建立中小学科普教育基地开展科普实践活动,是培养青少年学习兴趣,普及科学知识,提升科技能力,全面实施素质教育的重要环节。长期以来,科技馆、高校、科研机构、企业等在促进青少年科普教育工作中取得了显著的成效,对促进科学技术的普及和人才培养起到了积极作用。随着我国创新型国家建设和对创新型人才培养的要求,青少年的科学素养、科学精神、科技能力的培养日益重要。
1 地学科普教育的地位与现状
地球是人类和动植物赖以生存的星球。地球科学是以地球系统(岩石圈、水圈、生物圈和日地空间)的变化过程及其相互作用为研究对象的基础学科,主要包括:地球的圈层结构;地球各圈层之间的关系及其相互作用,如大气圈、水圈、地幔地壳的相互作用,大陆与海洋,山脉与盆地的形成等;地球物质构成,各种元素—矿物—岩石—矿床—地层的成因、分布及其迁移富集规律;地质事件,主要表现为地壳运动在地表的反应,如火山、地震、海啸、断裂等;预测和预防将来发生的地质事件。简言之,地球科学是探索地球成因和演化、勘探和开发利用自然资源、优化保护人类生存环境的一门科学。
由于地球科学研究对象的直观性、亲近性,以及与人类生活的紧密关系,地学科普一直是世界各国科普教育的主要学科。矿物、岩石、古生物等各类地质博物馆是地学科普最主要的形式之一。同时,各类地质遗迹,如美国黄石国家公园、夏威夷现代火山公园、中国的黄山地质公园等实地地质科普基地不断涌现。随着地质理论的发展(地球板块理论)和现代科学技术的进步(计算机技术等),各类声、光、电地学科普形式日益生动和便捷。
我国地学科普基地主要分布于国土资源系统,包括科技博物馆类、地质公园类和实验基地类。国家地质博物馆已有百年历史。据国土资源部信息,我国目前认定的国土资源科普教育基地有地质博物馆类36个,地质公园类61个,实验基地类8个。值得一提的是,常州市武进区城东小学地学科普馆、南京市雨花台中学雨花石文化博物馆进入认定之列。
尽管我国地学科普基地建设取得长足进展,但不论是数量、质量以及科普方式上仍存在很多不足。
1)地学科普基地数量远不能满足需求。我国有13.4亿人口,40多万所中小学,1.7亿中小学在校学生。每个省仅有1~2个地学科普基地。
2)科普馆大多面向大众,对中小学生的针对性、趣味性不强。大多数博物馆仅仅以实物和标签作为主要展示内容,对标本实体的解释简单专业,不够生动形象,忽视了观赏性和趣味性,难以提高中小学生的兴趣。
3)地学科普馆多以参观为主,学生动手参与不够。事实上地球科学是一门实践性很强的综合科学,与物理、化学、自然、地理等学科密切相关。从矿物标本的质、形、色的观察,物理化学性质的测定,显微镜下欣赏美轮美奂的矿物微观世界,到宝玉石的加工,每一个环节都渗透着丰富的理化知识和实用价值,激发着学生的动手兴趣。
4)许多场馆、地质公园与旅游经营为一体,一定程度上限制了中小学生参观学习。
5)由于科普基地十分稀少,以及上述种种原因,地学科普实际上仅仅是一游而过,走马观花,达不到科普的目的,更谈不上科普进课堂的要求。
总之,推广中小学矿产资源与地球知识科普基地建设,无论是对培养中小学生学习兴趣,提高科学素质和科技能力的智育教育,还是热爱祖国、节约资源、保护环境的素质教育,都有十分重要的作用。能够用我们的专业知识服务于国民的科普教育,也是地质学家的责任和义务。
2 建立中小学矿产资源与地球知识科普基地的可行性
学生需要、国家鼓励、社会支持,当前普及中小学地学科普教育基地的条件全面成熟。
国家十分重视中小学科普教育,把科教兴国作为基本国策,把创新型国家建设和创新型人才的培养作为21世纪科学教育的核心任务。《科学技术普及法》《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》《国家中长期科学和技术发展规划纲要》《国家中长期人才发展规划纲要》《全民科学素质行动计划纲要》等法律规划,全面明确了科普的法律地位和发展方向。2011年,***、科技部、中国科学院、中国科协为此联合下发《建立中小学科普教育社会实践基地,普遍开展科普教育活动》的通知。国家的大力支持和鼓励,为中小学科普基地建设创造了前所未有的良好***策环境和社会氛围。
受学生需求和国家***策的激励,社会办科普全面兴起。各级***府和***门采取多种形式支持中小学科普基地建设,一些有条件的中小学在专业力量的支持下,在校园内开办了科普基地。以国土资源科普教育基地建设为例,2011年,常州市武进区城东小学地学科普馆、南京市雨花台中学雨花石文化博物馆被国土资源部认定为全国国土资源科普教育基地。在城市、中心教育区和有条件的学校建设科普基地,全面推广地学科普基地建设的时机日趋成熟。
