培養(yǎng)小學生科學精神與實踐創(chuàng)新核心素養(yǎng)的有效途徑

陳龍

2016年，教育部核心素養(yǎng)研究課題組發(fā)表的《中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)》提出：“中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)，以‘全面發(fā)展的人為核心，分為文化基礎、自主發(fā)展、社會參與三個方面，綜合表現為人文底蘊、科學精神、學會學習、健康生活、責任擔當、實踐創(chuàng)新六大素養(yǎng)。”

科學精神與實踐創(chuàng)新作為其中兩大核心素養(yǎng)，凸顯了當今世界，對于科學與創(chuàng)新的高度重視。但目前經濟欠發(fā)達地區(qū)科技教育硬件與師資條件均非常薄弱，如何在有限的社會資源和學科資源環(huán)境下，拓展培養(yǎng)學生科學精神與創(chuàng)新能力，成為經濟欠發(fā)達地區(qū)小學科技教育亟待解決的問題。本文根據筆者的教育實踐，探索了數種行之有效的途徑。

一、小學生科學精神與實踐創(chuàng)新核心素養(yǎng)培養(yǎng)現狀

我校地處廣東經濟欠發(fā)達地區(qū)，學校教學軟硬件與發(fā)達地區(qū)差距較大，作為經濟欠發(fā)達地區(qū)，我市的學生課外科學活動場所（如科技館等）欠缺，與珠三角經濟發(fā)達地區(qū)相比，學生不懂機器人課程、沒接觸過3D打印，不知如何進行科學創(chuàng)新，連科幻畫競賽，也難以獲得好的成績。學生科學精神和實踐創(chuàng)新能力弱，這樣的現狀，對于學生成長是非常危險的。

科學科課堂教學和學?？萍冀逃顒邮桥囵B(yǎng)學生科學精神與實踐創(chuàng)新能力的主體，如何在有限的社會資源和學科資源環(huán)境下，探索培養(yǎng)學生科學精神的有效途徑，成為經濟欠發(fā)達地區(qū)小學科技教育亟待解決的問題。

二、小學生科學精神與實踐創(chuàng)新核心素養(yǎng)培養(yǎng)實踐

兩年多來，針對如何培養(yǎng)學生科學精神和實踐創(chuàng)新兩個核心素養(yǎng)，筆者進行了一系列教育實踐，學?？萍冀逃畈_展，學生踴躍參加科技活動，取得了良好的效果。筆者所輔導的學生在各級各類科技競賽活動中榮獲國家級獎勵28人次，省級獎勵55人次，獲得國家知識產權局授予專利1人次;筆者先后獲得“廣東省優(yōu)秀科技輔導員”“全國青少年模擬飛行大賽優(yōu)秀輔導老師”等省級以上科技類榮譽稱號5個，學校先后被評為“廣東省青少年科技創(chuàng)新大賽優(yōu)秀組織單位”“廣東省青少年航空航天教育特色學校”。

兩年多來的實踐，筆者發(fā)現，通過以下途徑進行科技教育活動，可以有效地培養(yǎng)學生科學精神，提高學生實踐創(chuàng)新的能力。

（一）科學實驗教學是學生科學精神培養(yǎng)的基礎途徑

科學課設置的目的是培養(yǎng)學生養(yǎng)成學科學、用科學、愛科學的素養(yǎng)， 初步養(yǎng)成科學態(tài)度進行科研的習慣。實驗可以培養(yǎng)小學生求實的科學態(tài)度， 培養(yǎng)學生動手操作能力， 客觀分析問題的能力， 仔細觀察實驗現象能力， 收集整理優(yōu)化信息能力，建立圖表能力?？茖W課堂教學是學生科學精神培養(yǎng)的課內途徑，其中，科學實驗教學更是學生科學精神培養(yǎng)不可替代的基礎途徑?？茖W實驗教學對于學生良好科學研究習慣的養(yǎng)成、理性思維方式的形成具有不可替代的作用。

