索菲亚是一位忙碌的母亲,她向窗外望去,发现雨已经停了。她拿出了一份她在当地社区中心收到的关于雨的家庭科学活动,并迅速阅读了详细的说明。几分钟后,她和7岁的儿子安德烈(Andre)穿上雨靴,抓起一支粉笔,向外面走去。他们的街区里散布着水坑,安德烈跳了几个水坑,比较需要跳多少次才能清空这些水坑。
“看这两个水坑,”索菲亚指着阳光明媚的人行道中央,另一个在他们房子的阴凉处说。“你认为哪个会先消失?”安德烈想,然后指着第一个水坑。“为什么?她问道。他预测会有更多的人走过那个水坑,太阳会帮助它更快地干涸。“让我们看看你是不是对的,”索菲亚建议道。安德烈用粉笔勾勒出两个水坑的轮廓。
第二天,他们检查了水坑——一次是在早晨去公交车站的路上,另一次是在放学后。每一次,安德烈都画出越来越小的水坑轮廓,直到人行道中间的水坑完全消失。“我们是对的!安德烈说。他和他的母亲计划未来的调查,继续探索他们附近的水。
户外是学习科学的好地方。孩子们可以通过探索水坑和排水沟来发展他们对蒸发和水流的理解,通过观察鸟类和昆虫来研究动物行为,通过观察植物发芽、生长、开花和产生种子来了解生命周期。但是,许多生活在城市地区的孩子错过了户外所提供的丰富多样的科学学习机会。
父母、教育工作者和其他主要照顾者可能没有意识到,一小块草地、一棵树、去商店的步行都是观察自然、提出问题和进行实验以寻找答案的机会——所有这些都是关键的科学实践。利用这些机会为孩子们提供了接触重要环境科学概念的方法,将科学与现实世界联系起来,并建立了他们对日常现象的理解,例如为什么树叶从树上掉下来,雨在城市里流到哪里,以及城市动物如何找到庇护所。
城市科学探索和家庭娱乐的处方
不幸的是,在城市环境中的家庭往往认为户外不是一个丰富的探索环境,而仅仅是一个孩子们玩耍的地方,或者是一个建筑和另一个建筑之间无趣的空间(Aaron & Witt 2011)。在低收入的大都市社区尤其如此,那里很少有开放、维护良好的绿地。许多城市家庭不认为自然存在于城市环境中,不认为城市地区是他们可以进行基于自然的活动的地方,或者不认为在城市中有一种与自然互动的有意义的方式(Aaron & Witt 2011;Derr & Lance 2012)。即使是意识到城市环境中户外学习潜力的家庭和教育工作者也常常认为他们缺乏资源、知识、时间和空间来让孩子参与这些教育体验。
与自然隔绝不仅减少了科学探索的机会,还会对健康产生负面影响。被称为自然缺失症(Louv 2008),这种脱节与肥胖、哮喘、注意力障碍、自我调节能力差、自卑、焦虑和抑郁有关(Derr & Lance 2012;Flouri, Midouhas, & Joshi 2014;Christiana et al. 2017)。这些问题在城市地区的儿童中更为常见,特别是那些生活在资源不足社区的儿童。生活在城市环境中的年轻人压力也更常见(Razani et al. 2016)。然而,人们发现花时间在户外和大自然中可以调节儿童的压力水平(Flouri, Midouhas, & Joshi 2014)。
大都市地区的社区组织可以提供户外教育项目,鼓励家庭充分利用周围的自然环境,并从户外活动中获得教育和健康的益处。在城市地区,自然俱乐部、博物馆和当地公园部门等组织举办了一系列非正式的活动。研究表明,在指导下,参与这些项目的教育工作者和家长可以重新定义他们对户外的看法,并利用周围存在的学习机会(Flouri, Midouhas, & Joshi 2014)。
作为教育发展中心的研究人员,我们(和我们的几位同事)与WGBH的公共媒体制作人合作,更多地了解教育工作者和家庭在城市地区与6至9岁儿童进行积极的户外科学探索时所面临的挑战和机遇。我们的倡议,称为PLUM Rx:研究将积极的科学探索引入城市家庭的新途径,是一项为期三年的国家科学基金会资助的研究和开发努力,建立在PLUM LANDING的基础上,这是一个PBS KIDS项目,使用动画、游戏和实践活动来激励孩子们研究自然世界。
结果就是Plum Landing探索户外工具包,这是一个资源和支持的集合,旨在让城市环境中的儿童及其家庭参与有意义的户外科学体验。它有意解决阻碍教育工作者和父母让孩子到户外支持他们健康发展和学习的障碍。(该工具包可在pbskids.org/plumlanding/educators/toolkit.html)。
经验教训和实际策略
该工具包包括数字媒体(动画、真人视频和应用程序)、动手活动和支持材料,让有6至9岁孩子的家庭参与自然调查。Toolkit活动的目的是为为儿童开展课后项目的教育工作者、为家庭开展周末和夏季项目的教育工作者以及希望自己开展活动的家庭提供使用。
