（二）選擇適用于科技創(chuàng)新教育的教學(xué)方式

科技創(chuàng)新的教學(xué)過程是發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的過程。它以學(xué)生為主體，以問題為導(dǎo)向，以研究項目為載體，注重學(xué)習(xí)過程與成果的科學(xué)性、可行性和創(chuàng)新性。從這些特征來看，“基于問題的學(xué)習(xí)”（Problem-Based Learning，簡稱PBL）是最適于開展科技創(chuàng)新教育的一種教學(xué)方式。理查德·阿蘭茲在《學(xué)會教學(xué)》一書中將PBL分為設(shè)計問題、組織學(xué)習(xí)、呈現(xiàn)結(jié)果和反思過程四個環(huán)節(jié)?！皢栴}”作為線索貫穿整個過程，將每個學(xué)習(xí)階段有機(jī)連接起來，從而形成一個完整且有意義的學(xué)習(xí)過程。

科技創(chuàng)新的教學(xué)過程還具有跨學(xué)科、重實踐、重過程等特點，因此，在教學(xué)過程中還可以融入STEAM教育、活動課程等理念。STEAM教育強調(diào)多學(xué)科交叉融合，使教學(xué)集科學(xué)知識學(xué)習(xí)和動手實踐于一體，最終實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力的目標(biāo)。活動課程則是從學(xué)生的興趣和需要出發(fā)，以學(xué)生的經(jīng)驗為基礎(chǔ)，由不同形式的一系列活動組成的課程。

貳

構(gòu)建“三層三類”科技創(chuàng)新課程體系

明確了適于開展科技創(chuàng)新教育的課程載體和教學(xué)方式，我們還需要構(gòu)建一個科技創(chuàng)新課程體系，組織核心教師團(tuán)隊開發(fā)系列課程，以解決科技創(chuàng)新教育教研力量薄弱、課程不系統(tǒng)、普及度低等問題。

（一）構(gòu)建科技創(chuàng)新課程體系的現(xiàn)實需要

1.有利于打破學(xué)校壁壘，凝聚教研力量

以建構(gòu)課程體系為目標(biāo)，筆者聯(lián)合市科技教育名師組成核心教研組，采用“校內(nèi)學(xué)科聯(lián)合+校際名師合作+校外館企支持”的教研模式，即：校內(nèi)跨學(xué)科教師聯(lián)合開展集體教研、模塊教學(xué)等；跨學(xué)校名師合作開展課題研究、教材編寫、同課異構(gòu)和經(jīng)驗交流；引入科技館、科技企業(yè)等機(jī)構(gòu)的外部課程資源，拓展教學(xué)場館空間并舉辦各類活動。這種教研模式能夠打破地區(qū)、學(xué)校壁壘，開發(fā)覆蓋小、初、高各學(xué)段的系列科技創(chuàng)新課程，從而實現(xiàn)科技創(chuàng)新貫通教育及學(xué)生的階梯式培養(yǎng)。

2.有利于提高課程開發(fā)的系統(tǒng)性和規(guī)范性

通過構(gòu)建課程體系，開發(fā)系列課程、建設(shè)相關(guān)課程資源、編寫教材以及教學(xué)實踐，可實現(xiàn)理論與實踐相結(jié)合，為中小學(xué)校自主開發(fā)科技創(chuàng)新校本課程探索路徑，同時形成豐富的課程資源和系列實用教材，使科技創(chuàng)新教育的開展更為系統(tǒng)和規(guī)范。

3.有利于在中小學(xué)普及科技創(chuàng)新教育

通過構(gòu)建課程體系，可實現(xiàn)對不同基礎(chǔ)、不同需求、不同特點學(xué)生的教學(xué)全覆蓋，推動科技創(chuàng)新教育分層培養(yǎng)、分類實施，提高科技創(chuàng)新教育的普及程度。

