普惠、開源、常態(tài)化的初中科創(chuàng)教育實(shí)踐與探索

【摘 要】本文探討了初中階段科創(chuàng)教育面臨的挑戰(zhàn)，提出了“普惠、開源、常態(tài)化”的教育理念?；葜荨⒅猩?、湛江三地經(jīng)過(guò)十年的實(shí)踐，開發(fā)開源教學(xué)資源，改革教學(xué)模式，促進(jìn)了教育資源均衡和學(xué)生創(chuàng)新能力的提升。實(shí)踐成果表明，該理念有效提升了學(xué)校業(yè)績(jī)、教師專業(yè)發(fā)展和學(xué)生綜合素質(zhì)。

【關(guān)鍵詞】普惠；開源；常態(tài)化；科創(chuàng)教育；TPBL

【中圖分類號(hào)】G434 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A

【論文編號(hào)】1671-7384（2024）010-052-03

當(dāng)前科創(chuàng)教育雖然日益受到重視，但仍存在諸多亟待解決的問(wèn)題。一是教育資源分布不均。這種不均衡導(dǎo)致了許多學(xué)生無(wú)法接觸到高質(zhì)量的科創(chuàng)教育，限制了他們的創(chuàng)新能力和科學(xué)素養(yǎng)的提升。二是教學(xué)材料和課程缺乏開源性和時(shí)效性。傳統(tǒng)的科創(chuàng)資源和課程往往缺乏開源性，難以適應(yīng)快速發(fā)展的科技變革。同時(shí)，教學(xué)資源和課程內(nèi)容的更新速度也較慢，無(wú)法及時(shí)反映最新的科技成果和創(chuàng)新理念，從而影響了科創(chuàng)教育的效果。三是教學(xué)模式僵化，缺乏實(shí)踐性。這導(dǎo)致科創(chuàng)教育流于形式，無(wú)法真正培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。四是科創(chuàng)教育與學(xué)科融合不足?？苿?chuàng)教育往往被視為一個(gè)獨(dú)立的領(lǐng)域，與其他學(xué)科的融合度不高。這種孤立的教育模式限制了科創(chuàng)教育的深度和廣度，也影響了學(xué)生綜合素養(yǎng)的提升。五是社會(huì)對(duì)科創(chuàng)教育的認(rèn)識(shí)和重視程度不夠。許多家長(zhǎng)和學(xué)校更注重傳統(tǒng)學(xué)科的成績(jī)和升學(xué)率，而忽視了科創(chuàng)教育對(duì)于學(xué)生未來(lái)發(fā)展的重要性[1]。

普惠、開源、常態(tài)化的科創(chuàng)教育理念的提出

在科創(chuàng)教育實(shí)踐中，普惠、開源、常態(tài)化的核心理念不僅貫穿于我們的教育實(shí)踐，也深刻影響著我們的教學(xué)方式和內(nèi)容。普惠性是科創(chuàng)教育實(shí)踐的基石。每個(gè)孩子都應(yīng)享有平等接受科創(chuàng)教育的權(quán)利。開源性是科創(chuàng)教育的靈魂。通過(guò)開源的方式，優(yōu)質(zhì)的科創(chuàng)教育內(nèi)容和教學(xué)策略得以廣泛傳播。常態(tài)化是科創(chuàng)教育的目標(biāo)。我們努力將科創(chuàng)教育納入常規(guī)教學(xué)體系，使其成為學(xué)生學(xué)習(xí)生活中不可或缺的一部分。在這一理念的指引下，我們的科創(chuàng)教育實(shí)踐不斷煥發(fā)新的活力，為培養(yǎng)更多具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的優(yōu)秀人才貢獻(xiàn)力量。

