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基于育心的科技创新教育实践探讨

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《清江论坛》2017年第4期

摘要:针对中学科技创新教育面临选拔少数人的实验班培养模式、运动式科技活动、功利化严重等问题,成都华阳中学以“人本关爱”的“育心文化”引领,从开展科普教育着手,在科技创新教育智力启蒙、情感激发、潜能开发的过程中,构建起提升学生科学素养和创新能力的普及性科技创新教育课程。并通过学科渗透科技创新教育、建构运行STEMP课程、基于问题的项目推动、科技创新拔尖人才早期培养策略,从兴趣开发到志趣培养,形成基于育心的科学素养与创新型人才培养模式,播下了青少年科学素养与创造力生长的种子。

关键词:科技创新教育;育心;科学素养;创新性

人才培养社会心理学家马斯洛说:创造力的火花潜伏在每个人身上,只要加以培养和挖掘,每个人的创造力都可以得到显露与提高。以“人本关爱”的“育心文化”引领,我校从开展科普教育着手,逐步构建起普及性科技创新教育课程,从兴趣开发到志趣培养,初步形成基于育心的科学素养与创新型人才培养模式。

一、科技创新教育面临的困境与解决思路

2009年教育进展国际评估组织对全球21个国家的调查显示:中国孩子计算能力排名世界第一、创造力倒数第五,想象力更是倒数第一;中小学生认为自己有好奇心和想象力的只占4.7%,希望培养想象力和创造力的仅占14.9%。目前我国中学科技创新教育主要面临三大问题:选拔少数人的实验班培养模式受到越来越多的质疑;功利化思想影响科技创新教育健康发展;运动式科技活动难以实现科技创新教育理想。面对这些问题我们该怎样办?

(一)从政策中明方向

《中共中央、国务院关于深化教育改革,全面推进素质教育的决定》要求素质教育要以培养学生的创新精神和实践能力为重点。《国家中长期教育改革和发展规划纲要》全文“创新”一词出现63次,凸显了提高国民素质、培养创新人才的重要性和紧迫性。国务院《基础教育课程改革纲要》提出:“要倡导科学精神、科学态度和科学方法,引导学生创新与实践。”国务院《关于深化教育体制机制改革的意见》强调,把“激发学生好奇心、想象力和创新思维,养成创新人格,鼓励学生勇于探索、大胆尝试、创新创造”,作为教育教学的重要内容。

(二)从改革中寻动力新课改和《中小学德育工作指南》强调培养学生的创新思维和创新能力。培养学生核心素养,同样强调学生学会学习,注重培养科学精神和实践创新能力。应对招生考试制度改革带来的课程选择性、教师选择性、考试选择性等挑战,开展育人育心的科技创新教育,可以充分发挥我校育心文化的优势,及时发现和培育拔尖创新人才。这不仅客观反映了社会的人才需求和学生家长对孩子早期培养的心声,还能更好实现立德树人的教育根本任务。

(三)从实践中找路径

中学生处于创新意识的唤醒期、创新方法的积累期、创新思维的发展期,抓住创造力培养关键期,全面开发学生的创新潜能,是学校科技创新教育义不容辞的责任。2004年9月,我校启动科技创新教育,2006年组建起科技创新教育中心,设立年级科技辅导员,将科技创新教育纳入学校整体规划,着手开发科技创新校本课程。2010年开始展开科技创新教育与学科教学融合的实践探索,实施“科技创新人才培养计划”。2015年以来,展开“基于育心的中学科技创新教育有效策略研究”的课题实践。从白手起家、草根初创,到全面普及、特色发展、高位前行,我校科技创新教育创新性的实践探索,为基于育心的科学素养与创新型人才培养铺垫了厚重的基石。

二、科技创新教育课程体系的构建运行

随着普及性“科普活动”、选择性“科技社团”活动、提高性科创研究与竞赛活动的开展,我校在科技创新教育智力启蒙、情感激发、潜能开发的过程中,构建起提升学生科学素养和创新能力的科技创新教育课程体系。

