“九五”国家教育部、国家科技部、国家教育部科技司
重点课题“中小幼科技教育研究”子课题

《航海模型活动与青少年能力培养》结题报告

　　1997年，国家教委“九五”规划重点课题“中小幼科技教育研究”开始启动，5月我们参加了宁波会议，并申请将“航海模型活动与青少年能力的培养”列入“中小幼科技教育”子课题。经总课题审批后于1997年12 月正式开题，共有8个省市17所学校参加了实验研究工作，经过2年多的实验研究，完成了实验任务并取得了预期成果。

一、研究背景与动机

　　1、科学教育改革的需要。科技在人类社会中所起的作用越来越大，它作为第一生产力有力地推动着社会向前发展。而教育作为科技与生产之间的中介作用也日益加强。培养具有国际竞争力的科技人才，提高全民的科技素养已经成为诸多国家的努力方向。科学教育改革的浪潮一浪高过一浪，对科学教育的研究也日益深入，从课程改革开始的科学教育改革正在向纵深发展。科学教育的目标从以知识能力为主，转向更加重视人的科学态度、价值取向和运用科学知识与方法解决社会问题的能力，更加重视交流能力与合作精神的培养。科学教育的过程重视学生的参与和探究，而不是简单的知识传授。科学教育正在探索一种更加适合的途径，它能够为学生提供一种真实的问题和场景，使学生能够以自己的探索为学习的主要方式，在这种探索学习中既要掌握基本的科学概念与技能，同时在各种活动中培养学生的观察、实验、交流、运用科学方法的能力，并且在活动中培养合作精神，既要敢于发表自己的意见，又要善于倾听别人的意见。实现这种方式的科学教育的途径应该是多种多样的。它体现着大教育的思想，即把学校、社会、家庭相结合。随着教育技术的发展以及网络时代的来临，学校教育的界限正在模糊。因为各种媒体发挥着强大的影响力，因特网更是风光无限，使世界更精彩。各种社会团体、场馆也在成为教育的重要力量。科学教育改革迫切需要探索如何有效地全面提高学生科学素养的途径，它不仅仅局限在学校内部，而且是在大教育的范畴内实现有效的科学教育，这对我们的研究是一个契机。

　　2、活动课程理论兴起的影响。70 年代以后，随着终身教育思想的普及和教育心理学的发展，活动课程被赋予了新的涵义。人们逐渐认识到人的发展是有机的、全面的。而这一目的仅仅靠学科知识的系统学习无法完成。活动课程理论尊重儿童的主体地位、重视儿童个性及实践能力的培养等特点重新受到人们的重视。80 年代概念重建派提出“个体 主体”，“个体 社会统合”的观点。他们推崇“个人意志”和“存在经验”，把活动作为课程的本质。这种理论认为学生是活动的主体、行为的主体，其活动的动力来自内部。教师是活动中的指导者。学习的目的在于人的自我发展与形成。90 年代在我国兴起了活动课程研究的热潮。活动课程所提出了很多观点，如强调学生的自主学习、强调学生的直接体验，强调学生的个性养成，这些观点都影响着我们的研究。

　　3、脑科学发展的启示。脑科学的研究重视人的全脑开发利用，重视动手与动脑的关系。动手活动可以促进人脑的发展已成为不争的事实。有些学者已经在尝试把脑科学研究结果作为课程设置的理论基础，更多地考虑学生的动手活动问题。这些理论的发展对我们的研究是一种启示。

　　在这种背景下，我们认为研究航海模型活动对青少年能力的培养非常必要。航海模型作为科技教育活动在我国已经有50 年的历史，深受广大青少年的喜爱。在50 年的发展历程中无数事例证明，航海模型活动对青少年的发展特别是能力的培养具有积极的促进作用。但是过去一直没有进行过系统的研究和实验，它究竟在哪些方面促进能力的发展？它是如何促进的？有什么理论依据和实验基础？这些都需要成系统的研究和数据的支持。本课题就是在这样的背景下提出，试图探讨航海模型活动在科学教育的新的理念下应如何开展，它有哪些途径和形式，如何提高青少年能力等等。