惠州-中山-湛江科創(chuàng)教育十年實(shí)踐與探索

1.科創(chuàng)教育共同體：構(gòu)建教師專業(yè)發(fā)展新路徑

惠州、中山、湛江三地積極響應(yīng)教育創(chuàng)新的號(hào)召，攜手構(gòu)建科創(chuàng)教育共同體，旨在通過(guò)共享資源、互通有無(wú)，共同提升科創(chuàng)教育水平。我們依托三地的省市信息科技名教師工作室，建立了定期教研機(jī)制，為教師們搭建了一個(gè)交流學(xué)習(xí)的平臺(tái)。在這一機(jī)制下，三地教師定期聚集，共同探討科創(chuàng)教育的理念、方法和實(shí)踐。通過(guò)分享各自的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，教師們不僅增進(jìn)了對(duì)科創(chuàng)教育的理解，還激發(fā)了新的教學(xué)靈感。同時(shí)，這也為三地教師提供了一個(gè)難得的專業(yè)成長(zhǎng)機(jī)會(huì)，他們?cè)趯?shí)際教學(xué)中遇到的問(wèn)題，可以在這個(gè)平臺(tái)上得到同行的建議和幫助。此外，科創(chuàng)教育共同體的建立，還促進(jìn)了三地教育資源的均衡分配和優(yōu)化配置。教師們通過(guò)互相學(xué)習(xí)，不斷提升自己的專業(yè)素養(yǎng)，進(jìn)而推動(dòng)科創(chuàng)教育在更廣泛的區(qū)域內(nèi)得到普及和提高。這一教研機(jī)制的實(shí)施，不僅有助于教師的專業(yè)發(fā)展，更為培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的學(xué)生奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.開發(fā)開源課程：讓教師和學(xué)生能夠自由獲取和使用

設(shè)計(jì)初中科創(chuàng)課程，需考慮學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展、興趣、學(xué)習(xí)目標(biāo)、跨學(xué)科整合、技術(shù)資源、教學(xué)策略、地域文化特色、可持續(xù)發(fā)展理念、創(chuàng)新能力培養(yǎng)等因素。根據(jù)皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展理論、經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)理論等，歷經(jīng)多年的實(shí)踐，同時(shí)參考信息科技、綜合實(shí)踐、藝術(shù)等課程標(biāo)準(zhǔn)不斷對(duì)現(xiàn)有課程進(jìn)行優(yōu)化，最終形成普惠、開源的智創(chuàng)科技課程群。歷經(jīng)多年的實(shí)踐與優(yōu)化，目前三地已形成基礎(chǔ)類課程、拓展類課程、特色類課程。其中，基礎(chǔ)類課程包含python程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、掌控板基礎(chǔ)與入門、Mixio物聯(lián)網(wǎng)探索與實(shí)踐、人工智能基礎(chǔ)與入門；拓展類課程包含激光切割與創(chuàng)意設(shè)計(jì)、App開發(fā)、AIOT設(shè)計(jì)與實(shí)踐；特色課程包含湛江智慧種植與海洋牧場(chǎng)課程、惠州客家文化課程、中山美食文化課程等。這些課程具有如下特點(diǎn)。一是興趣為主，基于“做中學(xué)”“用中學(xué)”“創(chuàng)中學(xué)”的理念，課程能夠有效地激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在動(dòng)機(jī)。二是內(nèi)容多樣化，學(xué)生有更多的選擇性和自主性，能夠滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)速度和風(fēng)格。三是課程重視學(xué)科原理講解，體現(xiàn)“科”“技”并重。所有課程的設(shè)計(jì)體現(xiàn)教—學(xué)—評(píng)一致性，重視基于學(xué)生認(rèn)知水平的真實(shí)情境創(chuàng)設(shè)，以能引起學(xué)生深度思考的驅(qū)動(dòng)問(wèn)題導(dǎo)入，在形式上重視對(duì)問(wèn)題的抽象、分解、建模等過(guò)程。四是指向高階思維能力的培養(yǎng)。在課程設(shè)計(jì)中，深度融入安德森的知識(shí)分類框架和布魯姆的教育目標(biāo)分類模型，將學(xué)科核心素養(yǎng)的要求與之匹配，通過(guò)課程聚焦學(xué)生分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造等能力的培養(yǎng)，提高學(xué)生的綜合能力和解決復(fù)雜問(wèn)題的能力，從而促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的形成，為學(xué)生的全面發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.以學(xué)為中心，以TPBL撬動(dòng)教學(xué)模式改革