“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”。日常教學中，學科老師應盡可能讓學生分組實驗，創(chuàng)造實踐機會，小學科學分組實驗大多屬于驗證性實驗。課堂教學中重視實驗教學，學生通過親自動手實踐得出結論而不是用實驗視頻素材或PPT演示直接展示實驗過程和結果，可以使學生更好地了解科學探究方法，理解和掌握科學的基本原理，養(yǎng)成尊重事實和證據的基本態(tài)度，感受實驗的樂趣與魔力，從而培養(yǎng)學生大膽嘗試、積極尋求解決問題方法的精神。

例如：在教學五年級科學第二學期的《馬鈴薯在液體中的沉浮》一課時，我事先準備了實驗用的馬鈴薯、燒杯、酒精燈、玻璃棒等實驗材料，讓學生進行分組探究，在一次次不斷往液體中加入鹽的實驗過程中，學生深刻感受到了“只有達到一定濃度的液體，才能讓馬鈴薯浮起來”這一科學概念。這樣的感受，以及實驗過程中學生掌握的酒精燈、玻璃棒等實驗器材的基本操作方法，是單純的講授或視頻展示等教學手段所無法達到的。

（二）科學社團活動是學生科學精神拓展的有效途徑

科學精神是在科學家長期的科學探索活動中逐步磨煉形成的，是科學共同體在長期的發(fā)展歷程中，慢慢積淀而成的。它寓于科學探索活動之中，是從科學活動中提煉出來的，但并不是只有科學本身才產生科學精神?？茖W精神是多種因素融合在科學這樣的特殊活動中得到充分展現的。

除了常規(guī)課堂教學，我們發(fā)現，開展科學社團活動是學生科學精神拓展的有效途徑。2015年9月，我校在全校范圍內開展學生社團活動，為此我們專門開發(fā)了網上校本課程選課報名系統(tǒng)，在全校各年級中開設了“科學幻想畫”“科技制作”“模擬飛行”“科學實踐”“創(chuàng)意科技”“實驗百科”等多個涉及科技知識的班級社團課，讓孩子們根據自己的愛好或者特長自行選報，于每周三下午兩節(jié)連堂開展活動。在推進三階式科技教育的過程中，從顯微鏡下的生物到校園里的生物調查;從紙飛機如何飛得更遠到紙火箭的結構研究;從科學幻想畫到科學小論文的撰寫，學生從活動中學到了如何應用科學知識進行研究和創(chuàng)新的本領，為以后在各級青少年科技創(chuàng)新實踐能力賽事中摘金奪銀打下了堅實的基礎。

如何以新型課堂模式開展社團活動，經過不斷摸索實踐，我選擇了兩個方向進行突破。

1、延伸課堂探究活動，打通課內外知識壁壘

利用社團活動延伸課堂探究活動，解決課堂教學時間短暫和探究活動長期研究的矛盾。從校園生物大調查，到調查周邊的水環(huán)境;從種植養(yǎng)殖觀察活動，到參觀氣象臺，以實踐探究活動周期較長的社團活動，有效解決了課堂教學時間短難以實現教學目標的矛盾，對科學課教學起到良好的輔助作用。

2、科技創(chuàng)新課題研究活動，點燃學生創(chuàng)新實踐航燈

為了豐富探究內容，我先后引入廣東省青少年科技創(chuàng)新實踐挑戰(zhàn)賽項目、上海學生頭腦奧林匹克項目等，開展以學生為主體的小課題實踐研究活動，教師僅作為輔導員引導活動進程，由學生自主進行課題研究，每周或幾周圍繞一個課題進行研究競賽。小課題實踐研究開始之前，我會有意識地穿插進行科技創(chuàng)新講座，給孩子們傳授科技創(chuàng)新研究方法和技巧，點評小創(chuàng)意小發(fā)明作品，讓孩子們體會到實踐創(chuàng)新并不是一座高不可攀的山峰。孩子們自由組成小課題組，團結協(xié)作，解決每一個小課題中遇到的難題，撲克牌搭塔賽、紙橋承重賽、紙繩拉力賽、紙火箭遠準賽、紙飛機競距賽，每一次研究比賽都成了孩子們努力的新目標。隨著參加社團活動興趣高漲，學生在活動中發(fā)現問題并解決問題，創(chuàng)造性地完成各種課題研究任務，取得了豐碩的成果。

