“蝴蝶园”特色课程群的构建与整合研究是以学生培养为主线、以课程的逻辑联系为纽带、以教师团队合作为支撑、以质量效益为抓手、以深化教学改革为动力的新型课程研究,是全面落实学校生命教育办学目标的有效途径。
历经多年研究,学校以市级课题“蝴蝶园特色课程群的系统构建和深度整合”为引领,按照“现状调查—整体设计—点上培育—系统推进”的程序进行课程群建设。基于实际,对已有的“蝴蝶园”课程和学生学习参与情况,明确研究的内容、方法和步骤,做好课程群的顶层设计;再组织本课题组教师学习课题研究的内容、任务和具体的操作研究步骤。通过“蝴蝶园”特色子课程的开发与实施、管理与评价,不断优化以此推进“蝴蝶园”特色课程群的构建与整合研究。
(一)基于场馆资源的校内外整合
丰富与完善课程资源是达成良好教学效果的重要条件之一。生命教育要实现由外延式向内涵式的发展,必须对课程的环境和社会等资源进行整合与利用,变小课堂为大课堂,变狭义学习为广义学习。根据实际,学校开发了丰富的校内外课程资源,借助市区级各类科技场馆和网络资源,通过整合形成生命教育合力。把课堂延伸到课外,由学校延伸到社区、科技馆、专业机构,学生所处的社会环境和自然环境都开始成为学习探究的对象,成为学习的课堂。
场馆是课堂的有效延伸,是课程的有效载体。场馆学习作为非正式学习的重要形式,不仅让学生获得知识,同时可以丰富学生体验,激发其好奇心与探究欲,增强学生对知识的掌握和灵活运用,培养学生的实践操作能力及沟通能力。蝴蝶园课程群整合了学校蝴蝶园和校外科技馆、昆虫馆等场馆资源,构建了难得的学习情境,将教学与情境相结合,将场馆融汇于学科知识中。
1.学校的蝴蝶园
蝴蝶园面积共600平方米,建有蝶梦苑、温控室、芸香苑、蝶艺坊、科研工作室、蝴蝶科教馆、展厅等场所。按功能划分为教学区、学生自主学习区、学生实验操作区和作品(成果)展示区。
(1)教学区 教学区包括蝶梦苑、蝶舞墙、名蝶梯、标本廊、蝴蝶科教馆、温控室、芸香苑等,通过展示蝴蝶标本、图片等形式,便于名蝶识别、蝴蝶欣赏、蝴蝶科属分类鉴定。
蝶梦苑:自然常温蝴蝶养殖场所,是蝴蝶蜜源植物与绿化环境融为一体的养蝶、引蝶、繁蝶生态区。
名蝶梯:台阶上粘贴108种世界名蝶标本图。一号楼进门处墙面设置与标本图对应的世界名蝶名录版面,用于世界名蝶辨识。
标本廊:陈列中国蝴蝶12科展翅标本200种,配以分科版面,用于蝴蝶科属分类和鉴定。
蝴蝶科教馆:中国蝶类标本80件,12科309种;国外蝶类标本40件,10科152种;配以蝶翅制成绘画、脸谱等蝶艺作品,保证科学性和权威性的同时又呈现艺术美感。
温控室:蝴蝶繁殖温控室,有保温式墙体组合隔断,设置专用工作台,并安装高清红外线全程跟踪摄录系统。
芸香苑:蝴蝶幼虫的寄主植物,常见的有马兜铃科、芸香科、樟科、木兰科等。选以“芸香草”为主的蝴蝶蜜源植物营造聚蝶生息区,从而使学生认知、了解蝴蝶的生长习性,既能满足放飞蝴蝶的取食需要,又为养殖课程和探究课程提供了良好的物质条件。
蝴蝶种源一开始从野外采集和购入,随着养殖时间的增加和养殖经验的积累,蝴蝶种源来自校内种植的寄主植物引蝶产卵,这样保证了原生态。通过蝶种的人工养殖,学生们观察到蝴蝶结蛹羽化的过程,体验亲手放飞蝴蝶,校园出现蝴蝶翩翩的美丽景象。
(2)学生自主学习区 学生自主学习区包括蝶梦苑内的实验观察窗和科研工作室。