二、研究目标与理论依据

　　研究目标

　　　　1. 探索通过航海模型活动促进青少年能力发展
　　　　2. 探索航海模型活动有效的活动方式
　　　　3. 开发航海模型活动教材与器材

　　理论依据

　　1. 教学论的依据。
　　教学论研究表明学生掌握知识的过程是一个感性认识和理性认识相结合的过程。感性认识是对事物表面和外部特点的认识，是形成理性认识的重要基础。感性认识和经验是在学生主动参与，亲身经历的各种实践活动如观察、实验、制作等丰富多样的活动中得来的，学生在感性活动中取得的知识不仅是准确牢固的，而且也是比较全面深刻的。
　　当代教学论的研究还表明，技能形成的过程是学生合理运用知识解决各种实际问题和选择活动方式的过程，是一种知识转化为动作的结果。学生从书本上学习的东西只有在实际活动中反复练习和运用，才能转化为技能。 因此，学生参加科技活动，对于其知识的获得、技能的形成、能力的发展，创造精神的培养，学习兴趣的激发等都有密切关系。

　　2. 心理学依据
　　活动决定人的发展的观点
　　当代心理学研究成果表明，活动与人的心理形成和发展有着密不可分的直接联系。皮亚杰的发生认识论深刻地阐明了“活动”在儿童智慧、思维、认识发生、发展过程中所起的决定性作用。皮亚杰认为，人对客体的认识是从客体的活动开始的，思维，认识的发展过程就是在实践活动中主体对客体的认识结构不断建构的过程。在皮亚杰看来，人的思维智慧实际上就是人的外部操作活动内化的结果。没有儿童大量的外部活动，就不会有儿童思维和智慧的发展。
　　现代心理学着眼于人的整体性和现实性发展，他们认为：
　　人脑是心理活动的器官，而人的心理器官及其功能的形成具有人类的共同特征，是人类进化与发展的结果。客观世界是人类心理活动的来源。也就是说，人的心理活动不是“纯精神”的活动，而是人脑对客观世界的反映。人的自我尝试将其自身及其活动也作为心理活动的对象。由于每一个人的先天遗传素质和后天生活环境的差异性，每一个人的心理活动的源泉对象及活动方式都是不相同的，所形成的心理活动的特征也是有个性的。
　　布鲁纳的认知结构理论认为，人们认识世界主要有三种表征系统： 动作表征、肖像表征和符号—即通过动作或行动、肖像或影象，以及符号来认识事物。这种系统在人的认识发展中都有其独特的价值，不可相互取代。这一研究成果从另一侧面反映出动作及其操作活动在学生认知发展中的重要性。
　　前苏联心理学家列昂节夫以马克思主义的活动理论为指导，全面深入地探讨了对象性的实践。活动在人的意识、心理以及个性形成中的作用。列昂节夫认为，人的内部心理活动起源于外部实践活动，人的意识、内部心理过程不是主体外部实践活动的内化，甚至像人的个性这样复杂的心理构成，也是从活动中产生的。
　　这些研究成果充分揭示了活动与人的发展的内在关系，证实了外部实践活动在人的思维、意识个性形成发展中所起的重要作用。

　　3. 科学教育的理论基础
　　科学本身是一种探索真理的活动。它强调学生的亲自参与，强调实践活动。学生在科学实践活动中是将一般智力转化为实际的能力。在科学活动中学生培养了兴趣，体验到成功的喜悦并形成学生的自信。
　　在科学教育中强调科学技术与社会的结合。通过学习科学，学生要理解科学和技术在社会中的作用和科学技术在解决社会问题时的局限性。航海模型活动是一种综合活动，在活动中学生可以学习历史、军事、地理、海洋、航海、船舶技术等多方面的知识，它涉及到许多技术、技能和社会问题，因此是科学教育中贯穿STS教育思想的方法和途径。

三、研究方法

　　本课题采用多种研究方法，使之有机地结合起来。其中包括： 文献研究、调查研究、实验研究及个案研究等。其中以实验研究为主。

　　实验假设为：
　　1、开展航海模型活动能够提高学生对科学的兴趣，正确学生的学习动机、激发学习兴趣。
　　2、航海模型活动能促进学生能力的培养。包括： 观察力、创造力、使用工具的能力、自理能力、认知能力、动手操作能力。

