顏源 李冬梅 宋艷紅 于杏林
面對(duì)未來(lái)瞬息萬(wàn)變的世界,掌握了科學(xué)的思想與方法就拿到了解決未知問(wèn)題的“金鑰匙”。進(jìn)入“十四五”,科技和人才競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈,科技界和教育界已經(jīng)充分認(rèn)識(shí)到,培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才是科技強(qiáng)國(guó)的重要組成部分,進(jìn)一步提高科技教育水平迫在眉睫。
少年興則科技興,少年強(qiáng)則國(guó)家強(qiáng)。加強(qiáng)青少年科技能力培養(yǎng)工作,挖掘和培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才是時(shí)代的要求、歷史的重托、人民的期望。面向未來(lái),科技教育如何創(chuàng)新形式,豐富內(nèi)容,以引起學(xué)生興趣?如何強(qiáng)化科技教育師資隊(duì)伍建設(shè),以提升科技教育教學(xué)質(zhì)量?此次《教育家》線上圓桌論壇,我們邀請(qǐng)多位一線中小學(xué)校長(zhǎng)就此話題獻(xiàn)言建策。
議題一? ? 科技教育如何創(chuàng)新形式,豐富內(nèi)容,以吸引學(xué)生興趣?
李晨輝:2021年6月3日,國(guó)務(wù)院出臺(tái)《全民科學(xué)素質(zhì)行動(dòng)規(guī)劃綱要(2021—2035年)》,再次提及基礎(chǔ)教育問(wèn)題,強(qiáng)調(diào)提高青少年科技素質(zhì)。我認(rèn)為,教育教學(xué)方式的改革必須遵循自身發(fā)展規(guī)律,結(jié)合學(xué)生發(fā)展特點(diǎn),所有教育內(nèi)容都必須抓住課程建設(shè)這一關(guān)鍵。中國(guó)教科院豐臺(tái)實(shí)驗(yàn)學(xué)校在課程建設(shè)方面便進(jìn)行了多方探究,走出了一條適合自身發(fā)展的教育改革路徑。
創(chuàng)新科技課程體系,強(qiáng)化課程育人功能,構(gòu)建“立人教育”課程體系。學(xué)校將弘揚(yáng)科學(xué)精神貫穿于育人全鏈條,堅(jiān)持立德樹(shù)人,實(shí)施“科學(xué)家精神進(jìn)校園”行動(dòng),將科學(xué)精神融入課堂教學(xué)和課外實(shí)踐活動(dòng),激勵(lì)青少年樹(shù)立投身建設(shè)世界科技強(qiáng)國(guó)的遠(yuǎn)大志向,培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)情懷,增強(qiáng)其社會(huì)責(zé)任感、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力,為學(xué)生的終身發(fā)展奠基,從而實(shí)現(xiàn)“立人教育”。在提高課堂教育水平方面,學(xué)校要推動(dòng)教學(xué)方式的變革,倡導(dǎo)啟發(fā)式、探究式、開(kāi)放式教學(xué),保護(hù)學(xué)生好奇心,激發(fā)學(xué)生的求知欲和想象力。此外,還應(yīng)完善初高中學(xué)段包括科學(xué)、數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物、通用技術(shù)、信息技術(shù)等學(xué)科在內(nèi)的學(xué)業(yè)水平考試和綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)制度,引導(dǎo)有創(chuàng)新潛質(zhì)的學(xué)生實(shí)現(xiàn)個(gè)性化發(fā)展。
改變傳統(tǒng)教學(xué)方式,實(shí)施項(xiàng)目化、問(wèn)題化教學(xué),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。興趣是最好的老師,大實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)就是要充分保護(hù)、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣??萍紕?chuàng)新的教學(xué)過(guò)程就是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、反思提升的過(guò)程,其以學(xué)生為主體,以問(wèn)題為導(dǎo)向,以研究項(xiàng)目為載體,注重學(xué)習(xí)過(guò)程與成果的科學(xué)性、可行性和創(chuàng)新性。從這些特征來(lái)看,“基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)”(Problem-Based Learning,簡(jiǎn)稱PBL)是最適于開(kāi)展科技創(chuàng)新教育的一種教學(xué)方式。理查德·阿蘭茲在《學(xué)會(huì)教學(xué)》一書中提到,PBL分為設(shè)計(jì)問(wèn)題、組織學(xué)習(xí)、呈現(xiàn)結(jié)果和反思過(guò)程四個(gè)環(huán)節(jié),其中,“問(wèn)題”作為線索貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程,將每個(gè)學(xué)習(xí)階段有機(jī)連接起來(lái),從而形成一個(gè)完整且有意義的學(xué)習(xí)過(guò)程。