实验观察窗内设人工温湿控制装置和红外探测仪,集中养殖蝴蝶幼虫至结蛹,也可作为成虫羽化室,学生通过观察、记录,完成实验和课题所需数据。
科研工作室配置专用工作烘箱台、电脑附电子显微镜、解剖台和蝴蝶孵化过程定位摄录系统。
另配备触控一体机,用于呈现24小时实时监控画面,及时呈现蝴蝶生长变化,便于学生观看和自主学习。
(3)学生实验操作区 学生实验操作区分为蝶艺坊和工作室。
蝶艺坊设置整套蝴蝶标本和工艺制作设备,为学生动手制作标本提供空间;工作室完成并留存、制作所有相关记录的视频、影像资料,并通过室外触控一体机屏幕播放经过精心记录后剪辑的蝴蝶生长、羽化视频,便于学生了解相关生物知识。
(4)作品(成果)展示区 作品(成果)展示区主要用于展示课程研究成果及学生相关课题结果,以展板及触控一体机屏幕滚动播放为主。
学校在校门口、教学楼、蝴蝶园前、楼道中都建有电子屏、实时录播设备、展板等宣传展示设施,播放或展示学校课程群建设动态和学生成果。
2.校外场馆资源
学科有界,育人无界。蝴蝶园课程的开发亟须高一层研究机构的专业指导和帮助,学校得到上海科技馆、市少科站、区少年宫、上海师范大学等机构的无私帮助,还与“上海根与芽”组织、浦东新区绿化林业站等多个科普教育基地单位建立跨界合作关系。上海科技馆有着丰富的馆藏资源,其中蝴蝶谷、昆虫园都和学校的课程群相关,其独特的展览和教育活动为学生的“玩”和“学”提供了一个非正式的学习环境,这种非正式环境的场馆学习在激发学生对昆虫知识的兴趣、理解生物知识、在学习过程积极反思学习、参与互动活动等方面都具有重要作用。学生在科技馆、昆虫馆的学习方式是开放的,可灵活运用自由探究式、小组合作式、体验式等学习形式。
2015年底,上海科技馆在上海市教委的支持下,启动了“利用场馆资源提升科技教师和学生能力的‘馆校合作’项目”。沪新中学有幸成为第一批“馆校合作”签约学校,双方进行了资源共享和经验交流。多位老师成为上海市优秀“博老师”。“走进昆虫世界”科技实践活动就是本校开发并入馆实施的校本课程之一。
除上海市科技馆之外,学校还积极参与市区组织的科普大型活动及各类展览、展示活动,活动开展有序有效。如“蝴蝶探究课程”中有许多专题活动就是参加上海市科技馆“STEM”课程,或与“上海根与芽”组织合作,参与“yes”项目、有机农场项目等,汲取最新的科学知识,培养学生理解和综合运用知识解决实际问题的能力。
3.生态联盟校资源(www.zuozong.com)
课程开发还需要借助他校的经验,2014年学校“蝴蝶园”开园,蝴蝶养殖与探究成为学校科技特色项目之后,与浦东新区八所中小学及幼儿园组成生态教育学校联盟。学校与其他生态联盟学校之间一直保持紧密合作与交流。
(二)基于知识联系的跨学科整合
在学生学习过程中,如果学科过于割裂,学生则通常难以理解各个学科之间是如何联系的。艾伦·雷普克在《如何进行跨学科研究》中提出,跨学科研究是回答问题、解决问题、处理问题的进程,这些问题太宽泛、太复杂,靠单门学科不足以解决;它以学科为依托,以整合见解、构建更全面认识为目的。真正的跨学科整合需要从现实情境中提炼出更多的跨学科课程研究的视角,进而整合生成全新的课程。