(一)普及课程

2005年9月,我校在区域内率先启动科技创新教育普及课程。各年级开设科技创新教育课,对全体学生进行科技创新知识和技能教育。对参与科技创新的学生开设创造性思维培训课,由专职心理教师进行有针对性的心理辅导与干预。在理化生等学科教学中开展渗透科技创新教育的实践尝试。聘请四川大学等科研院校专家学者做科技辅导员,举办科普讲座,指导学生的创新实践。剖析发明案例,系统讲述创造发明技法。

(二)体验课程坚持

“自主选择、自主探究、自主发展”教育理念,让每个学生经历科技创新的实践体验。让放风筝成为节日,使学生找回童年的乐趣,愉悦身心、点燃梦想,培育科技创新的种子。每年举办“科技活动周”,举行科技讲座、科创竞赛、创新项目比赛等,连年举办“大赛获奖作品展”“100年诺贝尔获奖展”“灭火与逃生”等“校园科普”展示活动,激发学生探究的潜能,让“学科学、爱科学”在校园里成为自觉和时尚。建立科技创新“三级孵化园”,从高校、研究院所聘请科技辅导员,让大学教授、院士直接指导学生科技创新实践。

(三)活动课程拓展

科技创新实践的时空与阵地,让学生在科技发明创造活动中培养创新能力。组织学生参加各级各类科技创新大赛;建立生命科学、理论物理、机器人、航空、机械与工程科学俱乐部等学生科技创新社团;定期开展“小哥白尼”知识竞赛,举办科技发明与制作作品展活动;建立科技创新奖励制度,评选“科技之星”,颁发特长证书,对参与科技活动并达到一定技能的学生,提供专利申请、授权、维护等科研创新经费支持。

(四)综合课程根据兴趣爱好与个性需求,将学生科技知识、生活体验与重大科技活动结合起来,开展科技创新教育综合实践活动。我们建立“风华”气象站、“光华”太阳能电站基地、水培植物栽培实验室、太空种子植物园等科技创新实践基地;开发简易电子制作、简易机器人、现代农业、生物科学与健康等学科融合科技创新教育的校本课程;引入大学先修课程,开展各种科技教育研究性实践活动。普及性的科技创新综合实践活动,既浓郁了学校科技创新气息,又播下了科学素养和创造力生长的种子。

三、科技创新教育推动策略的具体实施

着力提高科技创新课程的实施质量,我校以“基于育心的科技创新教育有效策略研究”引领,从学科教学、STEM课程、研究性学习、拔尖人才培养等方面,探索培养学生创新意识、创新能力、科技情感的方法和策略。

(一)学科渗透科创教育策略结合学科特点,尊重、保护、培育学生的创新潜能,采取问题教学法,让学生在学科学习中获得科学探究的方法。一是基于背景提问,引导学生了解单元科学知识的研究历史、生活现象、在研问题,做成背景研究报告,尝试提出想要解决的问题。二是小组合作探究,让学生提出假设,分组制订探索解决问题的方案,在老师指导下展开合作探究。三是分析解释评估,引导学生统计自己记录的原始数据,分析结果;教师指导学生展示数据,其他小组分析评估。四是拓展应用创新,引导学生根据相关主题,利用所学知识解决生活实际问题,展开发明创造和课题研究。

(二)STEMP课程建设策略近年来,受美国STEM教育影响,我们开始STEMP教育的实践探索。除重视科学、技术、工程、数学和心理等课程结合外,根据创新思维发展规律,采用5E教学法:引入(Engage)———探究(Explore)———解释(Explain)———评估(Evaluate)———扩展(E-laborate),层层递进,有效培养了学生创新思维能力。在实践研究中,师生合作开发了“水火箭”“叶脉艺术”“我为府南河设计一座桥”“我的汽水我做主”“玫瑰精油的提取”等多个不同领域的STEMP课例。