科技創(chuàng)新的教學(xué)過(guò)程還具有跨學(xué)科、重實(shí)踐、重過(guò)程、重反思等特點(diǎn),因此,在教學(xué)過(guò)程中還可以融入STEAM教育、活動(dòng)課程等理念。STEAM教育強(qiáng)調(diào)多學(xué)科交叉融合,使教學(xué)集科學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)和動(dòng)手實(shí)踐于一體,讓學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際,學(xué)以致用,用以致學(xué),最終實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的目標(biāo)。活動(dòng)課程則是從學(xué)生的興趣和需要出發(fā),以學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ),由不同形式的一系列活動(dòng)組成的課程。
梁仲明:中國(guó)教科院荔灣實(shí)驗(yàn)學(xué)校(以下簡(jiǎn)稱“科?!保┡c國(guó)內(nèi)人工智能領(lǐng)域的優(yōu)秀教育企業(yè)合作,共同建設(shè)人工智能教育實(shí)驗(yàn)室,以讓學(xué)生零距離地體驗(yàn)現(xiàn)代先進(jìn)科技的魅力,提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。建校三年來(lái),科校進(jìn)行了多方嘗試與實(shí)踐——
首先是建立體驗(yàn)式的物聯(lián)網(wǎng)智慧教育實(shí)訓(xùn)室,以人工智能教育應(yīng)用場(chǎng)景激發(fā)學(xué)生探索科學(xué)的興趣。第一種是智能家居實(shí)訓(xùn)室,其以現(xiàn)實(shí)家居智能化概念為依托,真實(shí)布景,并集成智能燈光系統(tǒng)、智能音響系統(tǒng)、智能空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、智能監(jiān)控系統(tǒng)等,讓學(xué)生真真切切地感受物聯(lián)網(wǎng)智能家居。第二種是智能農(nóng)業(yè)實(shí)訓(xùn)室,其主要將物聯(lián)網(wǎng)典型部件運(yùn)用于植物生長(zhǎng)環(huán)境的監(jiān)測(cè)和調(diào)控,模擬營(yíng)造出適合植物生長(zhǎng)的氣候環(huán)境,并對(duì)種植區(qū)進(jìn)行自動(dòng)灌溉、自動(dòng)降溫、自動(dòng)施肥、自動(dòng)噴藥等自動(dòng)控制。學(xué)校還借此豐富了校本勞動(dòng)教育課程,并取得了良好成效。
其次是推動(dòng)人工智能課程的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用,并將其作為提升學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的主渠道。課程是人工智能教育的靈魂,作為廣州市中小學(xué)人工智能課程實(shí)驗(yàn)校,科校通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)教材和教學(xué)裝備的二次開(kāi)發(fā),制定了“培養(yǎng)符合智能化社會(huì)需求、具備良好計(jì)算思維和編程能力的創(chuàng)新人才”的目標(biāo),設(shè)置了以教學(xué)機(jī)器人、人工智能開(kāi)源硬件及配套軟件為主的教學(xué)內(nèi)容,成為廣州市為數(shù)不多實(shí)現(xiàn)了三至八年級(jí)每周一節(jié)人工智能進(jìn)課堂的學(xué)校之一。2020年11月27日,科校師生參與了第二屆中國(guó)教科院激發(fā)活力促發(fā)展論壇,并進(jìn)行了“設(shè)計(jì)我的無(wú)人超市”教學(xué)示范公開(kāi)課的展示,引導(dǎo)學(xué)生們主動(dòng)思考,積極操作,創(chuàng)新設(shè)計(jì),為科學(xué)課程的改進(jìn)提供借鑒。
最后是創(chuàng)設(shè)人工智能教育交流平臺(tái),增強(qiáng)影響力。除以課程教學(xué)提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)之外,科校人工智能教育還走出課堂,連續(xù)兩年冠名舉辦荔灣區(qū)“科校杯”青少年人工智能交流評(píng)選活動(dòng)?;顒?dòng)中,全區(qū)中小學(xué)逾百名參賽選手齊聚科校,進(jìn)行AI創(chuàng)意大比拼。參與者基于對(duì)智能教育機(jī)器人的學(xué)習(xí)和實(shí)踐,拼裝機(jī)器人小車,并按照自動(dòng)行駛、路標(biāo)識(shí)別、自動(dòng)運(yùn)輸?shù)榷囗?xiàng)任務(wù)的要求,編寫小車的自動(dòng)駕駛、智能導(dǎo)航技術(shù)等程序。由此,在開(kāi)展人工智能教育與跨學(xué)科學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,提高青少年的創(chuàng)新創(chuàng)造能力、實(shí)踐動(dòng)手能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
劉彥:我擔(dān)任校長(zhǎng)的兩所學(xué)校分處海淀、石景山兩地,兩個(gè)地區(qū)教育生態(tài)差異很大,發(fā)展各有特色。人大附中西山學(xué)校關(guān)于信息技術(shù)與教學(xué)深度融合的探索及課程實(shí)踐在北京甚至全國(guó)范圍內(nèi)都走在前列。經(jīng)過(guò)十年的探索,學(xué)?;凇?對(duì)1”數(shù)字化未來(lái)學(xué)習(xí)項(xiàng)目,建構(gòu)了“信息+”系列特色課程體系,以激發(fā)教師團(tuán)隊(duì)提升信息媒體素養(yǎng)的積極性,提高教學(xué)效率,也為學(xué)生創(chuàng)造學(xué)習(xí)和應(yīng)用信息技術(shù)的機(jī)會(huì),讓信息技術(shù)賦能學(xué)生學(xué)業(yè)發(fā)展和未來(lái)成長(zhǎng)。從課程設(shè)置來(lái)看,學(xué)校將信息技術(shù)課程模塊化,分為信息素養(yǎng)、編程素養(yǎng)和媒體素養(yǎng),并開(kāi)設(shè)“信息+數(shù)學(xué)”“信息+藝術(shù)”“信息+體育”“信息+勞技/通技”等課程。此外,學(xué)校還為學(xué)生鏈接多方資源,培訓(xùn)和指導(dǎo)學(xué)生參加信息技術(shù)學(xué)奧賽,為其未來(lái)的專業(yè)選擇和職業(yè)發(fā)展提供支持。