由于信息科技的課時(shí)特殊性，為更好地促進(jìn)教學(xué)模式改革，我們?cè)诳偨Y(jié)PBL模式的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了基于技術(shù)的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)教學(xué)模式，即TPBL[2]。TPBL是“Technology-based Project-Based Learning”的縮寫，即基于技術(shù)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)。這是一種將技術(shù)貫穿于項(xiàng)目設(shè)計(jì)前期、項(xiàng)目實(shí)施和總結(jié)的教育方法，通過(guò)使用技術(shù)工具和資源來(lái)支持項(xiàng)目為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)活動(dòng)。

（1）TPBL模式的核心目標(biāo)。TPBL模式的核心目標(biāo)是將教育從傳統(tǒng)的知識(shí)技能傳授轉(zhuǎn)向素養(yǎng)教育，以培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。這一轉(zhuǎn)變強(qiáng)調(diào)學(xué)生不僅要掌握知識(shí)，更要發(fā)展批判性思維、創(chuàng)新能力和溝通協(xié)作技能。該模式通過(guò)技術(shù)支持的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性和問(wèn)題意識(shí)，鼓勵(lì)他們提出問(wèn)題、分析問(wèn)題并主動(dòng)尋找問(wèn)題的解決方案。在這一過(guò)程中，學(xué)生的創(chuàng)新能力得到加強(qiáng)，他們被鼓勵(lì)在項(xiàng)目實(shí)踐中探索新知識(shí)和技能，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。此外，TPBL模式通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作的方式，強(qiáng)化了協(xié)作學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，使學(xué)生在團(tuán)隊(duì)中學(xué)會(huì)相互支持、共同解決問(wèn)題，從而提升團(tuán)隊(duì)精神和協(xié)作效率?？傮w而言，TPBL模式致力于通過(guò)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展，為他們未來(lái)的學(xué)術(shù)和職業(yè)生涯奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（2）TPBL模式的實(shí)踐思路。新型課堂必須以學(xué)生為中心，TPBL模式通過(guò)數(shù)字化工具實(shí)現(xiàn)教學(xué)活動(dòng)的數(shù)據(jù)化。

以八年級(jí)物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新應(yīng)用中“制作在線投票器”一課為例。項(xiàng)目前期，教師首先利用UMU平臺(tái)發(fā)布調(diào)查問(wèn)卷，以評(píng)估學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)和技能水平，從而確定教學(xué)的起點(diǎn)。結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)指南以及學(xué)生的實(shí)際學(xué)情，教師明確了本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)目標(biāo)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

在項(xiàng)目實(shí)施階段，教師設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)際情境：設(shè)計(jì)一款能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)記名投票的系統(tǒng)，讓學(xué)生參與選擇班級(jí)內(nèi)最適宜種植的植物。課程以“如何確保投票過(guò)程的公正性、透明度和高效率”作為核心驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生深入探究。在教學(xué)過(guò)程中，教師采用小組合作學(xué)習(xí)的方式，根據(jù)既定的學(xué)習(xí)目標(biāo)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，精心設(shè)計(jì)了一系列學(xué)習(xí)任務(wù)。這些任務(wù)旨在促進(jìn)學(xué)生高階認(rèn)知思維的發(fā)展，如批判性思維、問(wèn)題解決和創(chuàng)新能力。為了支持學(xué)生的學(xué)習(xí)，教師提供了與課程內(nèi)容緊密相關(guān)的微課視頻等輔助材料，作為學(xué)習(xí)過(guò)程中的“腳手架”。同時(shí)，教師實(shí)施伴隨式評(píng)價(jià)，實(shí)時(shí)監(jiān)控和跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展，確保學(xué)習(xí)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

在項(xiàng)目結(jié)束時(shí)，學(xué)生進(jìn)行成果展示和答辯，展示他們?cè)O(shè)計(jì)的在線投票器系統(tǒng)。師生共同參與項(xiàng)目評(píng)價(jià)。教師利用問(wèn)卷調(diào)查、投票等工具，將學(xué)生的學(xué)習(xí)行為和成果進(jìn)行數(shù)據(jù)化和可視化分析，以便于更客觀地評(píng)估教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)成就。

