1 国家对全社会共同育人的要求
2019年6月23日，中共中央、国务院印发的《关于深化教育教学改革全面提高义务教育质量的意见》中提到，注重加强提升学生的素质教育，德、智、体、美、劳，“五育”并举。强调“全社会共同育人”，“教育越来越不单单是学校本身的事，而是和政府、社会、社区、家庭有很密切的关联”。文件中提到，利用一些社会课堂，比如文化基地、实践基地等公共文化设施和教育资源来培养学生的综合素养，充分发挥全社会协同育人的作用。
《全民科学素质行动计划纲要实施方案（2016～2020年）》明确提出要大力开展校内外结合的科技教育活动。
“科技馆活动进校园”工作是深入贯彻落实《中共中央国务院关于进一步加强和改进未成年人思想道德建设的若干意见》的要求，旨在将科技馆的科普活动送到学校，将科技馆资源与学校教育特别是科学课程、综合实践活动、研究性学习的实施结合起来。[2]
《基础教育课程改革纲要（试行）》对课程资源开发与利用的途径提出了明确的指导性意见，要求积极开发并合理利用校内外各种课程资源。学校应充分发挥图书馆、实验室、专用教室及各类教学设施和实践基地的作用，广泛利用校外的图书馆、博物馆、展览馆、科技馆、工厂、农村、部队和科研院所等各种社会资源以及丰富的自然资源，积极利用并开发信息化课程资源。
1.2 核心素养和课程标准的要求
《教育部关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》（2014年4月）提出，“依据学生发展核心素养体系，进一步明确各学段、各学科具体的育人目标和任务，完善高校和中小学课程教学有关标准”。广泛利用社会资源，科学设计和安排课内外、校内外活动，营造协调一致的良好育人环境。
《义务教育生物学课程标准（2011年版）》更加注重学生的发展和社会的需求，更多地反映生物科学技术的最新进展；更加关注学生已有的生活经验；更强调学生的主动学习，并增加实践环节。博物馆常常陈列、保藏自然标本，是科学技术、文化的传播机构和科学研究的场所。生物学课程的根本任务是提高学生的科学素养。学生不仅要具备扎实的知识基础和科学的思维能力，还要具有爱国情怀、社会责任意识和人文精神。
《北京市实施教育部〈义务教育课程设置实验方案〉的课程计划（修订）》（2015年7月）中明确要求，在七年级、八年级开展开放性科学实践活动，渗透物理、化学、生物、地理等学科。引导和鼓励高等院校、科研院所、科普场馆、博物馆、企业、社会团体等单位参与开发、实施开放性科学实践活动。
2 科普场馆和主题的选择
2.1 科普场馆的选择
科学素养的核心是培养青少年的创新能力，科学课程应该反映科学的本质和特征。据统计，2018年全国共有科普场馆1461个，科普场馆展厅面积525.70万平方米。其中，科技馆518个，科学技术类博物馆943个。全国平均每95.51万人拥有一个科普场馆。北京地区1000平方米以上科普场馆有75家，分属中科院、高等院校、企事业单位和央属、市属公共服务系统。[3]
科普场馆是一个集人才培养、科学研究、科普教育和标本收藏于一体的综合性场所，各类动植物、人体科学、古生物等标本以及动物园、植物园的动植物保护和栽培，是和中小学生物学课程密切相连的。场馆的专业人员和学术研究，更是校内生物学学习所欠缺的，其为中小学学生提供专业、权威、生动、有趣的生物科普课程，促进校外科技活动与学校科学教育有效衔接，培养孩子的科学精神，提高孩子的生物科学素养。