人大附中石景山學(xué)校是一所十二年一貫制學(xué)校,具有貫通培養(yǎng)的學(xué)制優(yōu)勢(shì)。學(xué)校以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為目標(biāo),建構(gòu)了“科技+”課程體系。目前,學(xué)校在開(kāi)設(shè)Python趣味編程、創(chuàng)意編程設(shè)計(jì)、化學(xué)魔術(shù)師的奇幻世界、玩轉(zhuǎn)物理、自動(dòng)駕駛這五大科技實(shí)踐類課程的基礎(chǔ)上,拓展科技課程所覆蓋的學(xué)部和課程類型,打造從小學(xué)至高中全覆蓋、有梯度的科技類課程體系。學(xué)校還開(kāi)展貫穿小、初、高學(xué)段的科技節(jié),讓學(xué)生在沉浸式科技教育中培養(yǎng)科學(xué)興趣,提升科學(xué)素養(yǎng),進(jìn)而形成科學(xué)的世界觀和方法論。
為了充分激發(fā)學(xué)生對(duì)科技的好奇心、求知欲,調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性,學(xué)校在科技教育課程的形式和內(nèi)容上進(jìn)行多方探索與創(chuàng)新,成效顯著。以教師編寫的小學(xué)“妙筆生花——3D打印筆立體涂鴉繪畫”科技教程為例,其從學(xué)生的興趣和生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā),圍繞三維世界體驗(yàn)、認(rèn)識(shí)3D打印筆、紙膜的制作、打印技巧等知識(shí)點(diǎn),設(shè)計(jì)了探究瘋狂動(dòng)物城、多樣化的交通工具、中國(guó)傳統(tǒng)文化精粹、實(shí)用工藝品等探究主題,通過(guò)多元化、趣味性活動(dòng),培養(yǎng)小學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新精神、合作精神,張揚(yáng)學(xué)生的個(gè)性,激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在潛能。
PBL(項(xiàng)目式學(xué)習(xí))包括問(wèn)題導(dǎo)入、團(tuán)隊(duì)合作與自主學(xué)習(xí)、教師指導(dǎo)、自我評(píng)價(jià)與小組評(píng)價(jià)幾個(gè)部分?!懊罟P生花——3d打印筆立體涂鴉繪畫教程”就是與PBL進(jìn)行融合的典型,學(xué)生可以在操作、探究、設(shè)計(jì)、創(chuàng)作、反思的過(guò)程中進(jìn)行體驗(yàn)、體悟、體認(rèn),在全身心參與的活動(dòng)中發(fā)現(xiàn)、分析和解決問(wèn)題,體驗(yàn)和感受生活,增強(qiáng)實(shí)踐創(chuàng)新能力。
王旭海:浙江省溫州市龍灣區(qū)實(shí)驗(yàn)中學(xué)通過(guò)以下四個(gè)途徑提高學(xué)生科技創(chuàng)新能力——
以微項(xiàng)目化學(xué)習(xí)豐富作業(yè)形式。學(xué)校倡導(dǎo)的微項(xiàng)目化教學(xué)是以問(wèn)題為基礎(chǔ),以學(xué)生為中心,把學(xué)習(xí)過(guò)程置于復(fù)雜的、有意義的案例情境,讓學(xué)生自主合作解決問(wèn)題的自我導(dǎo)向式教學(xué)方式。由此形成的項(xiàng)目性作業(yè)是學(xué)校的一大特色。學(xué)校將課本知識(shí)進(jìn)行有效拓展,并將其按難度分為體驗(yàn)型作業(yè)、應(yīng)用型作業(yè)、項(xiàng)目型作業(yè)三類。每逢寒暑假,學(xué)校便以備課組為單位開(kāi)展綜合實(shí)踐活動(dòng)。此外,教師在進(jìn)行作業(yè)評(píng)價(jià)時(shí),也會(huì)挖掘新穎的課題來(lái)引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行深度研究。比如,七年級(jí)舉行“細(xì)胞模型設(shè)計(jì)評(píng)比”大賽,八年級(jí)組織“自制過(guò)濾器”活動(dòng),學(xué)生全員參與,親自動(dòng)手,不僅深化學(xué)習(xí)了相關(guān)知識(shí)點(diǎn),還提高了創(chuàng)新與實(shí)踐能力。
以項(xiàng)目活動(dòng)落實(shí)校本課程。學(xué)校根據(jù)現(xiàn)有師資狀況、教學(xué)設(shè)施等發(fā)展實(shí)際,結(jié)合學(xué)生成長(zhǎng)特點(diǎn),分年級(jí)段開(kāi)設(shè)相應(yīng)拓展課程,比如“自釀溫州米酒”工作坊、“從河水到飲用水”工作坊、“水車狂想曲”工作坊等。項(xiàng)目式工作坊圍繞一個(gè)實(shí)踐主題,由學(xué)生共同參與,在實(shí)踐過(guò)程中相互溝通,自主思考,提出方案或規(guī)劃,討論方案的實(shí)施,共同完成項(xiàng)目。