　　实验原则：
　　航海模型活动不同于学科课程，它是学生自主学习的过程，也是一个更多于实践的过程，不以理论知识的传授为主。学生在航海模型的制作过程中，通过自己亲自动手制作和操纵来掌握和体会各种要领，从而锻炼各种能力。航海模型活动又是学生获得直接经验的过程，其所有知识的获得、能力的养成以及态度行为的改变都是建立在学生直接经验的基础上。因此决定了航海模型活动的实验原则为：
　　1. 自主性原则
　　学生在航海模型活动中是一种自主的学习过程，而非传统教学中以教师为主的学习过程。在实验中教师应给学生充分的自由，允许他们自由活动、自由创造、允许他们异想天开。只有这样学生才能真正地做到自主地学习。
　　2. 实践性原则
　　航海模型活动的主要特征在于它是一种以实践为主体的活动。在航海模型活动中最重要的是学生对活动的亲自参与，而且是一个不断探索的过程、不断尝试的过程、不断创造的过程。学生在亲自实践中通过探索，尝试方法和途径，经历错误和失败，体验学习的全过程，并掌握技能、体验情绪，从而使个性得到发展。
　　3. 综合性原则
　　航海模型活动本身是一个综合性的活动，在知识领域它是跨学科的。在能力领域培养的是学生的综合能力，它需要学生在活动中注意观察，富有想象力、创造力。同时在活动中还需要学生克服困难，彼此团结合作，促进学生个性品质的发展。所有这些都是在活动中完成的，它们成为一个有机的整体而不是彼此割裂。

四、研究内容与过程

　　1. 航海模型活动与青少年观察力的培养实验

　　结果表明：实验班与对比班实验前观察能力基本相当，不存在显著差异。对比班略高于实验班学生，可认为两个班学生总体水平相当。而后测数据表明，实验班学生观察能力的提高明显高于对比班，而对比班学生的观察能力无显著差异。

　　2. 航海模型活动与青少年创造思维的培养的实验研究

　　这一实验由广州市荔湾区沙面小学、浙江省慈溪市横河镇中心初中、安徽省芜湖市王家巷小学、安徽省芜湖市绿影小学承担。
　　实验方法： 选择实验组和控制组对比实验研究。（1）通过北师大的《创造性思维练习》进行前、后测。评定学生思维的流畅性、变通性和独创性。（2）通过制作船模时学生的表现评定思维的创造性。
　　实验结果：
　　1) 实验班与控制班实验前后的创造思维能力的变化

　　2) 实验组与控制组创造性思维测验对比

　　3) 学生在海模制作活动中的创造性思维的发展情况

　　3．航海模型活动与青少年认知能力的培养实验研究

　　此项实验由武汉市洪山区李桥小学、衡阳市铁路一中、芜湖市环城西路小学承担。
　　实验采取实验班和控制班的对比研究。
　　实验过程：
　　实验分为三个阶段：（1）建立学生档案；前测，对学生进行激励教育。（2）组织学生学习，掌握海模基础知识，熟练使用海模制作工具，快速准确地识图并制作，培养学生的观察、记忆和思维能力。（3）在已有知识及经验的基础上，能自己发挥想象，去创造出航海模型。学生写出创造心得，以及认识到还有哪些待解决的问题。
　　实验结果： 实验测试用的是认知能力调查问卷，认知能力培养综合评价表、创造性思维练习。