2.1.1 北京自然博物馆——生命起源、演化和发展
北京自然博物馆是新中国成立后建立的第一座大型综合类自然科学博物馆。主要从事古生物、现生生物、人类学领域的科学研究、标本收藏、科学普及等方面工作。馆内现有古生物、植物、动物和人类四大基本陈列，共同描绘了一幅生动的地球生命起源、演化和发展的科普画卷，是广大青少年了解自然界、学习生物知识的理想场所。
“恐龙世界”“动物之美”“馆藏精品”“水生生物馆”“人体真奇妙”“微观生命世界”等专题展览，活灵活现地再现了千姿百态的生命体及它们的生存奥秘。
北京自然博物馆，向来不是一个枯燥的说教场所，而是根据青少年心理特点新开辟的互动式探索自然奥秘的科普教育活动场所，吸引了无数热爱自然的青少年朋友。
2.1.2 南海子麋鹿苑——动物迁地保护和湿地生态
北京麋鹿生态实验中心（简称麋鹿中心）成立于1985年，地处元、明、清三朝皇家猎苑的核心位置，是距离北京市区最近的一处以麋鹿及其湿地生态为核心的自然保护场所。1985年在北京市政府、国家环保局和英国乌邦寺主人塔维斯托克侯爵的共同努力下，在本土灭绝近百年的麋鹿重返故里。作为麋鹿科学发现之地（1865年）、麋鹿在我国一度灭绝之地（1900年）和首个成功回归之地（1985年）的北京南海子麋鹿苑，2000年被批准为北京市首座户外类型的生态博物馆——北京南海子麋鹿苑博物馆。
麋鹿苑具有物种保护、生物多样性研究、科普教育和生态旅游等多项功能。其不仅在麋鹿种群扩大、濒危物种麋鹿的繁衍和野化、生物多样性保护、湿地生态恢复等科研方面成绩突出，而且还在生态知识、生态意识、生态文化、爱国主义影响等科普方面工作突出，特别是从生态道德角度开展了很多独具一格、发人深省的科普教育项目，在千亩苑区内，到处可以看到独具创心的科普教育设施并感受到强烈的自然保护气氛。
2.1.3 北京动物园——从“科普”走向“保护教育”
北京动物园始建于1906年，是中国对公众开放最早的动物园和华北地区对公众开放最早的公园。据考，此地也是中国现代动物园、植物园、博物馆的发源地。北京动物园于1955年正式定名，目前占地面积约90公顷，展出珍稀野生动物约500种，数量5000余只，年接待国内外游客500万人次，发挥着国家动物园功能。
北京动物园秉承“教育保护并举，安全服务并重”的工作理念，在野生动物的饲养、繁殖、人工哺育（育雏）方面取得了优异的成果。北京动物园是国家重点公园、国家重点文物保护单位、全国科普教育基地。
2.1.4 北京植物园（北园）——集展览区、科研区、名胜古迹区和自然保护区于一体
北京植物园位于京西香山脚下，是一个集科普、科研、游览等功能于一体的综合性植物园，是国家重点建设的植物园之一。园内引种栽培植物10000余种（含品种）近150万株，占地900亩左右。植物园栽培了6000多种植物，包括2000种乔木和灌木，1620种热带和亚热带植物，500种花卉以及1900种果树、水生植物、中草药等，是中国北方最大的植物园，也是专门从事植物引种驯化理论研究和实验的科研基地。
植物园栽培的植物包括许多稀有物种。比如水杉1941年在湖北、四川第一次被中国科学家发现，由于水杉当时被认为已经在新生代第三纪（6500万年前）就灭绝了，其活标本在中国的发现震动了植物学界。还有曹雪芹纪念馆、樱桃沟仙境、蜜蜂博物馆也坐落其中。
2.1.5 中科院植物园（南园）——北方生物多样性和种质资源迁地保护基地