開(kāi)發(fā)跨學(xué)科項(xiàng)目促學(xué)科融合。學(xué)校以STEAM教育為校本教研活動(dòng)的主題,基于STEAM項(xiàng)目的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)推動(dòng)學(xué)科融合,以學(xué)科的概念和原理為中心,通過(guò)學(xué)生自主探究的過(guò)程,獲得與現(xiàn)實(shí)生活有關(guān)且能付諸應(yīng)用的學(xué)習(xí)成果,形成新型探究性學(xué)習(xí)模式。比如,學(xué)校以“家庭智能掃地機(jī)的設(shè)計(jì)與制作”為主題組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐,學(xué)生們結(jié)合編程、產(chǎn)品的迭代,從模仿成品到改進(jìn)功能,既增強(qiáng)了動(dòng)手能力,又開(kāi)闊了視野。
借助科技節(jié)等形式展示學(xué)生成果??萍脊?jié)是龍灣區(qū)實(shí)驗(yàn)中學(xué)的傳統(tǒng)活動(dòng),自創(chuàng)辦以來(lái),每年舉行一次,今年已經(jīng)是第十六屆??萍脊?jié)內(nèi)容豐富,主要包括評(píng)選學(xué)生優(yōu)秀項(xiàng)目活動(dòng)成果和小論文、體驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)科技制作挑戰(zhàn)賽和百科知識(shí)游園競(jìng)賽等活動(dòng)。學(xué)校還通過(guò)展示學(xué)生優(yōu)秀作品鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行科技創(chuàng)新,比如,六名學(xué)生費(fèi)時(shí)一年合作設(shè)計(jì)出太陽(yáng)能水車,為此,學(xué)校于2021年6月25日專門舉行水車啟動(dòng)儀式,并進(jìn)行了全校直播,還將設(shè)計(jì)水車的學(xué)生與指導(dǎo)教師的名字刻在牌子上,作為永久的紀(jì)念,極大提高了學(xué)生的科技創(chuàng)新積極性。
吳勝軍:湖南省長(zhǎng)沙市長(zhǎng)郡芙蓉中學(xué)從校園文化建設(shè)、校本課程開(kāi)發(fā)、學(xué)科教學(xué)融合、科技活動(dòng)開(kāi)展四個(gè)方面著手,將科技教育真正融入學(xué)生的學(xué)習(xí)生活。
建設(shè)積極的校園文化,讓學(xué)生愛(ài)上科技。學(xué)校積極營(yíng)造科技創(chuàng)新氛圍,在校園建設(shè)院士廣場(chǎng),將“雜交水稻之父”袁隆平題字的“成材先成人”文化石立于廣場(chǎng)前,并將畢業(yè)于長(zhǎng)郡中學(xué)的14位院士雕像立于廣場(chǎng)兩側(cè),讓學(xué)生近距離領(lǐng)略院士風(fēng)采,學(xué)習(xí)院士勤鉆研、善思考的精神。同時(shí),學(xué)校利用校內(nèi)外宣傳展板、教學(xué)樓走廊等宣傳陣地,精心制作以科技創(chuàng)新為主題的宣傳物料,不定期舉行各類學(xué)生科技作品展,讓師生在潛移默化的環(huán)境中了解科學(xué)、尊重科學(xué)、崇尚科學(xué)。
開(kāi)發(fā)多樣的校本課程,豐富科技教育內(nèi)容。學(xué)校在按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)足、開(kāi)齊物理、化學(xué)、生物、地理等科學(xué)課程的同時(shí),還設(shè)置了不同層次的科技教育校本課程,以滿足不同學(xué)生的需要。例如,學(xué)校為七年級(jí)設(shè)置科技校本必修課程,教材選用學(xué)校自行編寫并出版的《青少年科創(chuàng)STEAM實(shí)踐》,要求七年級(jí)全體學(xué)生修習(xí)。對(duì)于科技興趣濃厚、學(xué)習(xí)主動(dòng)性強(qiáng)的學(xué)生,學(xué)校開(kāi)設(shè)多項(xiàng)校本選修課程,如0度催化劑科技社、DI創(chuàng)新思維、生物科普實(shí)踐、奇思妙想紙質(zhì)模型等,學(xué)生還可以到學(xué)校“未來(lái)科學(xué)家活動(dòng)中心”學(xué)習(xí),在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行學(xué)習(xí)與創(chuàng)新。
重構(gòu)課堂教學(xué)生態(tài),實(shí)現(xiàn)科技教育與全學(xué)科融合。學(xué)校創(chuàng)新以激發(fā)興趣、激活思維、自主學(xué)習(xí)、合作探究、聯(lián)系實(shí)際、創(chuàng)新應(yīng)用為核心的“激—探—?jiǎng)?chuàng)”教學(xué)模式,將科技創(chuàng)新與學(xué)科教學(xué)進(jìn)行深入融合。同時(shí),學(xué)校增加學(xué)生實(shí)驗(yàn)課的種類和數(shù)量,著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和動(dòng)手能力。比如,化學(xué)教研組以“初中化學(xué)疑難實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新與改進(jìn)”為主題開(kāi)展校內(nèi)微課題研究,數(shù)學(xué)教研組利用幾何畫板、數(shù)獨(dú)開(kāi)展教學(xué),地理教研組開(kāi)展制作手工地球儀、手繪校園平面圖等活動(dòng),幫助學(xué)生提高動(dòng)手能力。此外,學(xué)校還積極將知識(shí)產(chǎn)權(quán)教育與全學(xué)科進(jìn)行融合,如語(yǔ)文學(xué)科的著作權(quán)、美術(shù)學(xué)科的商標(biāo)設(shè)計(jì)等,開(kāi)闊學(xué)生視野。
開(kāi)展豐富的科技活動(dòng),促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。學(xué)校的科技活動(dòng)具有鮮明的學(xué)科特點(diǎn),如生物學(xué)科的生物模型與微景觀生態(tài)作品制作、物理學(xué)科的簡(jiǎn)單樂(lè)器制作、美術(shù)學(xué)科的手工屋和紙燈籠制作等。另外,許多綜合型活動(dòng)大大豐富了科技活動(dòng)內(nèi)容,如一年一度的科技節(jié)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)宣傳周、科學(xué)系列講座、科技主題班會(huì)、紙質(zhì)模型比賽、氣動(dòng)創(chuàng)意環(huán)保小車直線距離賽等。