第一学期实验班与对比班学生认知能力调查统计表

	强		中		弱
实验班	12	24%	30	60%	8	16%
控制班	13	26%	29	58%	8	16%

第一阶段后实验班与控制班学生认知能力调查统计表

	强		中		弱
实验班	20	40%	24	48%	6	16%
控制班	14	28%	28	56%	8	16%

　　从表1可以看出，参加实验的学生与控制班的学生在都未接触本实验活动时，基本上处于同一发展认知水平上，认知能力强、中、弱的学生人数基本持平，从表2可以看出经过一段时间的海模活动后，实验学生中认知能力得到提高的人数比例高于控制班学生。心理学认知论认为，学生的各种能力发展是建立在大量的外部活动基础上，实验学生在亲自观察、收集、记录、制作海模活动中获得的是大量的直接经验，而不是间接经验，是亲知而不是闻知，故他们在观察、记忆、思维等方面的能力发展明显比控制组学生更为有利，例如实验学生在进行海模活动后，大部分学生独立制作的船模外观精美、结构合理，而控制组只有少数学生能做得到，说明海模活动对青少年的认知能力发展有一定的促进作用。

表三 第三阶段后实验组学生与控制组学生认知能力调查统计

	强		中		弱
实验班	28	56%	19	38%	3	6%
控制班	16	32%	26	52%	8	16%

表四 第三阶段后的实验学生与控制组学生成绩变化统计表

	学习成绩上升		学习成绩无变化		学习成绩下降
实验班	38	76%	10	20%	2	4%
控制班	14	28%	23	46%	3	6%

　　第三阶段后，实验组学生的认知能力明显高于控制组。在海模活动中培养出来的认知能力也会迁移到其他学科的学习中去。通过对学生学习成绩的对比，发现实验组学生成绩上升的比例远大于控制组的学生，而成绩下降和不变化的人数却少于控制组。虽然航海模型活动与学生成绩的上升不是唯一的因果关系，但是实验组学生通过海模活动，记忆、思维能力得以提高，促进了其学习成绩的提高，反映出海模活动对学生认知能力提高的重要性。

　　4. 航海模型活动与动手能力的培养实验研究

　　这项实验研究由武汉市洪山区鲁巷小学、武汉市街道口小学、北京市双榆树中学、上海市华东师大一附中承担。
　　三个学校的侧重点各有不同，鲁巷小学注重培养学生的动手操作方式和动手操作能力，包括动手操作的灵活性、迅速性、准确性和协调性。双榆树中学注重的是工具使用技能的培养。华东师大一附中侧重的是动手能力的培养。街道口小学侧重学生自立能力的培养。
　　航海模型活动本身是一个综合性的实践活动，其中最突出的特点是学生的亲自动手操作。在这种实际操作中学生提高了动手能力是毋庸置疑的。在实验中各个学校都注意到了学生动手能力的迁移。学生在航海模型活动中培养起来的动手能力，会迁移到学生的日常生活中去，提高了学生解决日常生活中事件的能力，进而提高了学生的自理能力。

　　5. 航海模型活动与幼儿科技兴趣的培养

五、研究的主要成效

　　1. 从理论上对航海模型活动对青少年能力的影响进行了系统研究

　　航海模型活动开展50年以来，作为一个传统的科技活动项目，深受师生的喜爱。但是从未在教育理论上对其进行系统研究。这次列为“中小幼科技教育”课题的子课题，促使我们在理论上对航海模型活动进行探讨。我们的主要观点如下：

　　(1) 航海模型活动具有实践性、综合性、趣味性、挑战性等特点

　　实践性
　　航海模型活动最突出的特点在于的它的实践性。它是一种需要学生亲自动手操作的活动，是一个亲自实践的过程。这一特点，使它成为一种很好的学科课程的补充形式。学科课程过去比较强调知识的系统性，虽然在新的教育观念中也强调课程的活动性，重视活动在培养人的全面发展中的作用，但受诸多因素的影响这种观念真正落实在课堂教学中还是有很多差距的。在这种情况下，活动就成为学科课程的必要补充，就能为学生提供更广阔的发展空间，让学生通过自己的探索，自己发现，自己获得各种学习的结果，具有促使学生全面发展的独特功能。特别是在学生个性的培养上具有学科课程无法比拟的优势。
实践性，或者说在做中学，这正是科学教育改革的方向。让学生在做中学，在直接经验的获得中体验探索的过程，这种过程更接近于科学家探索自然的过程。它同时也体现了学生在学习中的主体性，让学生自主地学习，使学生学会学习。正是由于航海模型活动的这一特点，使它与传统的学科课程形成互补，成为长久以来一直受学校、学生欢迎的科技活动。