我们通过包括需求评估在内的迭代过程开发资源,随后是开发、测试和修订的多个阶段,我们与一系列社区组织合作,在放学后和周末为儿童和家庭提供节目。我们的形成性研究过程最终产生了关于如何支持城市环境中儿童和家庭的积极户外科学学习的知识。
在这里,我们提出了经验教训和实际策略,以解决阻止父母、教育工作者和社区组织支持城市社区儿童户外科学体验的各种限制。
访问
家庭户外科学探索的一些障碍包括父母不知道如何找到项目,以及无法获得提供想法的资源。家庭可能会认为资源太贵,合适的公园离家太远。教育工作者可能会觉得他们需要昂贵的高科技工具,比如望远镜来进行活动。
科学学习可以在家附近的户外空间进行。
我们鼓励教育工作者考虑户外区域,方便参与他们的计划的家庭。为了做到这一点,它有助于确定进行计划活动所需的户外环境类型,并寻找靠近公共交通工具的位置,在家庭居住的步行距离内,或在家庭经常访问的位置附近。
在我们的研究中,一位教育家在地铁站对面的海滩上进行了家庭活动。她知道很多家庭都使用这个地铁站附近的社区诊所,但她在附近找不到任何可以让某些活动可行的绿地。相反,海滩为家庭探索有关水和天气的话题提供了理想的环境。
另一位教育工作者想提供一个关于动植物的活动,所以她选择了一个小公园的树木繁茂的地区,步行就能到达一个公共汽车站。学校操场和学校附近的绿地也经常被教育工作者选择,为孩子们举办课外活动。在所有地点,我们都目睹了高出勤率和科学教学的证据。
当提供免费的、现成的科学活动时,家长们愿意也能够使用它们。
社区组织应该考虑向父母提供资源,要么作为教育工作者推动的项目的一部分,要么作为家庭单独的自我指导项目。在为自助计划设计活动或选择资源时,重要的是要记住,家庭几乎没有时间准备活动,户外空间也有限。为了最大限度地提高参与度,可以创建或选择不需要任何准备就可以实施的活动,并在离家很近的地方进行,例如在社区人行道、当地游乐场或小型城市公园。
例如,一个工具包活动涉及统计和比较城市特定区域的树木和汽车数量,然后计算是否有足够的树木来吸收被统计的汽车数量所产生的空气污染。(欲了解更多有关此活动的信息,请访问pbskids.org/plumlanding/educators/activities/more_trees_please_fam.html)。一对母女在去校车的路上就是这么做的——准备工作只是简单地阅读说明,在出门的时候抓起纸和铅笔。这位母亲利用了活动表中建议的后续问题,她与女儿关于空气污染和潜在解决方案的互动说明了易于使用的自我指导资源如何迅速将父母和其他照顾者转变为科学教师。
为了支持家庭,项目可以提供数字和非数字资源,促进儿童在家或在家附近进行科学活动。在开展活动之前,父母可以使用数字资源——例如视频、游戏或与活动主题相关的模拟——来让孩子对某个主题感兴趣,或者在完成活动后使用它们来加强学习。例如,作为动物交流活动的一部分,家庭可以选择一个互动工具,如鸟之歌英雄:每个人的歌曲学习游戏康奈尔鸟类学实验室(Cornell Lab of Ornithology)的这项研究让孩子们能够聆听、比较和识别鸟类的叫声(academy.allaboutbirds.org/bird-song-hero/).
具有常见功能的数字设备(手机、平板电脑),如秒表、指南针和相机,也可以支持学习。例如,使用手机的摄像头或录像机记录观察结果可能会鼓励孩子们搜索并仔细检查周围环境,以进一步发展他们对自然世界或科学现象的理解。作为工具包的一部分,我们开发的应用程序包括各种“任务”,促使家庭搜索城市环境的共同特征(树叶、松鼠、鸽子),并记录他们找到了多少,从而获得数字徽章。
非数字资源也以多种方式支持在家教学和学习。例如,事实卡或FAQs(常见问题)等工具可以为父母提供关于某个主题的背景信息,他们可以用来准备或作为活动的一部分。有了笔记本和蜡笔或彩色铅笔,孩子们就可以画出详细的图画和比较(就像博物学家做的那样),或者在去图书馆的时候记录下问题进行研究。
推广户外科学学习不需要昂贵的设备和用品。
当活动使用组织、教育工作者和家庭已经拥有的普通低成本或免费材料时,户外科学学习对教育者和家庭来说就变得可行了。例如,孩子可以
- 从水瓶里倒水,观察和比较水在可渗透的表面(草地、土壤)和更坚固的表面(路面)上的流动情况。
- 把叶子放在塑料三明治袋里进行检查蒸腾作用当水蒸气从叶子中流出时,袋子里形成的水滴可以让孩子们观察到植物是如何“出汗”的。
- 吹泡泡并沿着它们的路径来测试城市结构如何影响风的流动的预测。
- 举办一场蜜蜂比赛,模拟蜜蜂如何收集花粉和授粉。一群孩子(蜜蜂)在吃蜜蜂的鸟(孩子或成人)得到花粉之前赛跑把花粉送到花上!用小碗装满便利贴当花粉,两个盘子当花。
- 模拟种子荚如何爆炸传播种子。将一个泄气的气球包裹在厕纸管上,并在里面装满鸟食,这样就可以制作一个“种子爆破机”,让种子飞起来。把气球尽可能地往后拉,然后放开,看看种子能飞多远!