2015年11月，科學社團學生馮道焜、陳嘉圳同學參加廣東省青少年科技創(chuàng)新實踐能力挑戰(zhàn)賽，獲得冠軍（一等獎），黃湘元、江子林同學獲得第九名（一等獎）。2016年5月，科學社團學生陳爍霓同學的科技創(chuàng)新項目《一種可調式通用衣架收納架》獲得國家專利，榮獲湘橋區(qū)、潮州市青少年科技創(chuàng)新大賽一、二等獎，代表潮州市選送參加2017年廣東省第32屆青少年科技創(chuàng)新大賽，榮獲二等獎、專利申請獎。

（三）機器人創(chuàng)客教育是學生實踐探索能力發(fā)展的有效途徑

隨著科學技術的發(fā)展，機器人在各個領域的應用越來越廣泛。 機器人技術涉及多門學科，是世界強國重點發(fā)展的高新技術，也是一個國家科技發(fā)展水平和國民經濟現代化、信息化的重要標志。在 2012 版《全國中小學信息技術課程標準》中，機器人屬于小學信息技術課程的拓展模塊。

在基礎教育領域，機器人課程不僅是信息技術課程的拓展延伸模塊，也是創(chuàng)客課程的基礎模塊。機器人創(chuàng)客教育不僅僅是“機器人”組裝技巧的掌握和熟練運用，而且能引領學生掌握扎實的基礎知識，促進學生高級思維的發(fā)展。

長期以來，我市機器人創(chuàng)客教育因為昂貴的硬件設備和近乎空白的師資條件，長期難以開展。2017年，在學校領導的大力支持下，我們采購了樂高教育機器人器材和ARDIUNO開源硬件，邀請深圳大學潮州籍大學生創(chuàng)業(yè)項目團隊進行合作，在學生中開展機器人創(chuàng)客教育。

假期短暫的10天培訓活動中，我和孩子們一起聽課，共同學習，培訓后，我們利用每天放學后的短暫課余時間進行訓練。每天下午，孩子們總是準時來到機器人活動室，下課時間到了，孩子們還興趣濃厚，不肯結束活動，我切斷電源孩子們才不得已結束活動。節(jié)假日里，為了解決機器人問題，孩子們總是纏著要我開門加班，孩子們對機器人創(chuàng)客知識的渴望和熱情深深讓我感動。在訓練中，我更多地扮演一個旁觀者的角色，用我的成人思維偶爾提醒孩子們換一個角度思考，或者提醒注意某一個細節(jié)，而孩子們從零基礎到最后能夠熟練掌握機器人編程調試，完成任務的過程，就是機器人創(chuàng)客教育對于學生科學精神和邏輯思維能力的培養(yǎng)過程。

2017年5月，我校陳嘉圳，陳奕涵，馮道焜，孫煒藝同學代表潮州市首次參加廣東省教育廳舉辦的第15屆廣東省中小學電腦機器人活動FLL機器人挑戰(zhàn)賽，四名學生雖然只有兩個月的學習經歷，在設備嚴重落后的情況下，孩子們智慧應對，憑借簡單低成本搭建的機器人，在參賽的20個地市的21支代表隊中，奪得第11名和第14名的良好成績。隨后在汕頭市舉行的第17屆廣東省青少年機器人競賽FLL工程挑戰(zhàn)賽上，隊員們與全省17個地市的26支代表隊再決雌雄，獲得FLL工程挑戰(zhàn)賽銅牌。陳爍霓、廖澤愷同學獲得現場拼裝賽銅牌，張柏浠、陳科博、鄭烜帆同學參加創(chuàng)意機器人展示比賽獲得銀牌。實現了我校學生機器人創(chuàng)客賽事獲獎零的突破，也為全校孩子們打開了一扇精彩的機器人創(chuàng)客教育窗口。