徐雙蓮:浙江省浦江縣實(shí)驗(yàn)小學(xué)教育集團(tuán)力求做“有溫度的科技教育”,創(chuàng)新教育模式,提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。
推動(dòng)教育模式轉(zhuǎn)型——從“喂食”走向“覓食”。學(xué)校在科技教育方面探索出“小鬼約創(chuàng)”模式,將教學(xué)方式從“喂食”轉(zhuǎn)向“覓食”,從學(xué)生主體需要出發(fā),發(fā)揮其主觀能動(dòng)性。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下參與各種科技教育活動(dòng),在實(shí)踐中培養(yǎng)跨學(xué)科的多元思維、解決問(wèn)題的綜合能力,逐步學(xué)會(huì)創(chuàng)新和創(chuàng)造。
“小鬼約創(chuàng)”是學(xué)?!靶」碛屑s”的十約之一,后者立足德智體美勞五育并舉,構(gòu)建了“十約”主題活動(dòng)群。“小鬼約創(chuàng)”有師生約、生生約、親子約、社童約四種形式,學(xué)生認(rèn)領(lǐng)主題后,可通過(guò)當(dāng)面約、電話約、網(wǎng)絡(luò)約的方式邀約教師、同伴、家長(zhǎng)、專家,確定“主講人”和“參與對(duì)象”,形成共同體,開(kāi)展各種各樣的科技活動(dòng)。其中,校內(nèi)主要是走班制的社團(tuán)活動(dòng),校外則開(kāi)展各種微團(tuán)活動(dòng)。整個(gè)科技教育活動(dòng)以金字塔模式展開(kāi),塔底形成約創(chuàng)全員化,塔身推動(dòng)約創(chuàng)微團(tuán)化,塔尖則實(shí)現(xiàn)約創(chuàng)成果化。
更新情感與思維樣態(tài)——五育并舉+五育融合。學(xué)校在設(shè)計(jì)科技教育活動(dòng)時(shí),不能僅僅停留在就科技論科技的層面,應(yīng)該將立德、益智、育美、勞動(dòng)、健體等與科技融合,實(shí)現(xiàn)一舉多得。學(xué)校舉辦“創(chuàng)意物化節(jié)”,讓學(xué)生在活動(dòng)中創(chuàng)造富有意義的勞動(dòng)成果,增強(qiáng)各方面的能力。比如,為創(chuàng)造一個(gè)玩具,學(xué)生需要寫方案、選材料、量尺寸、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐制作、整體設(shè)計(jì)、審美考量,還要學(xué)習(xí)出售作品的宣傳技巧,體會(huì)勞動(dòng)創(chuàng)造財(cái)富的成就感。在這樣的場(chǎng)景下學(xué)習(xí),學(xué)生的思維是靈動(dòng)的,學(xué)習(xí)是充滿生命力和創(chuàng)造力的。因此,學(xué)校的科技教育要重視科學(xué)與人文、藝術(shù)、心理的融合,真正“以學(xué)生為中心”。
發(fā)揮非正式學(xué)習(xí)的重要作用——尋找“第三空間”??茖W(xué)教育還可以利用很多校外非正式學(xué)習(xí)的場(chǎng)所,即“第三空間”,主要有科技場(chǎng)館、公益組織(如社區(qū)科學(xué)俱樂(lè)部、大學(xué)實(shí)驗(yàn)室等)、大自然,以及其他社會(huì)場(chǎng)景和媒體資源。學(xué)校要高度重視校外科學(xué)教育,讓學(xué)生與家長(zhǎng)、教師、專家在豐富多樣的“第三空間”中開(kāi)展科技研究活動(dòng)。
姚琴:中國(guó)教育科學(xué)研究院杭州勝藍(lán)實(shí)驗(yàn)中學(xué)創(chuàng)辦于2006年,其始終以“科技創(chuàng)新賦能,點(diǎn)亮科學(xué)夢(mèng)想”為育人導(dǎo)向,不斷研究科技教育工作新內(nèi)核、新思路和新舉措,助推全?!翱萍?jí)粝搿钡膶?shí)現(xiàn)。
專業(yè)引領(lǐng),讓“領(lǐng)唱”強(qiáng)起來(lái)。一是向上接“天線”。學(xué)校借助中國(guó)教科院專家的力量,引領(lǐng)學(xué)??萍冀逃l(fā)展,聘請(qǐng)省、市、區(qū)各級(jí)科技教育專家擔(dān)任學(xué)校科技教育顧問(wèn),不定期來(lái)校指導(dǎo)。二是向前接地氣。學(xué)校以科技輔導(dǎo)員為骨干,要求全體科學(xué)、信息技術(shù)教師參與科技教育,還設(shè)立科技教育專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)、科技輔導(dǎo)員津貼,開(kāi)展科普信息化提升工程學(xué)習(xí)培訓(xùn),培養(yǎng)校本的、專業(yè)的科技教師。三是向外接生源??萍妓仞B(yǎng)的培育要從娃娃抓起,學(xué)校著眼中小銜接,一方面向?qū)诘男W(xué)輸送科技課程、科技活動(dòng),另一方面對(duì)接對(duì)口高中,讓科技特長(zhǎng)生提前感受高中的科技教育學(xué)習(xí)氛圍。
陣地多元,讓“唱臺(tái)”轉(zhuǎn)起來(lái)。一是“課內(nèi)+課外”。課內(nèi)設(shè)立科技課程,課外將科技教育融入實(shí)踐活動(dòng)。二是“室內(nèi)+室外”。室內(nèi)設(shè)有專門的科技教室,包括三模教室、FPV科技教室、創(chuàng)客夢(mèng)工廠·機(jī)器人、3D打印室等;室外有海模水池、體育館、操場(chǎng)等場(chǎng)地,均可用于科技課程教學(xué)和專項(xiàng)訓(xùn)練。三是“校內(nèi)+校外”。學(xué)校采取“走出去+請(qǐng)進(jìn)來(lái)”的科普方式,帶領(lǐng)學(xué)生參觀校外科技實(shí)踐基地、省科技館、各級(jí)青少年活動(dòng)中心等。在校內(nèi)開(kāi)展科普講座、科技展,承辦市、區(qū)級(jí)科技競(jìng)賽,將“流動(dòng)的科技館”引入學(xué)校,為學(xué)生提供直觀的科技體驗(yàn)。四是“線上+線下”。學(xué)校著力挖掘科技教育線上學(xué)習(xí)資源,如學(xué)習(xí)強(qiáng)國(guó)的科普中國(guó)欄目、果殼網(wǎng)、科普電影等,將線上與線下科技學(xué)習(xí)相結(jié)合。