3 矿产资源与地学知识科普基地的内容和形式
现有地学科技博物馆的不足表明,中小学矿产资源与地学知识科普基地的科普内容和形式必须具有知识性、趣味性、观赏性和学生动手参与的机会,并引入现代计算机手段。科普内容包括以下主要形式。
3.1科普内容
1) 实物标本。
矿产资源类:如***1所示,包括石油、煤炭、铁矿石、铜矿石等矿石标本。介绍这些资源的性质、产地、用途、冶炼加工以及和人民生活的关系。目的是普及矿产资源知识,了解祖国宝藏,感知资源的稀缺与可贵,培养爱国主义和保护资源环境的意识。
矿物晶体类:地壳由岩石组成,岩石由矿物构成。矿物晶体是地质作用形成的,具有稳定化学成分、规律的内部质点排列和独特外观形态的自然元素或化合物。矿物成份、结构和形成条件的千差万别,不但赋予了每一种矿物不同的品性,而且呈现出鬼斧神工、美轮美奂的大自然艺术品的气概。矿物晶体中蕴含着丰富的物理、化学、自然、地理、艺术甚至民族文化知识,是学识结合,兴趣教育的难得素材,如***2所示。
古生物化石类:化石是地球历史上曾经存在的古代生物的遗体、遗迹经过石化作用保留在地层中的形体,是研究地球演化和生物进化的重要素材。化石形态的直观性,以及所反映的生物演化过程,对中小学生有很强烈的吸引力。
根据学校特点和周边教育资源的分布,以上内容在基地建设中可以有所侧重。一般而言,古生物化石(***3)可作为辅助内容。
2)科普贴***。一类是有关地球演化的示意***,要求把专业性和通俗性相融合。第二类是矿产类,形象表示我国典型矿产的分布和数量,配合矿产标本,起到热爱祖国、保护资源环境的目的。第三类是资源利用类,包括矿产开采—冶炼加工—产品的过程,特点是每一个过程融入相应的理化知识说明,让学生学识结合。为了增强学生的兴趣,可以增添宝玉石加工的过程。第四类,配合学生动手参与,张贴一些物质理化变化过程的***表。
3)电脑演示。结合展示内容,采用触摸屏,生动展示地球演化、地震、火山、生物进化、矿产资源、矿物晶体等知识。为增强学生兴趣,还可植入知识问答内容,开展互动参与。
4)动手实践。这一环节是当前地学科普中普遍短缺的内容。准备一些矿石、矿物晶体小标本,化学试剂、折光率测试仪、显微镜及其矿物岩石薄片等。①让学生亲自触摸标本,感受实物质地;②学生用化学试剂,亲自实验不同矿物的化学变化过程,增强和巩固化学知识;③用折光率测定仪、硬度仪等简单物理仪器,测定矿物的物理性质,增强和巩固物理学知识;④显微镜下欣赏美轮美奂的矿物微观世界,感受地质学家是怎样鉴定矿物。
3.2 科普形式
1)参观学习。结合实物、相关***片和电脑演示,组织学生了解相关知识。要点:学知识,长见识,养兴趣。
2)科普进课堂。结合中小学课程教育,在适当环节把物理、化学、自然、生物等教育课程搬进试验基地,真正做到科普进课堂,课程进基地。要点:学识结合,培养学习兴趣,增加科学知识和探索精神。
3)爱国主要专题教育。结合实物,让学生了解国情,开展热爱祖国宝藏、保护资源环境、厉行资源节约等爱国主要素质教育。要点:我国资源稀缺,经济社会发展受资源制约;资源开发难度大,成本代价高,环境污染严重;资源高消费影响经济社会发展。
4 推广路径和条件
根据各地区中小学科普教育规划和条件,可在城市、中心学区、典型学校建立矿产资源与地球知识科普教育基地。当然,一般学校也可以在校区门口、教学楼门厅旁或楼道内陈列具有观赏性的典型地学标本,花钱不多,既可起到科普作用,又可美化校园,增强学校的“气场”。
市级科普基地:科普内容全,以知识普及为主,规模相对较大。一般场馆面积500~1000 m2,配置实体标本300~500件,标本要求尺寸较大,观赏性强。市级科普基地可以市场化面向公众开放。
中心学区科普基地:科普内容较全,以知识普及和和教育为主,规模中等。一般场馆面积200~300 m2,配置实体标本200~300件,标本尺寸适中,并具观赏性。这一级别的科普基地应配置学生动手参与的实践内容。
校内科普基地:面向课程的科普教育,规模适度,试条件规划场馆面积,配置实体标本100~200件,要求标本大小适中,配置适量观赏性强的大标本。学校科普基地应配置较为丰富的学生动手参与的实践内容,实现科普进课堂或课程进基地。
5 经费概算
不包括场馆建设,初步概算基地建设预算为:市级基地500~800万元;区级基地200~300万元;校级基地50~100万元。
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