進行機器人創(chuàng)客教育中，我發(fā)現，孩子們在一次一次失敗后，不斷調整程序、反復嘗試驗證機器人搭建方案、研究撰寫機器人研究報告的過程，更多地體現出活動鍛煉了孩子們的批判思維，提高了孩子們勇于探究的實踐創(chuàng)新能力，而這恰恰是常規(guī)科學課堂教學較為欠缺的。

（四）航空航天教育使學生踏上空天探究的更高途徑

2017年9月，為了開展青少年航空航天科普教育，填補我校航空科普空白，我校引入了青少年航模運動和模擬飛行運動，我負責青少年模擬飛行俱樂部教學，在學生中開展青少年模擬飛行訓練。

模擬飛行是利用專用的軟硬件設備，在計算機上模擬真實飛行及其各種要素的航空科技活動。在仿真飛行中，對空氣動力學、氣象學、地理環(huán)境、飛行控制系統(tǒng)、飛行電子系統(tǒng)、作戰(zhàn)飛行武器系統(tǒng)、地面飛行制導等進行仿真，并通過外部設備進行飛行仿真控制和飛行感覺反饋。通過學習，學生能夠豐富航空航天知識，促進校內文化課程的學習，提高思維敏捷性，培養(yǎng)手腦的協(xié)調能力和毅力，提高快速反應能力，同時提高科學素質，使學生從小就了解航空文化，培養(yǎng)航空情感，樹立航空志向。

作為航空知識門外漢的老師，活動中，我從最基本的航空知識和飛行原理學起，從基本的空氣動力學和飛行控制原理，到特技飛行動作要領和基本空戰(zhàn)戰(zhàn)術理論，孩子們如饑似渴，我與孩子們共同學習，共同提高，師生在學習訓練中互相促進，互相提高，取得了良好的效果。

2017年6月，我校選手代表潮州市參加第四屆廣東省青少年模擬飛行大賽，獲得團體競速賽季軍、金牌;個人競速賽銀牌兩枚、銅牌兩枚;個人航母起降賽銀牌兩枚、銅牌兩枚。2017年10月，我校派出四名同學代表廣東省參加全國青少年模擬飛行大賽，榮獲個人競速二等獎4項和個人航母起降賽二等獎4項。2018年4月，我校派出四名同學參加2018全國青少年模擬飛行精英賽，郭金榮同學榮獲個人空中技巧賽冠軍，陳洽宇、林潤鐸同學榮獲個人空中技巧賽第四、第五名。全隊榮獲團體編隊飛行賽季軍，雙機格斗對抗賽季軍。2018年6月，我校派出六名同學參加第五屆廣東省青少年模擬飛行大賽，奪得團體冠軍、個人航母起降賽亞軍、季軍等9金4銀3銅16枚獎牌。2018年10月，我校五名同學代表廣東省參加全國青少年模擬飛行大賽，再次奪得8銀3銅11枚獎牌的好成績。

三、結論與展望

回顧幾年來開展小學生科學精神和創(chuàng)新實踐核心素養(yǎng)培養(yǎng)歷程，我認為，科學課課堂教學和實驗教學是不可替代的基礎途徑;科學社團活動拓展延伸了課堂探究的深度和廣度，使學生學會了課題研究方法并形成批判質疑、勇于探究的良好特質;機器人創(chuàng)客教育是在前者基礎上，更注重學生實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng);青少年模擬飛行運動和航空航天科普教育活動，培養(yǎng)了學生對航空航天領域的興趣，為創(chuàng)新夢想插上翅膀。

兩年多來這一系列科技教育探索證明，以上途徑是成功且富有成效的。但如何在更大范圍培養(yǎng)學生的科學精神和實踐創(chuàng)新核心素養(yǎng)，仍需進行不斷探索研究。目前，在學校領導的大力支持下，我承擔了學?？苿?chuàng)名師工作坊的主持人工作，擔任學?，F代教育團隊帶頭人，如何將前期研究中發(fā)現的有效途徑加以拓寬，應用到全體學生的科學精神和實踐創(chuàng)新核心素養(yǎng)培養(yǎng)中來，正是以后迫切重要的任務。

【作者單位：潮州市湘橋區(qū)實驗學校廣東】