活動(dòng)助力,讓“唱詞”亮起來(lái)。一是課程活動(dòng)。每天開(kāi)設(shè)科技課程,以“三模一電”為主要內(nèi)容,對(duì)電學(xué)、力學(xué)等科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行延伸,帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐操作,打造完整的課程體系,并配備自編教材。二是社團(tuán)活動(dòng)。每周開(kāi)展SPC科技社團(tuán)活動(dòng),著力培養(yǎng)崇尚Science(科學(xué))、重視Practice(實(shí)踐)、善于Cooperation(合作)的學(xué)生。三是主題活動(dòng)。每年舉辦主題科技節(jié),組織“雞蛋撞地球”、水火箭、模擬飛行等科技活動(dòng)。
尹慧紅:2018年,武漢市武昌區(qū)三道街小學(xué)圍繞四維核心素養(yǎng),開(kāi)展了以素養(yǎng)為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)目標(biāo)建設(shè)與設(shè)計(jì)的TOPS課程改革。改革以主題(Theme)、組織(Organize)、實(shí)踐(Practice)、分享(Share)四個(gè)單詞為關(guān)鍵詞,著眼于針對(duì)不同的主題,按照項(xiàng)目化方式進(jìn)行學(xué)習(xí)。
一是主題學(xué)習(xí)。在這一環(huán)節(jié),學(xué)生通過(guò)課本學(xué)習(xí)、網(wǎng)絡(luò)搜索等方式獲取大量學(xué)科知識(shí),并借助信息化手段了解其深層含義,掌握原理和規(guī)律。教師也依照課本目錄錄制每一課的微課資源,收集大量微信公眾號(hào)、抖音平臺(tái)上的相關(guān)資源,并將其分享到教育云平臺(tái),供學(xué)生自主學(xué)習(xí)。
二是實(shí)踐創(chuàng)作。學(xué)生在這一環(huán)節(jié)進(jìn)行作品創(chuàng)作,其中,一部分是手工制作,即用紙張、布料、塑料、木頭、金屬等材料進(jìn)行工藝品或小工具的制作;一部分是電子制作,即利用編程、開(kāi)源硬件、機(jī)器人、3D打印、激光切割等技術(shù),讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)物搭建和電路設(shè)計(jì),最終完成作品,體現(xiàn)了學(xué)校人工智能教育特色。
三是收獲分享。學(xué)生在這一環(huán)節(jié)開(kāi)展展評(píng)活動(dòng),學(xué)生利用Word海報(bào)、PPT幻燈片、Maka宣傳冊(cè)等多媒體工具展示成果,并對(duì)自己在活動(dòng)中的表現(xiàn)進(jìn)行自評(píng),對(duì)活動(dòng)中遇到的問(wèn)題進(jìn)行歸納分析,積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
例如,在“3D設(shè)計(jì)—橋梁”這一主題的學(xué)習(xí)活動(dòng)中,教師以六年級(jí)上冊(cè)《科學(xué)》“形狀與結(jié)構(gòu)”部分的知識(shí)為藍(lán)本,以“橋的形狀與結(jié)構(gòu)”一課為切入點(diǎn),分步驟進(jìn)行科技教學(xué)。第一步,讓學(xué)生自主學(xué)習(xí),了解武漢的各種橋梁名稱與結(jié)構(gòu)。第二步,學(xué)生選擇自己喜歡的橋梁類型,按小組分配學(xué)習(xí)任務(wù),并通過(guò)參觀橋梁博物館、實(shí)地調(diào)研、走訪專家、圖書館查閱、上網(wǎng)等方式搜集相關(guān)材料。第三步,教授通過(guò)實(shí)驗(yàn)揭示橋梁設(shè)計(jì)的原理。第四步,學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化作品的創(chuàng)作。為增強(qiáng)實(shí)踐活動(dòng)的高效性、培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度,教師首先安排學(xué)生在設(shè)計(jì)作業(yè)本上進(jìn)行草圖的繪制,之后利用彩紙完成橋梁的手工模型的制作,進(jìn)一步確保造型的美觀和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。最后,學(xué)生在123D Design軟件中進(jìn)行三維建模和成品打印,利用PLA材料完成3D模型作品的制作。第五步是分享環(huán)節(jié),教師引導(dǎo)學(xué)生將自己作品的原理、設(shè)計(jì)思想、規(guī)劃步驟、實(shí)施過(guò)程、最終成品和經(jīng)驗(yàn)反思等以文字、圖片、視頻等多種方式上傳到教育云班級(jí)學(xué)習(xí)空間。
朱全民:科技教育需要不斷創(chuàng)新教學(xué)模式,以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。湖南省長(zhǎng)沙市雅禮書院中學(xué)聚焦課堂,圍繞“有效教學(xué),高效課堂”這一中心課題,深入開(kāi)展理論和實(shí)踐研究,提煉出了“四步一體”的課堂教學(xué)模式。