(三)基于问题的项目推动策略激发学生用专业知识探究该领域的问题,采取兴趣和项目导向等方式,引导学生确定专业志向,提高专业情感,变兴趣为志趣。兴趣导向是根据学生初步显示的学科兴趣,联系科研院校,搭建学生开阔兴趣领域视野的平台,让学生聆听大师讲座,与大家交流,观摩优秀作品,参加科学讨论,明确科研方向。项目导向,即通过问题提出———生成研究主题———理论假设———实验设计———结果分析的过程,引导学生学习专业领域的知识技能,寻找解决问题的方法,撰写研究方案;关注心理倾向,引导学生在兴趣领域纵深发展,提升专业情感。

(四)科技创新拔尖人才早期培养策略一是特长领域技能培养:根据学生兴趣特长,与成都英才俱乐部、四川省英才计划办公室联合设置拓展型选修课程,注重创造性思维训练、创造力和创造兴趣培养。二是生涯发展方向指导:利用心理健康教育优势,构建完善“学生生涯发展规划”信息系统,在兴趣领域进行职业生涯规划,设计课程方案和学习策略。三是创新拔尖人才早期培养辅导:聘请川大、中科院成都分院、西南交大、英特尔成都公司等单位专家,指导学生开展科学研究。

(五)科创指导教师队伍建设策略采取“自愿申请、全员招聘、学校评定”原则,组建科创指导教师队伍。建立科创教育领导小组,展开专题讲座、专题讨论、参观考察等;指导教师每年撰写一个科技教育方案、制作一个科技辅导课件、辅导一个创新项目;由大学和科研院所专家教授进行培训,推动科技教师与科学家、研究人员结对互助。聘请教育心理学专家陈安福教授、川大副校长张正义教授等做指导专家,培养了一支涵盖各学科、拥有特级教师的科技创新指导教师队伍。

四、科技创新教育实践释放创新潜力

科技创新教育实践促进了学生科学素养、创新水平不断提升,学校拔尖创新人才培养成果显现。据调查统计,近年来我校学生具备科学素养比例初测为9.32%,后测达17.21%,均高于2015年我国具备科学素养的公民比例水平(6.20%)。学生获省级以上科技创新竞赛奖273人次,遴选入“国家中学生拔尖计划培养”22人,通过国家遴选公派参加国际科技赛事11人。据2017年网上统计,我校因创新潜质获高校自主招生资格423人,通过清北自招初审4人,进入全国113名、全省第7名;2015年和2016年,我校高二13名学生凭学科特长、创新潜质,通过中国科技大学少年班、创新试点班资格审核,与高三学生一起参加自主招生选拔。我校教师在国家级刊物发表科技创新论文9篇,开发STEM教育课例23个,编辑《STEM项目创新研究成果集》,完成《基于育心的科技创新教育有效策略研究》,STEM课例获全国实验教学说课比赛金奖。2018年4月,我校“STEM实践研究成果”代表中国参加“国际技术工程教育协会(ITEEA)第80次年会”展示活动。2015年以来,我校成为教育部卫星导航联合研究中心、北京大学数字研究院认定的全国“北斗科普教育基地”,成为“全国十佳科技创新学校”“全国创新型学校”“中国科技教育示范单位”。通过基于育心的科技创新教育实践探索,我们获得了如下启示:构建具有教育性、创造性的科技实践活动,激励全体学生主动参与、主动实践、主动思考、主动探索、主动创造,可以促进学生科学素养和创新意识全面提高。开设创造方法课程及个性化专业课程,能促进学科特长生和创新潜质生赢得对社会与成功的个人生活不可缺少的知识、能力和行为规范。开设稳定的STEM课程,进行系统的创新方法、创造技能培养,以及科学精神、科学态度和价值观引导,能让学生养成科学思维习惯,提高科学素养。科技创新与生涯规划课程相结合,能促进学生将科技创新实践活动获得的感性经验转化为理性思维和生命情感,并深化思维、情感活动,做出明智的发展路径规划。

作者:祝长水 单位:成都市华阳中学

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