　　综合性
　　航海模型活动的另一特点是综合性。它的综合性体现在（1）知识的跨学科性。在讲舰船知识时既涉及到历史、地理、海洋、物理等方面的知识，又涉及到技术工艺方面的知识，因此它不是现有的任何学科课程所能涵盖的，具有明显的跨学科性。（2）能力的综合性。在进行航海模型制作时，需要学生具有观察能力、创新能力、与人交流合作的能力、使用工具的能力等等。这些能力不是分裂开的，它在学生参与航海模型活动中得到了整体提高。（3）对学生培养的全面性。在航海模型活动中，学生不仅掌握了知识，培养了能力，更重要的是对学生个性品质的培养。它在对学生的态度（关心、参与、进取）、意志养成方面优于学科课程。也正是这种优势使它能长久不衰，并且由于与新的课程观念的吻合会在今后发挥更大的作用。

　　趣味性
　　如果说从教育功能上航海模型活动由于它具有活动课的性质而与传统的学科课程形成互补，那么对学生来说最吸引他们的还是航海模型活动的趣味性和挑战性。航海模型活动具有很强的趣味性，它使学生产生愉悦感，整个过程会充满乐趣。各种不同材质的模型制作又使它具有阶梯性，使学生从简单到复杂，不仅仅是操作技能的由简至繁，也是思维发展的由低到高的过程。它的挑战性有两个方面，一是战胜自我，体验成功的喜悦，培养学生的自信心。二是参与竞争，培养学生的进取心。航海模型活动的形式之一是它同时也是一个竞赛项目，学生在参加各种级别的竞赛中要有更高、更强的精神，也要有团队精神，锻炼了学生的意志。航海模型活动的实践性、综合性、趣味性和挑战性为学生的发展提供了一个广阔的、多角度的丰富发展空间。

　　(2) 航海模型活动的教学原则

　　自主性教学原则
　　根据自主性原则，航海模型活动的教学主要以学生自己的探索为主，教师辅导为辅。教师是指导者，而不仅仅是传授者和训练者，应给学生充分的自由，给学生更宽松的环境和空间，让他们自主地学习，使他们学会学习。

　　实践性原则
　　航海模型活动是一个实践性很强的活动，更多地倾向直接经验的获得，这是认识活动的一个重要方面。这种实践的教学过程如果对其不加约束也很难最大限度地发挥预期教育功能。因此这种实践性的活动应该遵循教学规律，应该是一个探索、尝试和创造的过程。学生在这一过程中，体验到思维的发展、态度的转变、情绪的变化等等，使学生在这些亲自体验中成长。

　　综合性原则
　　航海模型活动是一个综合性的活动，因此它在教学中也需要体现出综合性的原则。就某一课程的目标来说它可能是有所侧重的，但它所培养的是学生的综合能力和个性的全面发展。

　　过程性原则
　　科学教育改革的重要方面是从对结果的关注转向了对过程的关注。实际上航海模型活动在作为一种教育活动时它的过程比结果更重要。无论学生是否能将船模做得好，只要他参与了这一活动，就会在活动中体验到各种态度、情感的变化，就会需要解决如何与人交流、合作，自己如何面对挫折和失败等。学生正是在这种过程体验中发生了变化，逐步地成长。而模型制作和比赛的结果仅仅是这项活动中的部分内容。

　　开放性原则
　　航海模型活动不同于传统课程的模式，它的优势在于为学生提供宽松、自由、发展空间大的教学环境。在这一活动中，学生不受固定常规影响，鼓励求新求异、大胆革新，它的教学应该是开放的--形式的开放、内容的开放和对学生要求的开放。

　　(3) 航海模型活动的内容与形式

　　航海模型活动的内容主要有三类：（1）体现STS精神的海洋、舰船、军事、地理等综合性知识的普及活动。（2）以探索为主的船模制作与操纵活动。（3）以竞争、合作为主的竞赛活动。
形式：个人辅导及制作、小组活动、班级授课及课外活动（含家庭、社区）