情境導(dǎo)入——以景激情,吸引學(xué)生快速進(jìn)入學(xué)科殿堂。教學(xué)情境是一種特殊的教學(xué)環(huán)境,從時(shí)間維度來(lái)看,在上課鈴聲響過(guò)之后,能否讓學(xué)生的注意力迅速回到課堂是影響當(dāng)前課堂教學(xué)效率的重要因素。教育學(xué)和心理學(xué)研究表明,一堂課的第5到20分鐘為課堂教學(xué)的“黃金時(shí)段”,而課堂教學(xué)的前5分鐘為“思想的安頓和學(xué)科思維的轉(zhuǎn)換期”,是教學(xué)效率較低的時(shí)段。盡可能縮短這個(gè)低效時(shí)段,就要求教師實(shí)現(xiàn)課堂的高效激趣導(dǎo)入。為此,雅禮書院中學(xué)要求教師以“情”為經(jīng),以“境”為緯,通過(guò)各種生動(dòng)、具體的生活環(huán)境的創(chuàng)設(shè),拉近學(xué)科教學(xué)與學(xué)生現(xiàn)實(shí)生活的距離。
學(xué)導(dǎo)結(jié)合──高效課堂的重要一環(huán)?!皩W(xué)”指的是學(xué)生自覺(jué)主動(dòng)地學(xué),“導(dǎo)”是指教師有效、恰當(dāng)?shù)刂笇?dǎo)和點(diǎn)撥,二者有機(jī)結(jié)合才能真正實(shí)現(xiàn)高效的課堂教學(xué)。其中,“學(xué)”要注重自覺(jué)性、主動(dòng)性,使學(xué)生樂(lè)學(xué)、會(huì)學(xué)、學(xué)會(huì)。“導(dǎo)”要體現(xiàn)兩個(gè)理念:一是教師要做到教學(xué)內(nèi)容的問(wèn)題化、操作化、結(jié)構(gòu)化,將教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為問(wèn)題,培養(yǎng)學(xué)生問(wèn)題意識(shí),激發(fā)學(xué)生自主探究興趣,促進(jìn)合作交流;將教學(xué)內(nèi)容操作化,使“做”“想”“講”相結(jié)合,以“做”促進(jìn)“想”,以“講”梳理“想”,幫助學(xué)生內(nèi)化學(xué)習(xí)內(nèi)容;將教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化,加強(qiáng)學(xué)科整合,揭示內(nèi)容聯(lián)系,形成認(rèn)知結(jié)構(gòu)。二是問(wèn)題的設(shè)計(jì)要符合學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”,為學(xué)生思維能力的提高提供抓手。
探究深化──高效課堂的關(guān)鍵。它要求教師引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合已掌握的知識(shí),發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題,并進(jìn)行更深層次的探究和拓展,以增強(qiáng)學(xué)生的主動(dòng)探索意識(shí),提高學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力、遷移能力和創(chuàng)新能力。
總結(jié)反思──高效課堂教學(xué)中的“留白”。學(xué)校提倡每一堂課都要給學(xué)生留出一段時(shí)間,讓學(xué)生自主進(jìn)行歸納、總結(jié)和提煉,將教師的思路、方法內(nèi)化為自己的認(rèn)知。
議題二? ? 如何強(qiáng)化科技教育師資隊(duì)伍建設(shè),提升科技教育教學(xué)質(zhì)量?
黃仕友:科技學(xué)科教師作為教育的供給方,應(yīng)該滿足學(xué)生多樣化的科技學(xué)習(xí)需求,為學(xué)生的科技學(xué)習(xí)提供多樣化支持。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐,西南大學(xué)附屬中學(xué)逐漸形成了情感支持、方法支撐、過(guò)程指導(dǎo)、體系保障四位一體的科技學(xué)習(xí)多樣化支持體系。
情感支持是關(guān)鍵。實(shí)踐探索發(fā)現(xiàn),在考試壓力和趨懶避勤習(xí)慣的影響下,科技探索對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)往往意味著艱難、艱澀和生硬,科技活動(dòng)往往被學(xué)生看作學(xué)習(xí)的負(fù)擔(dān)而被排斥。為解決這一問(wèn)題,在情感支持方面,教師要充分尊重、相信、鼓勵(lì)學(xué)生,激發(fā)其參與科技活動(dòng)的積極性,幫助其增強(qiáng)“我想學(xué)科技知識(shí)”和“我想做科技活動(dòng)”的意愿,進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)科技知識(shí)與科技實(shí)踐的融合。
方法支撐是基礎(chǔ)。在科技多樣化學(xué)習(xí)過(guò)程中,學(xué)生的學(xué)習(xí)方式不盡相同,不同的學(xué)生對(duì)同一學(xué)習(xí)方式的掌握和應(yīng)用程度也有差異,教師要對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo),幫助學(xué)生掌握科技探究方法,為進(jìn)一步研究提供支撐。
過(guò)程指導(dǎo)是核心。學(xué)校的科技教育實(shí)踐主要通過(guò)“問(wèn)問(wèn)題”的方式進(jìn)行實(shí)施?!皢?wèn)問(wèn)題”是指在科技教育過(guò)程中,教師基于預(yù)設(shè)的問(wèn)題清單,提出符合學(xué)生當(dāng)前學(xué)習(xí)階段要求的具體問(wèn)題,通過(guò)“問(wèn)問(wèn)題”引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、提煉、分析、解答、反思問(wèn)題。學(xué)生在教師的引導(dǎo)下,通過(guò)一問(wèn)一答,學(xué)習(xí)科技知識(shí)、了解科技過(guò)程,學(xué)以致用,并逐漸形成愛(ài)科學(xué)、研科學(xué)的意識(shí)。