中科院植物园是我国北方生物多样性和种质资源迁地保护及可持续利用研究的重要基地。园区建有宿根花卉园、木兰牡丹园、本草园、月季园、紫薇园、裸子植物区、环保植物区、水生和藤本植物区、稀有濒危植物区、丁香植物区等十余个专类植物展区和一个热带、亚热带植物展览温室，收集保存植物6000余种（含品种）。园区内设有各式专类园区介绍牌和植物知识、趣闻、栽培技术等科普牌示上百块，绝大多数植物均挂有名牌，整个园区常年对外开放，可谓大型的露天科普馆。还专门建有200多平方米的科普展示中心、科普实践中心。
植物园中的其他植物包括能捕食昆虫的猪笼草、美国前总统尼克松赠送的美洲红杉、日本前首相田中角荣赠送的樱花、菲律宾前总统马科斯及其夫人赠送的金蝶兰、斯里兰卡前总理西丽玛沃·班达拉奈克赠送的菩提树等。清朝末代皇帝溥仪晚年在此植物园工作。
2.1.6 其他与生物学相关场馆
体验探索——中国科学技术馆。我国唯一的国家级综合性科技馆，探索与发现展厅生命之秘展区设置生命的演化、生命的历程、细胞世界、认识自己四个分主题，引领大家在体验与思考中一同探索生命之秘。禄丰龙骨架和寿命长达几千年的巨杉标本为镇馆之宝。
动物系统分类与进化——国家动物博物馆。隶属中科院动物研究所，是世界公认的亚洲最大、研究水平最高、综合实力最强的动物系统分类与进化研究中心，还借鉴现代化博物馆的主题展示法，利用自然科学与人文科学等多学科的知识集中体现主题，引入4D动感影院等高科技视听设施，让深奥的科学哲理变得更加平易近人。
系统地了解史前生命演化——中国古动物馆。中国科学院古脊椎动物与古人类研究所创建的，中国第一家以古生物化石为载体，系统普及古生物学、古生态学、古人类学及进化论知识的国家级自然科学类专题博物馆，也是目前亚洲最大的古动物博物馆。展出的珍贵展品中包括来自非洲的特殊礼物“活化石”拉蒂迈鱼、亚洲最大的恐龙马门溪龙、被称为“中国第一龙”的许氏禄丰龙、被编入我国小学课本的古动物黄河象的骨架，以及神秘的“北京猿人”头盖骨丢失前复制的仿真模型、长有羽毛的恐龙、世界最早具有角质喙的古鸟类、世界首枚翼龙胚胎、中生代能吃恐龙的哺乳动物等在世界上引起轰动的珍稀标本。
面向中小学师生的专类植物园——北京教学植物园。位于左安门龙潭湖西侧，创建于1957年，隶属于北京市教委，是全国唯一一所专门面向中小学生进行植物与环境科普教育的专类植物园。现建有树木分类区、百草园、水生区、作物区、木化石区、盆景园、热带亚热带温室等7个主要展览区，收集活体植物约1500种。还设有植物展厅、动物标本馆和形态、生理、生化实验室。
2.2 主题的选择
结合义务教育生物学课程十大主题及50个重要概念以及生物学学科核心素养要求来选取主题。
十大主题为科学探究，生物体的结构层次，生物与环境，生物圈中的绿色植物，生物圈中的人，动物的运动和行为，生物的生殖、发育与遗传，生物的多样性，生物技术，健康地生活。
生物学学科核心素养：生命观念、科学思维、科学探究、社会责任。
2.2.1 北京自然博物馆主题
明星化石——露西；生男生女——性别决定和胚胎发育；人体净化器——呼吸道；讨厌的谜——世界第一朵花；镇馆之宝——恐龙蛋窝化石；你所不知的恐龙有两个“脑”；《冰河时代》动物原型——真猛犸象；蓝色血液动物——鲎；寒武纪时代的“小强”——三叶虫；矛尾鱼。
2.2.2 南海子麋鹿苑主题
湿地之“魂”——水；湿地之“肺”——植物；寻“L&”南海子——麋鹿传奇；收入课本的灭绝动物墓地；解码人和动物的粪便；湿地之“灵”——水体中的微型生物；鸿雁；鹿类大观；美丽蓝孔雀；十二生肖。