類似這樣的項(xiàng)目，我們通過(guò)數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)教學(xué)活動(dòng)的數(shù)字化和個(gè)性化。學(xué)生在課前通過(guò)數(shù)字化平臺(tái)進(jìn)行自學(xué)，教師通過(guò)導(dǎo)學(xué)入項(xiàng)激發(fā)學(xué)生興趣，為課堂學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。課堂上，學(xué)生主動(dòng)提出問(wèn)題，并通過(guò)小組合作探究解決方案，培養(yǎng)批判性思維和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。學(xué)生展示預(yù)習(xí)成果并進(jìn)行答辯，檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果，促進(jìn)自我反思和知識(shí)內(nèi)化。教師轉(zhuǎn)變?yōu)榻M織者、指導(dǎo)者和評(píng)價(jià)者，通過(guò)提問(wèn)和答疑解惑，引導(dǎo)學(xué)生深入學(xué)習(xí)。UMU平臺(tái)的測(cè)評(píng)工具幫助教師及時(shí)了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況，實(shí)現(xiàn)教學(xué)的個(gè)性化和精準(zhǔn)化。技術(shù)平臺(tái)的支持為學(xué)生提供學(xué)習(xí)支架，開展個(gè)別化指導(dǎo)，并通過(guò)數(shù)據(jù)采集與呈現(xiàn)，幫助教師優(yōu)化教學(xué)策略。TPBL模式通過(guò)這些操作步驟，推動(dòng)教學(xué)模式的改革，使學(xué)生從被動(dòng)接受知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)參與學(xué)習(xí)，有效促進(jìn)了學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展，為學(xué)生的全面發(fā)展提供了有力支持。

4.選擇低成本的開源軟、硬件，建設(shè)科創(chuàng)實(shí)驗(yàn)室

建設(shè)低成本的開源軟、硬件科創(chuàng)實(shí)驗(yàn)室是一項(xiàng)綜合性的教育工程。建設(shè)這樣的實(shí)驗(yàn)室需要綜合考慮硬件選擇、工具配備、空間布局、知識(shí)普及和教學(xué)模式，以創(chuàng)造一個(gè)開放、協(xié)作、創(chuàng)新的學(xué)習(xí)環(huán)境，促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)造力和實(shí)踐能力的發(fā)展。實(shí)驗(yàn)室應(yīng)以開源硬件為核心，如Arduino、掌控板、Raspberry Pi等開源硬件，這些設(shè)備不僅成本低廉，還擁有強(qiáng)大的社區(qū)支持，適合學(xué)生從基礎(chǔ)到高級(jí)的學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)；配備基礎(chǔ)電子電路和結(jié)構(gòu)加工工具，如焊臺(tái)、3D打印機(jī)和激光切割機(jī)，這些工具有助于學(xué)生理解電子和機(jī)械原理，同時(shí)培養(yǎng)動(dòng)手能力。實(shí)驗(yàn)室空間布局應(yīng)包含體驗(yàn)區(qū)、創(chuàng)作區(qū)、交流區(qū)和展示區(qū)，以提供豐富的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。體驗(yàn)區(qū)讓學(xué)生接觸和嘗試各種技術(shù)；創(chuàng)作區(qū)配備工具和材料，鼓勵(lì)學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新；交流區(qū)促進(jìn)學(xué)生和教師之間的討論與分享；展示區(qū)則展示學(xué)生成果，增強(qiáng)學(xué)生成就感。