　　(4) 航海模型活动的评价

　　2. 探索了进行航海模型活动的有效途径

　　航海模型活动一直作为科技活动在中小学和少年宫、科技馆广泛开展。随着对它的教育功能的重新认识，有必要进一步探讨航海模型活动的有效途径。我们认为航海模型活动所具有的特点使它能够成为：

　　学校教育的一部分
　　航海模型活动不仅仅作为一种课外活动，而且可以作为学校教育的有机部分。充分发挥它在育人方面的优势。它可以面向全体学生，作为学科课程的补充。在我们的一些实验学校中就尝试了面向全体学生开展航海模型活动，它就像其他教学活动一样成为教育的一种载体，这种做法取得了良好的成效。

　　面向全体学生
　　面向全体学生的航海模型活动更要突出它的教育功能。它在学校中的教育形式可以是：
①营造科技氛围，作为学校科普宣传园地的一部分内容。海洋、舰船对学生充满了诱惑，它可以激发学生的兴趣，而这种兴趣最终又会迁移到对科技的兴趣上来。在我们的实验中很多学校都对此进行了研究，结果显示航海模型活动极大地提高了学生对科技的兴趣，因此它是学校中进行科普教育的好形式和好内容。
②开展专题活动。随着课程改革的深入，活动课程将占有一定的比例，而且课程的形式也更加多样化。航海模型活动可以作为专题活动开展，作为学科课程的补充，在教育功能方面互补。
③作为课程的一部分内容。航海模型活动也可以作为课程的一部分内容纳入正式课程中。根据航海模型活动的特点，我们认为它可以作为科学课、劳技课、活动课、综合实践课的内容，在我们的实验学校中目前正是这样操作的，证明可行并且有效。

　　面向部分学生
　　航海模型活动在作为一种兴趣和竞赛活动时需要学生具有比较强的动手操作能力，从学生的兴趣爱好和个性特点来看，它也可以面向部分有爱好有特长的学生。其形式可以是学生课外兴趣小组，科技小组等。

　　社会教育的一部分
　　航海模型活动也可以是社会教育的一部分。实际上随着大教育观念的发展，学校教育与社会教育的界限正在模糊，传统的划分方式也将随之改变。我们姑且按照原有的方式划分，航海模型活动在社会教育中可以在下列地方开展：科技馆、科技辅导站、少年宫、俱乐部（包括社区的活动俱乐部）。

　　各级竞赛
　　航海模型活动的另一特征是它也是一种体育活动，因此竞赛是其有效的活动形式。每年在各地举办的不同竞赛活动，为学生一展身手提供了机会。这种竞赛活动也促进了学校和各科技场馆开展航海模型活动的热情。

　　3. 开发了航海模型活动的教材

　　本课题研究的另一项重要成果是开发了一套航海模型活动指导教材。过去航海模型活动一直没有规范系统的教材，在我们的实验研究中根据学校开展航海模型活动的需要，根据新的科学教育理论和活动课程理论，开发了一套新的航海模型活动教材。这套教材体现了科学课程和活动课程的原则、内容的综合性，形式的实践性，教学的开放性和互动性。该教材由浅入深，在操作要求上由简到繁，形成阶梯。教材是活动的载体，我们力求在教材的编写中能够体现让学生自主学习，参与整个过程，重视培养学生的态度、能力等方面。在版式上力求符合学生的心理特点。这套教材将对航海模型活动的开展起到积极的促进作用。

　　4. 培养了一批具有科研能力的骨干教师

六 、研究中存在的问题

　　我们的研究中比较困难的问题是教师缺乏研究的经验和必要的知识。因此使有些研究意图不能得到很好的贯彻。加强教师培训是搞好教育研究和改革的必要条件，在今后的研究中还应进一步加强这方面的工作。我们有必要探讨如何在教改实验中使研究者和实验者形成良好的互动关系，使研究取得更好的效果。
　　在今后的研究中我们应该进一步探讨活动方案的设计，使之能更好地体现科学教育的理念以及STS精神，还可以开发一些综合实践活动。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　王 素 执 笔
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2000年7月14日