2.2.3 北京动物园主题
草原之王VS森林之王——狮虎；聪明的巨人——象；植食动物连连看——犀牛和河马；“黑瞎子”——亚洲黑熊；建筑奇迹——鸟巢大揭秘；急速飞行的鸟与不会飞的鸟；叫鱼不是鱼的动物；小熊猫是大熊猫小时候吗；夜探动物园，猜猜你会遇见“谁”。
2.2.4 北京植物园和中科院植物园主题
可恶还是可爱——毛虫；飞行的花粉篮——蜜蜂；树枝上的精灵——松鼠；枝叶间的猎手——螳螂；从水到陆——蛙；探秘“水杉仙境”；黄叶村里的红楼植物；花儿的传粉路数；菩提树下寻菩提；四体勤五谷分；叶子为什么那么红。
3 栏目设置和内容的设定
以北京自然博物馆主题之一“明星化石——露西”为例。
科普场馆有其自身的特点：第一，科普场馆能够提供实物，使人身临其境，在大的环境背景中，刺激求知欲，激发想象力和灵感，开阔视野。以更加鲜活、更加贴近生活的知识促使人们在无限的兴趣中去学会思考。第二，科普场馆高密度、系统性的知识，能够更加有针对性地发挥知识保护的作用，以知识的桥梁更好地传播科学方法和科学精神。第三，科普场所能够提供学校课堂没有的知识内容，比如，科学历史、科学与社会、科技前沿、新技术给社会带来的机遇和突破等。科普不仅是直接的科学教育，更有人文教育的内涵，它能帮助人们特别是青少年树立科学的人生观、世界观。
科普场馆中的学生探究活动具有真实性和情境性，能提升学生的自主性和兴趣，还具有离散性和碎片化，容易造成流于形式。场馆中科普教育活动的开展应充分利用场馆资源，在传播科学知识的基础上，进一步激发参与者的学习兴趣和探索精神。
因此，在主题下设计好适合自主探究的案例就显得特别重要，栏目的设置和内容的设定，既要符合课标和核心素养要求，又要引领学生去探索科学、感受科学、走进科学、利用科学。
题目要吸引人，探究对象具有典型性，如露西在人类进化史中具有代表性，被写进人教版生物学教材，但多数参观者会因不知道展品的独特价值而忽视掉。
栏目1：聚焦问题。题目确定后，等于有了探究方向，但要做什么？为什么做？在聚焦问题栏目上，开门见山地提出问题，用一个短的提示和展品照片，引起探究的欲望。
栏目2：学习导图。知道了做什么后，就要怎样做？做到什么程度？依据课程标准的重要概念和核心素养，同时提供几个类似的探究场所。
栏目3：寻找证据。一般科普场馆展厅面积都很大，具体展品也不是一下子就能寻找到的，所以提示具体探究地点及展品信息，给出展品信息的权威文字说明，揭秘展品背后的科研成果和故事，让展品说话。设计两道思考讨论题，使探究深入下去。
栏目4：科学实践。一段时间以来，场馆教育以理论性探究为主导，把培养科学思考能力作为科学探究教学的主要目标，而忽视了生物学是实验科学的学科特性。科学探究的核心是实践，就是要让学生以亲身经历来进行探究学习，在实践中学习，在实践中探究，从而使自己的科学素养得到提升。科学实践就是要让学生在亲历科学家活动的过程中动起来，通过小课题的形式实现在真实情境下的学习。
栏目5：科普阅读。阅读过程，其实就是一种创造性审美活动的过程，它的精髓是领悟。苏霍姆林斯基在《给教师的建议》中指出：阅读科普读物和科学著作，跟进行观察一样，起着同样重要的作用。科普阅读同样是吸收前人的文化科学知识，继承优秀的科学技术的重要途径。因此，如何让学生迷上科学，阅读尤显重要。把主题内容拓展开来，提供给学生最新科研成果（文献），对于激发学生的科学兴趣，拓宽他们的视野，激励学生热爱科学、敢于创新的精神，培养他们良好的个性品质，提高他们的科学素养都具有重要的意义。