- 用画笔和水在阳光和背阴的人行道上作画,探索不同表面之间的蒸发和温度差异。
准备
许多家长和其他照顾者觉得他们缺乏与孩子一起进行户外科学活动的科学知识。教师可能在科学活动方面受过有限的培训或支持,同样也没有准备好为这些活动提供便利。
有简单一步一步的指导的活动最有希望有效地用于家庭。
我们了解到详细和结构良好的活动表的重要性,其中包括促进每个活动组成部分的程序,特别是对于那些与孩子一起促进活动的家长来说,这是自我指导计划的一部分。“我们中间的动物”是为父母和他们的孩子设计的活动表的一个例子。该表格使用清晰易懂的语言,包括学习目标(“大科学理念”)、所需材料以及准备和开展活动的步骤。
在我们的研究中,大多数家庭很少或根本没有使用这类专业教育活动的经验。活动表的详细程度和格式使科学概念更易于理解。家长们觉得自己已经做好了准备,自信地步入了教育者的角色,而不像他们必须遵循剧本;活动表也没有阻止家庭个性化的活动。
测试过我们资源早期版本的家长和教育工作者建议,这些材料表明了每个活动组件通常所需的时间和理想的天气条件,这两者现在都在活动表中指定。此外,他们的反馈显示,他们更喜欢通过体育活动游戏而不是解释来让孩子们接触科学概念,所以修订后的资源包含了更多的运动,让孩子和家庭在其中模拟焦点概念和现象。(前面描述的蜜蜂比赛热身活动就是一个例子。找到英语和西班牙语的活动表pbskids.org/plumlanding/educators/activities/pdf/WaggleDance_FFA_Eng_Span.pdf)。
来自家长和教育工作者的反馈也表示希望得到支持,以确保儿童将活动与这些概念联系起来;因此,修订后的活动表包含了家长或教育工作者在活动后提出的问题(和答案)。例如,在一次比较不同表面渗透性的活动后,可以引发思考和讨论的问题包括:“哪些坚硬的表面不吸水?”“为什么大量降雨会成为城镇的一个问题?”和“什么能把多余的水带出城市?”
视频通过引入话题和激发孩子们对科学思想的兴趣,减轻了教育工作者和家长的压力。
在我们的研究中,教育工作者在每个辅助活动开始时给孩子们播放一段简短的介绍视频。这个视频的目的有两个:它提供了一种介绍这个话题的方式,它让孩子们对在自己的社区探索这个话题感到兴奋。
例如,开展一项活动,让孩子们了解迁徙动物依赖于什么中途站点(提供食物、水和庇护所的栖息地),教育者首先播放了一段视频,视频中是一名护林员带着一群孩子在城市中徒步旅行,寻找动物可能居住的地方。在播放视频后,教育工作者提出了一系列问题,以引发一场简短的对话,内容包括生活在他们城市的动物、动物的当地栖息地,以及动物可能迁移到哪里以及为什么迁移。这是一个激励人心的过渡到活动的下一部分,在这个活动中,孩子们在他们的周围寻找中途停留的地点。
由于互联网上有大量免费的教育视频(参见下面的“视频资源”),社区组织的项目主管可以为类似的目的收集教育视频,可能会根据科学主题、儿童年龄或其他因素对视频进行分类。为教育工作者和家长提供方便的此类视频是一项相对低成本但具有巨大影响潜力的举措。此外,由于许多视频以简单而吸引人的方式呈现科学主题,它们可以减少教育工作者或家长在活动前必须做的背景调查和准备工作。
将科学融入游戏可以让科学概念更容易接近。
我们的活动旨在以一种体育活动、游戏式的方式整合科学。例如,一项活动的学习目标是教孩子们动物在栖息地中移动的不同方式(例如,飞行、跳跃、跳跃、奔跑、滑行、蹒跚),因为它们寻找食物、躲避捕食者和互动。这项活动包括一个游戏,孩子们在游戏中比赛,看他们的身体技能如何与他们附近的一些动物相抗衡。飞行员的孩子们亲身体会到,没有人能像蚱蜢那样跳20倍于体长的东西,也没有人能像郊狼那样以每小时45英里的速度奔跑。