本课程群以蝴蝶知识联系为纲,具有综合性、广泛性和生活化特点。就学生的学习和探究,可以研究蝴蝶的结构、性质与生活史(科学、生命科学);研究蝴蝶与生命的关系(动物、植物、微生物);研究全国、上海、浦东乃至校园里昆虫、蝴蝶资源(地理、社会实践);研究蝴蝶与文化的共生(艺术、文学、诗歌、音乐、活动、摄影)等新知识。本课程群中,科学、生命科学、地理、语文、艺术、劳技等学科都挖掘其与蝴蝶的相关性,不同学科相互吸收、相互借鉴、相互完善而形成学科内容整合、教学要素融合的系列新课程。
“蝴蝶知识、养护、探究”等课程是在原有的国家统一标准、地方统一教材基础上,加入对动物、植物、地理,特别是昆虫尤其是蝴蝶的相关知识,让学生有初步的认知,并激发兴趣。学校先后举行了许多有意义的学习,形成许多课题,如“红珠凤蝶养殖密度对存活率的影响初步研究”“中华虎凤蝶人工饲养研究”“我们饲养的红珠凤蝶”“上海地区秋季部分公园蝴蝶分布初步调查”“中华虎凤蝶食量及能量转换率初步探究”“上海市沪新中学蝴蝶苑植物演替调查”“丝带凤蝶的生活史及人工条件下的成活率调查”“菜粉蝶的生活史及不同温度对菜粉蝶的生长发育的影响探究”等。
“蝴蝶悦读课程”依据“阅读—思考—表达”3个环节与语文学科、综合实践活动相整合,成为学校独具特色的大阅读课程。要求学生学习特级教师郑朝晖为蝴蝶园撰写的《蝶赋》,语文课上阅读与蝴蝶相关的传说、神话故事等,赏析诗词,交流心得;组织古诗词朗诵比赛、知识竞赛和一年一度的学校蝴蝶文化节活动。巧妙整合,一方面提高学生的阅读兴趣,培养学生的读书意识;另一方面可以让读书活动成为学校文化的重要组成部分,也让阅读有了更明确的中心和主题,这样可使学生探究蝴蝶更丰富的文化内涵,并能创造与其他子课程协作创新、和谐共进的良好校风。
在蝴蝶养护和蝴蝶探究的实践中,师生发现蝴蝶的生命周期较短,对于死亡的蝴蝶,期望能够做成标本或蝶艺作品,让它继续发挥观赏和科普价值。针对学生的年龄特点,与劳技学科、美术学科整合开发“蝴蝶标本制作课程”和“蝶艺课程”,指导学生制作蝴蝶标本和书签等蝶艺作品。
科学与艺术的融通是时代的要求,也是人类自身发展的需求。“蝴蝶艺术创作课程”和“蝴蝶摄影课程”更是涵盖蝴蝶摄影、蝴蝶绘画、蝴蝶陶艺、梁祝欣赏等内容,期望推进基础学科与综合实践的融合,以自然笔记、摄影、绘画、陶艺等方式将科学与艺术融合。李政道说过,“科学和艺术是不可分割的,就像一个硬币的两面。它们共同的基础是人类的创造力,它们追求的目标都是真理的普遍性”。科学和艺术是人类文明的双翼,两者都需要想象性思维和创造性思维。本课程群正是围绕蝴蝶园核心问题,展开与之相关的一系列创新学习,从艺术角度发现和阐释科学之美、生命之美。
(三)基于学习力的3类课程整合
当今时代,需要培养学生的核心素养,学习力是最重要的组成部分。“课程群”的构建要关注学生的需求和学习力,还要关注3类课程之间的关联。一期课改曾提出知识、技能、态度三元合一的基础性学力,二期课改又提出发展性学力和创造性学力。3种学力的区别关键在于学习方法不同。同样的知识点,在基础型课程中是正常的讲解,重在基础性学力;而在拓展型课程中可能就会用归纳、演绎等方法来进行适当的拓展讲解,重在提高学生的发展性学力;在研究(探究)型课程中,更注重创造性学力的培养。
本课程群运用课程统整方法对3类课程进行整合规划,将3类课程在整体结构、各子课程之间形成有机关联和深度整合,具体见下表。