栏目6：触类旁通。其原意是懂得了某一事物或道理从而懂得相关的其他事物或道理。即让学生学以致用，提供新的可探究的问题，也是从问题来，到问题去的思想。
栏目7：学习任务单。这是场馆学习的标配，检验自主探究的效果。可以单独使用。主要内容包括选一选、比一比、想一想、我的天地（日志、绘本、照片等）。
4 特色和作者团队
4.1 课程特色
按照课程标准和生物学核心素养来选取内容，把十大主题和50个重要概念进一步深化和拓展，在不增加学习负担的前提下，让学生打牢知识基础，提升科学的思维能力，培养爱国情怀、社会责任意识和人文精神，提高科学素养。
从学生喜欢和自主体验出发来设计课程。初中阶段学生处在皮亚杰（J.Piaget）认知发展阶段的“形式运算”阶段，其抽象逻辑思维已占主导地位，但在一定程度上仍要以具体形象为支柱，已具有一定的反思能力，思维具有一定的灵活性，但思维片面性和表面性依然非常明显，自我意识显著增强，但又容易沉浸在“自我”中难以自拔，这些心理特点造成了初中生特有的学习特点。其对自己感兴趣的知识易于全身心投入，对于不感兴趣的知识常常会置之不理，甚至排斥。本书的最大亮点就在于以故事的语言、有趣的话题、参与性的活动和成就性的展示，来满足和提升生物学兴趣。
挖掘场馆藏品或生物体的科学价值。在探究中学习，在科学家身边成长。通过科普场馆探究、以学习任务单导引的方式，依托科普场馆强大的科技教育资源，突破传统课堂边界，将学科教育与科普场馆展品及科研结合起来，拓展学生的科学视野，通过主动学习，让学生通过亲身参与体验，在听、玩、读、看的过程中，培养学生的科学精神和科学素养，提升学生的创新思维和科学能力，加深学生对生物科学的理解与感悟。
科学精神和科学家精神的养成。科学精神就是通过一言一行将科学精神辐射至大众观念，滋养大众的思想，内化大众的行为；让科技工作成为富有吸引力的工作，成为大家尊崇向往的职业，鼓励更多人投身到科学事业当中来。严谨的行为规范、高尚的道德标准、理性的质疑和公认的伦理准则是科学家精神的重要内核，是科学健康发展的重要保障。“爱国、创新、求实、奉献、协同、育人”的新时代科学家精神，是科学家们在长期的科学实践中积累的宝贵精神财富，已经成为社会发展不可或缺的无形精神要素。学生在使用本书和实际参与探究过程中，对科学精神的求真求实、科学家精神的爱国奉献有深刻的体验。
4.2 作者团队
创作团队由北京市区生物教研员、场馆研究人员和一线生物教师组成，一线生物教师执笔撰写。教研员由北京教育科学研究院特级教师领衔，包括西城、海淀、东城及其他区的生物教研员，负责课标内容和核心素养审核；场馆研究人员和科导员，负责展品科学性和活动专业性的把关。一线生物教师由全国十佳科技辅导员和“生物课开在博物馆”课题负责人陈宏程牵头，包括北京市课内外教学和活动方面资深的生物教师团队，所有的主题都是这些老师亲自指导或带领学生亲历过的。
参考文献
［1］刘文利：《学校科学教育需要科普场馆积极支持》，《中国教育学刊》2008年第3期。
［2］林长春、任伟宏主编《科普场馆青少年科学教育活动指南》，中国科学技术出版社，2020。
[1] 陈宏程，北京市育才学校中学高级生物教师，全国十佳科技辅导员、全国高级科技辅导员。
[2] 刘文利：《学校科学教育需要科普场馆积极支持》，《中国教育学刊》2008年第3期。
[3] 林长春、任伟宏主编《科普场馆青少年科学教育活动指南》，中国科学技术出版社，2020。