（二）“三層三類”科技創(chuàng)新課程體系

基于分層培養(yǎng)、分類實施的課程設(shè)計目標(biāo)，筆者以通用技術(shù)、信息技術(shù)、綜合實踐活動等學(xué)科為載體，以PBL為主要教學(xué)方式，融合STEAM教育、活動課程等理念，構(gòu)建了“三層三類”科技創(chuàng)新課程體系（如圖1）。

圖1 “三層三類”科技創(chuàng)新課程體系

在該課程體系下，教師可以面向不同實施對象，逐步開發(fā)并完善不同類別的系列課程，從而達(dá)到“所有學(xué)校都能推廣”“所有教師拿來即可開課”“所有學(xué)生都能參與課程且有收獲”的目標(biāo)。比如，必修課程通過“模塊嵌入”和“主題式項目設(shè)計”將科技創(chuàng)新教育融入學(xué)科課程，通過國家課程校本化，覆蓋全體學(xué)生，實現(xiàn)科技創(chuàng)新在中小學(xué)的普及教育；活動課程通過學(xué)生社團(tuán)、社會實踐/研學(xué)旅行課程化，讓更多對科技創(chuàng)新有興趣的學(xué)生可以參與學(xué)習(xí)、實踐和體驗，并在參與的過程中進(jìn)一步提升興趣，找到方向，獲得一定的知識與能力提升；選修課程則通過創(chuàng)新創(chuàng)客基礎(chǔ)課程開發(fā)、已有選修課程的二次開發(fā)和企業(yè)課程資源校本化等方式實現(xiàn)，使中小學(xué)科技創(chuàng)新活動從原來的“小組輔導(dǎo)”“訓(xùn)練隊”等模式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)化、課程化的教學(xué)，使更多的學(xué)生有機(jī)會更深度地參與學(xué)習(xí)，獲得更系統(tǒng)的知識和能力提升。

叁

深入探索科技創(chuàng)新課程的具體實施路徑

經(jīng)過多年實踐，筆者與核心教研組的教師們在“三層三類”科技創(chuàng)新課程的開發(fā)與實踐過程中，根據(jù)三種類型課程在組織形式、實施對象、教學(xué)條件限制等不同，逐步探索并形成了可行性高、易于復(fù)制推廣的若干課程實施路徑。

（一）必修課程實施路徑

1.模塊嵌入

我們可以將科技創(chuàng)新活動過程拆分為多個環(huán)節(jié)，選擇與通用技術(shù)、信息技術(shù)、綜合實踐活動等課程內(nèi)容相契合的部分，以“模塊嵌入”的方式面向全體學(xué)生開展教學(xué)。

如選題階段的“創(chuàng)造性思維”和模型制作階段的“基礎(chǔ)工藝”“電子制作”可嵌入通用技術(shù)課程中；模型制作階段的“Python編程入門”和展示交流階段的“Photoshop”“視頻剪輯基礎(chǔ)”可嵌入信息技術(shù)課程中；選題階段的“開題指導(dǎo)”、方案設(shè)計階段的“常用研究方法”和成果總結(jié)階段的“研究報告撰寫”“結(jié)題答辯”可嵌入綜合實踐活動課程中。

2.主題式項目設(shè)計

教師采用PBL的方式，讓全體學(xué)生圍繞“拋投機(jī)”“未來建筑”等指定主題，以小組為單位進(jìn)行方案設(shè)計、模型制作、技術(shù)實驗和交流評價。在設(shè)計制作的過程中，學(xué)生掌握相關(guān)知識與技能，獲得實踐體驗，提高創(chuàng)新意識和動手能力。

以“拋投機(jī)”主題式項目設(shè)計為例。各小組圍繞“設(shè)計制作一臺高度不超過30 cm，長度不超過30 cm，寬度不超過20 cm，能將乒乓球投出3 m以外且拋投落點可控的拋投機(jī)”這一問題，綜合運用通用技術(shù)課程中所學(xué)的“力”“勢能”“結(jié)構(gòu)”“控制”等知識展開方案設(shè)計，利用木材、橡皮筋及其他材料制作完成符合要求的投射設(shè)備。