實(shí)踐體系是保障。學(xué)校對(duì)于科技知識(shí)體系的資源供給較為完善,但科技實(shí)踐方面還存在不足?;诖?,西南大學(xué)附屬中學(xué)在科技教育過(guò)程中,努力做到實(shí)踐體系的“四合”,即解決問(wèn)題與跨學(xué)科學(xué)習(xí)融合,課題(問(wèn)題)生成與情景整合,實(shí)施過(guò)程與實(shí)踐結(jié)合,實(shí)踐探索與社區(qū)資源聯(lián)合。將學(xué)生多樣化學(xué)習(xí)支持的供給作為實(shí)踐探索的重點(diǎn),突出科技教育的學(xué)以致用、知行合一。
科技學(xué)習(xí)多樣化激發(fā)了學(xué)生的興趣,增進(jìn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,加深了學(xué)生對(duì)自然的認(rèn)識(shí)與理解,深化了學(xué)生的社會(huì)體驗(yàn),增強(qiáng)了學(xué)生的社會(huì)實(shí)踐能力和社會(huì)責(zé)任意識(shí),豐富了學(xué)生的精神世界,切實(shí)推進(jìn)了學(xué)生德智體美勞的全面發(fā)展。當(dāng)然,我們深知,科技學(xué)習(xí)多樣化還面臨著很多困難,進(jìn)一步轉(zhuǎn)變觀念、加強(qiáng)實(shí)踐探索、不斷總結(jié)才能取得更大進(jìn)步。
鐘雅莉:教師承擔(dān)著挖掘?qū)W生潛能、發(fā)揮學(xué)生優(yōu)勢(shì)的責(zé)任,在青少年科技創(chuàng)新教育活動(dòng)中,也應(yīng)該特別關(guān)注學(xué)生的強(qiáng)項(xiàng)和創(chuàng)造性,采取有效方法強(qiáng)化學(xué)生優(yōu)勢(shì)智能,為培養(yǎng)科技創(chuàng)新后備人才服務(wù)。
一部分學(xué)生的優(yōu)勢(shì)智能較為突出,教師在指導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)時(shí)很容易發(fā)現(xiàn)。但在大多數(shù)情況下,學(xué)生優(yōu)勢(shì)智能的表現(xiàn)并不明顯,這就需要教師深入了解學(xué)生,并運(yùn)用一定的方式、方法進(jìn)行發(fā)掘。湖南省長(zhǎng)沙市芙蓉區(qū)育英西垅小學(xué)的科學(xué)教師們結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn),整理出一套包括觀察法、交流法、訪談法、量化法、示范法、情景法在內(nèi)的系統(tǒng)性方案,幫助教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生的優(yōu)勢(shì)智能。
當(dāng)教師對(duì)學(xué)生的優(yōu)勢(shì)智能有了較為充分的了解之后,便可以利用學(xué)生的優(yōu)勢(shì)智能,通過(guò)多種方法和途徑來(lái)培養(yǎng)科技創(chuàng)新后備人才。
一是提供有效素材,開(kāi)展合作學(xué)習(xí)。合作學(xué)習(xí)是創(chuàng)新活動(dòng)的重要途徑之一,在合作學(xué)習(xí)過(guò)程中,每個(gè)小組成員都要參與探究過(guò)程,取長(zhǎng)補(bǔ)短,共同提高。
二是利用自身強(qiáng)項(xiàng),做好角色定位??萍紕?chuàng)新活動(dòng)有不少項(xiàng)目都是由團(tuán)隊(duì)共同完成的,學(xué)生可根據(jù)自己的強(qiáng)項(xiàng)來(lái)選擇在團(tuán)隊(duì)中的角色,從而形成較為明確的分工。每個(gè)人都是團(tuán)隊(duì)中不可或缺的一員,這不僅利于團(tuán)隊(duì)協(xié)作,也有助于學(xué)生的個(gè)性發(fā)展。每個(gè)隊(duì)員有了清晰的自我定位后,在解決問(wèn)題、合作研究的過(guò)程中都會(huì)游刃有余。
三是鼓勵(lì)個(gè)性探究,提高思維水平。在輔導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新活動(dòng)的過(guò)程中,教師應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生從自身的優(yōu)勢(shì)智能出發(fā),多角度思考和解決問(wèn)題,針對(duì)同一個(gè)問(wèn)題,要引導(dǎo)學(xué)生探究不一樣的探究思路和表述方式。以科技實(shí)踐活動(dòng)“保護(hù)我們周圍的環(huán)境”為例,學(xué)生選取研究題目后,在小組內(nèi)展開(kāi)了激烈的討論:學(xué)生甲擅長(zhǎng)自然探索智能,提出去瀏陽(yáng)河采集水樣進(jìn)行研究;學(xué)生乙在人際智能方面較為擅長(zhǎng),便提議去參訪社區(qū)的居民;以肢體運(yùn)動(dòng)智能為優(yōu)勢(shì)的學(xué)生丙,則倡導(dǎo)大家參加保護(hù)環(huán)境為主題的毅行徒步活動(dòng)……學(xué)生們最終投票決定實(shí)踐活動(dòng)的具體形式。
四是組織多元活動(dòng),培養(yǎng)創(chuàng)新精神。每個(gè)學(xué)生的優(yōu)勢(shì)智能存在差異性,科學(xué)教師在組織開(kāi)展科技活動(dòng)時(shí),要考慮不同學(xué)生的特點(diǎn),設(shè)計(jì)不同主題、不同難度的創(chuàng)新活動(dòng),讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣和特長(zhǎng)選擇參與項(xiàng)目,充分發(fā)揮優(yōu)勢(shì)智能。