(四)基于学习方式的多样化整合
核心素养的落实不仅要通过学科课程,还要通过跨学科课程来完成。学科课程是基于学科的逻辑体系开发的,是让学生掌握学科知识的间接经验。跨学科课程是学生获得直接经验的过程,它关注的是学生面对真实世界时的真实体验和直接经验,是以社会生活统合和调动已学书本知识。它有利于学生获得对世界完整的认识,有利于培养学生的创新精神和解决实际问题的能力。所以核心素养的落实,不仅是对教学内容的选择和变更,更是以学习方式和教学模式的变革为保障。本课程群既有学科课程,也有跨学科课程,它们的主要学习方式是间接经验学习和直接经验学习交互在一起,不是一种方式代替另一种方式,而是强调由单一性转向多样性。
学习方式有多种分类,奥苏贝尔将学习分为接受学习和发现学习、有意义学习和机械学习,也有的分为接受式学习、体验式学习、探究式学习、合作式学习,还有的分为自主学习和他主学习、独立学习和合作学习等。无论哪种分类,在当今时代,要落实立德树人的根本任务,促进学生全面发展,培育学生的核心素养,就要求有相应的课堂教学与之匹配。本课程群倡导“看中学、做中学、研中学、学中研”,就是强调多样化学习,观察是学习,实践是学习,研究是学习,创新也是学习。
1.自主学习与他主学习相整合
在“蝴蝶知识课程”中,学校的蝴蝶园是开放式场馆,没有固定课堂,没有固定的学习流程,各个年级的学生都可以根据各自的经验、兴趣自由选择学习内容,在观察中学习。学生还可以自由地选择学什么、怎么学、学多久、和谁一起学。
“蝴蝶养护课程”和“蝴蝶探究课程”是围绕蝴蝶的生长和环境的关系、寄主植物及蜜源植物的种植开展的。课题组的学生通过自主学习、观察研究并完成研究性课题。研究性课题的选题主要是在教师启发引导下产生的,但经过学生的自主学习之后,学生自身又会提出许多新问题。教师鼓励并尊重学生对课题内容的自由选择,提供指导和规范,引导学生科学选题、认真踏实地研究、把握好研究的进度,并及时进行总结,完成课题报告。
中华虎凤蝶是国家二级保护动物,属于狭食性蝶类。我们将植株上附有中华虎凤蝶幼虫的马兜铃科杜衡(中华虎凤蝶的食物)从野外引入学校蝴蝶园中种植,并对中华虎凤蝶的食性与食量、生活史、孵化率、成活率、化蛹率、羽化率进行观察记录。在探究过程中,学生遇到的最大困难就是中华虎凤蝶幼虫在即将化蛹前进入暴食阶段,出现食物短缺,直接影响幼虫的成活率和化蛹率。指导教师在此就提示学生思考相关问题:在现有的人工生境下,养殖中华虎凤蝶的最大数量是多少?环境最大承载量是多少?教师带领学生从人工生境的能量流动角度着手,认真研究幼虫的平均食量和能量转化率,确保人工生境中的生态系统稳定、能量流动稳定。研究意义在于为饲养幼虫提供充足食物获取直接数据依据。中华虎凤蝶属狭食性蝶类,食物链单一,师生们对中华虎凤蝶幼虫的食量进行了统计,继而进行了能量转化率的计算,结果令师生意外。杜衡到中华虎凤蝶幼虫的能量传递率仅为4.54%,而大家熟知的能量金字塔能级之间的有效传递率为10%~20%,观察获得的数据与这一数据差异显著,为什么会这样?面对经典数据,学生们从实验各环节进行一一排查是否存在失误或偏差,同时通过查阅文献资料了解这个经典数据的由来。