另一项活动的目标是研究雨水如何与不同的城市表面相互作用。它涉及到一个受红色流浪者启发的游戏,在游戏中,孩子们扮演雨滴,试图穿过一排成年人,他们手牵着手,表现得像一个不透水的表面(路面),把手放下来,模拟一个透水的表面(草地)。游戏式的活动方式使科学概念和词汇易于理解、有趣和难忘;它还帮助教育工作者和家庭做好了促进这些活动的准备,即使他们缺乏专业的科学知识或经验。
时间和空间
家庭可能会觉得他们没有时间进行科学活动,并认为城市环境与科学探索不相容。许多教育工作者无法想象花时间准备科学活动。他们的户外空间有限,和家庭一样,他们认为城市环境不利于科学和自然活动。
模块化、灵活的活动使家长和教育工作者能够根据可用的时间选择组件。
在设计我们的活动时,我们决定创建内容和方法相关的模块化组件,这些组件可以组合在一起作为有意义和有凝聚力的体验,也可以作为独立的组件实现既定的学习目标。我们的活动包括一个介绍视频,一个热身活动,一个或两个主要活动,一个总结活动,和补充活动。
在我们的研究中,教育工作者和家长根据他们拥有的时间选择活动成分。即使有这种灵活性,他们也会根据需要缩短或延长活动。组织主管和教育工作者强调,如果在便利会议期间有额外的时间,或者如果预先选定的活动进行得不顺利,有一系列简短的活动组成部分可以“迅速”使用,这是有益的。下表显示了两个活动的模块化组件。
为小型城市空间提供活动有助于教育工作者和家庭意识到这些环境有利于户外科学探索。
教育工作者和家庭利用人行道、城市公园和当地游乐场,证明儿童和家庭可以在城市环境中成功地探索水、风、动物、植物和其他重要的科学主题。能够在短时间内进行很少准备的户外科学活动,并且在步行到家的距离内,对父母和教育工作者来说是高度激励的。“科学探索中常见的城市环境特征的使用”表格显示了教育工作者和家庭可以用来探索科学主题的城市环境的共同特征。
竞争的重点
家庭成员想要在娱乐、社交和互动活动中度过他们的空闲时间,而科学、健身和自然探索似乎不符合他们的要求。教育工作者感到压力,不得不专注于不包括户外科学在内的组织优先事项。
科学教学可以解决组织或家庭的各种优先事项。
在社区组织和寻求活动的家庭中,有一系列共同的目标,包括开展社交和有趣的活动,促进身体健康,让孩子参与学习。在我们的研究中,体育活动是儿童参与科学和在活动中整体兴奋的关键驱动因素;孩子们在严格的身体挑战中最投入,比如模仿动物运动,参加有时间限制的寻宝游戏,以及表演捕食者/猎物比赛。
在我们的研究中,体育活动是儿童参与科学的关键驱动力。
我们的活动被设计成模块化的,可以让教育工作者和家庭灵活地选择最符合他们自己优先考虑的活动组成部分,比如支持英语学习。利用可用的英语和西班牙语资源,教育工作者可以有策略地选择活动组件,以优化练习英语语言技能。例如,我们的研究包括一项活动,让孩子们研究为什么城市往往比周围地区更温暖。与双语学习者一起工作的教育工作者可以扩展这项活动,在最后花更多的时间通过讨论来复习关键词汇,给家庭提供有意义的机会来练习使用新的科学术语。
重新思考什么是可能的
促进户外科学探索以实现特定的学习目标对新的和经验丰富的教育工作者来说都是困难的,对父母或其他照顾者来说也可能是艰巨的。但是,当我们花时间开发或寻找资源,使科学内容更平易近人,包括背景信息,减少教育工作者和家长的准备时间,使用日常材料,并利用城市社区的共同特征,我们使教育工作者和家长更容易让孩子参与户外科学学习。
模块化的活动是社交的,有趣的,互动的,强调科学,身体健康和自然,使教育工作者和家庭能够同时实现多个优先事项。我们希望,我们在这里分享的经验教训和策略将帮助教育工作者、父母和社区组织将他们的城市社区视为可以为孩子们提供丰富多样的科学学习机会的地方
视频资源
PBS学习媒体:教育视频、录音和专业发展资料。https://whut.pbslearningmedia.org
WatchKnowLearn.org:免费K-12教育视频,按年龄和科目分类。www.watchknowlearn.org
参考文献
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