5.科創(chuàng)教育的實(shí)施路徑：基于課標(biāo)，以信息科技為主陣地，以學(xué)科融合為補(bǔ)充

科創(chuàng)教育的實(shí)施路徑旨在構(gòu)建一個(gè)多元化、互動(dòng)性強(qiáng)的教育環(huán)境。首先，以信息科技、物理、化學(xué)、生物等基礎(chǔ)學(xué)科為教學(xué)主陣地，通過(guò)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。其次，鼓勵(lì)家庭和社會(huì)力量的參與，形成家校社共育的良好氛圍，這不僅增強(qiáng)了教育的社會(huì)支持，也為學(xué)生提供了更廣闊的學(xué)習(xí)和實(shí)踐平臺(tái)。此外，通過(guò)與高校、科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)的合作，整合校內(nèi)外資源，為學(xué)生提供更豐富的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)和實(shí)踐場(chǎng)景，拓寬他們的視野。最后，通過(guò)組織科技競(jìng)賽和創(chuàng)新展覽，為學(xué)生提供展示自己作品和創(chuàng)意的平臺(tái)，這不僅增強(qiáng)了學(xué)生的成就感和動(dòng)力，也激發(fā)了他們對(duì)科學(xué)探索的熱情。這些實(shí)施路徑共同促進(jìn)了學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升和創(chuàng)新能力的發(fā)展[3]。

惠州-中山-湛江科創(chuàng)教育共同體取得的成效與反思

惠州-中山-湛江科創(chuàng)教育融合實(shí)踐，在培養(yǎng)創(chuàng)新思維、提升社會(huì)認(rèn)知上具有良好的成效。三地科創(chuàng)教育共同體深刻理解到科創(chuàng)教育不僅是技術(shù)的學(xué)習(xí)，更是思維方式的訓(xùn)練，并致力于將科創(chuàng)精神融入學(xué)生的日常學(xué)習(xí)中。通過(guò)組織豐富多樣的科創(chuàng)實(shí)踐活動(dòng)，三地學(xué)校鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐，讓他們?cè)诮鉀Q問(wèn)題的過(guò)程中鍛煉邏輯思維能力、創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。這種將科創(chuàng)教育與學(xué)業(yè)教育相融合的做法，有效地解決了科創(chuàng)與學(xué)業(yè)“兩張皮”的問(wèn)題，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)，也培養(yǎng)了實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維。同時(shí)，三地科創(chuàng)教育共同體的這一創(chuàng)新實(shí)踐，也提高了社會(huì)對(duì)科創(chuàng)教育的認(rèn)識(shí)。越來(lái)越多的家長(zhǎng)和教育工作者開始認(rèn)識(shí)到，科創(chuàng)教育不是簡(jiǎn)單的技能培訓(xùn)，而是對(duì)學(xué)生全面發(fā)展的重要補(bǔ)充，它能夠提升學(xué)生的綜合素質(zhì)，為未來(lái)社會(huì)的多元化需求做好準(zhǔn)備。

通過(guò)惠州-中山-湛江科創(chuàng)教育共同體十年來(lái)的探索和實(shí)踐，我們認(rèn)識(shí)到下以幾個(gè)方面。首先，盡管教育資源的普惠性和開源性得到了加強(qiáng)，但在一些偏遠(yuǎn)地區(qū)，科創(chuàng)教育資源的分配仍然不均衡，需要進(jìn)一步優(yōu)化資源配置，確保每位學(xué)生都能享受到高質(zhì)量的科創(chuàng)教育。其次，雖然教學(xué)模式改革取得了進(jìn)展，但TPBL模式的深入推廣和實(shí)施仍面臨挑戰(zhàn)，包括教師專業(yè)能力的進(jìn)一步提升、教學(xué)資源的整合以及評(píng)價(jià)體系的多元化，我們需要加強(qiáng)對(duì)教師的培訓(xùn)，提高他們對(duì)新型教學(xué)模式的理解和應(yīng)用能力，同時(shí)探索更多元化的評(píng)價(jià)方式，以便更全面地評(píng)估學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐技能。最后，科創(chuàng)教育與學(xué)科融合的深度和廣度還有待加強(qiáng)，如何將科創(chuàng)教育更自然地融入各個(gè)學(xué)科中，使之成為學(xué)生學(xué)習(xí)的一部分，仍需進(jìn)一步探索和實(shí)踐，持續(xù)加強(qiáng)宣傳和教育，提高公眾對(duì)科創(chuàng)教育價(jià)值的認(rèn)識(shí)，以形成更廣泛的社會(huì)支持[4]。

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