通过此次探究活动,师生们认识到该食物链的能量流动效率低,从而认识到杜衡的数量对中华虎凤蝶数量的限制,深刻认识到自然界中华虎凤蝶数量稀少的原因除了自身繁殖特点以外还受食物数量的制约。由于杜衡具有一定的药用和经济价值,人们过度挖掘杜衡的同时制约了中华虎凤蝶的数量。师生们充分感悟到保护中华虎凤蝶和保护其食物资源及栖息地的重要性,为保护中华虎凤蝶提出合理建议。在对众多数据和现象的分析中,学生们获得了很多课堂内学不到的知识,更是直接体验到蝴蝶的资源优势和潜在价值。面对经典数据,学生们敢于质疑权威,勇于思考,仔细查阅文献,认真论证,提高了主动学习的能力,充分体现了科学严谨性和创新精神。
2.独立学习与合作学习相整合
在“蝴蝶养护课程”学习中,学生一般是结成小组,开展合作学习和讨论研究的方式,经过较长时间的观察、研究、学习后,学生对蝴蝶有了更多的了解,有了自己独特的感受。通过观察研究昆虫,结合蝴蝶养殖,部分学生在积累了一定量知识的基础上,围绕蝴蝶、蝴蝶的蜜源植物、蝴蝶的生长环境等方面提出一些疑问,教师就会鼓励他们建立课题组合作学习,共同进行小课题研究。
“绿色有约”夏令营专题活动是和上海市野趣虫友会合作,每年暑假组织预备年级和初中各年级学生参与野外实地考察。参加该项活动需要在外住宿,要和队友们合作完成绿色探秘、绿色挑战、绿色传递等活动,了解当地蝴蝶及寄主和蜜源植物的分类及分布,学习昆虫野外捕捉、标本制作、野外生存能力及生态道德培养。在生态观光、户外拓展的同时,培养了学生合作学习的能力。沪新中学连续五年荣获夏令营优秀营队称号。
3.线上学习与线下学习相整合
学校于2014年开展了市教委信息技术项目“数字化蝴蝶生态园课程平台构建与应用”的研究,构建学校数字化蝴蝶园课程平台,探索信息技术与课程整合的新思路、新手段和新模式,充分利用线上线下双重教学,让学生学习更轻松更高效。
“蝴蝶知识课程”中,学生在蝴蝶园观察校园放养蝴蝶的同时,既可以通过对照校园内名蝶梯和标本廊的蝴蝶图片来了解蝴蝶,也可以扫二维码从网络平台获得知识,还可以从校园网的蝴蝶园专栏去查找比对。校园网和互联网都是开放式学习平台,学生根据需要,随时可以自由地搜索蝴蝶的相关知识。
学校目前人工饲养成功的蝴蝶主要有6种,分别是中华虎凤蝶、红珠凤蝶、丝带凤蝶、玉带凤蝶、金斑蝶和虎斑蝶,还完成了生活史的完整拍摄。在门口网学习平台上分别建立了以蝴蝶名字命名的6个云教室。学生通过登录云教室,到“公告”或者“资料”栏查找和点击观看视频,观察蝴蝶的成长过程,通过查看资料、完成作业、参与讨论,获得6种蝴蝶的相关知识。在学习的基础上,老师通过查看学生的在线测试完成情况和答题准确率,来评判学生的实际收获。
与预备年级科学课程整合,每个初中学生都会在沪新校园里有一次养殖蝴蝶的经历,学习科学观察记录的方法,并用线上线下整合方式促进学习方式转变。鉴于学校目前人工饲养的6种蝴蝶并不是很容易养活,同时考虑学生养殖的安全性,经过研究,选择了生活中易取材、寄主植物安全无毒的菜粉蝶饲养。学生可以直接在门口网“菜粉蝶”专用教室查看教师提供的菜粉蝶养殖方法和注意事项,下载或直接在线填写统一的观察记录表,记录下自己喂养菜粉蝶的过程和体会。在喂养菜粉蝶的过程中,学生们既增长了知识,学习了蝴蝶的养殖方法,又提高了观察实践的能力和合作交流能力。
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