（二）活動課程實施路徑

1.學(xué)生社團(tuán)活動課程化

面向科技社、航模社、建模社等學(xué)生社團(tuán)，我們以科技創(chuàng)新為基礎(chǔ)，引入STEAM教育理念，開發(fā)了社團(tuán)活動課程，推進(jìn)學(xué)生社團(tuán)活動課程化。

以“建模社”學(xué)生社團(tuán)活動課程為例。教師結(jié)合本地資源，圍繞“探究莞城嶺南建筑”這一主題，將人文歷史、建筑測繪、文物保護(hù)、資料檢索、實地考察、線上互動、模型制作、手繪作品創(chuàng)作、情景劇創(chuàng)作等融入教學(xué)過程中。學(xué)生自主選擇探究對象，主動經(jīng)歷莞城嶺南建筑的知識學(xué)習(xí)、資料查閱、實地考察、現(xiàn)場測繪等過程，并通過手繪作品、模型制作、情景劇創(chuàng)作等方式對研究成果進(jìn)行展示與分享。

2.社會實踐、研學(xué)旅行活動課程化

我們根據(jù)科技實踐基地、旅行社提供的教育資源，對實踐活動內(nèi)容進(jìn)行規(guī)劃，形成系列活動課程，同時組織相關(guān)學(xué)科的教師共同編寫研學(xué)旅行指導(dǎo)教材、研學(xué)手冊、科普讀本等，讓更多有興趣且主動性強的學(xué)生通過參與社會實踐或研學(xué)旅行活動接受科技創(chuàng)新教育。

(三) 選修課程實施路徑

1.創(chuàng)新創(chuàng)客基礎(chǔ)課程開發(fā)

如圖2所示，基于學(xué)生開展科技創(chuàng)新課題研究的過程，我們分思維與技法、項目設(shè)計和物聯(lián)物化三個板塊進(jìn)行了創(chuàng)新創(chuàng)客基礎(chǔ)課程的開發(fā)。其中，思維與技法模塊主要解決“研究什么”的問題?；項目設(shè)計模塊主要解決“設(shè)計方案”的問題；物聯(lián)物化模塊主要解決“制作模型”的問題。

創(chuàng)新創(chuàng)客基礎(chǔ)課程的開發(fā)，一方面使更多的學(xué)生參與到科技創(chuàng)新課題研究的過程中來，改變原來純粹以“參賽”為目的的輔導(dǎo)模式，讓學(xué)生在提出問題、分析問題、解決問題的過程中構(gòu)建系統(tǒng)的知識體系，獲得更全面的能力提升；另一方面也讓教師的關(guān)注點從“競賽成績”轉(zhuǎn)向“課程的實施及優(yōu)化”，讓科技創(chuàng)新活動更富有生命力和可持續(xù)性。

圖2 基于課堂研究過程開發(fā)的創(chuàng)新創(chuàng)客基礎(chǔ)課程

2.已有選修課程的二次開發(fā)

我們采用PBL教學(xué)方式，結(jié)合STEAM教育、活動課程等理念，對學(xué)校的科技類特色課程，如電子制作、機(jī)器人、App編程、三模一電等進(jìn)行二次開發(fā)，使其在內(nèi)容、形式上更富有時代氣息和多樣性，更受學(xué)生喜愛，也讓學(xué)生在活動中形成穩(wěn)定的、長期發(fā)揮作用的思維品質(zhì)，提高他們在思想、知識、身體、心理等方面的綜合素質(zhì)。

以“無線電測向”課程為例。我們基于活動課程理念，采用游戲化教學(xué)方式，將無線電測向活動從基礎(chǔ)的單項技術(shù)到綜合測向技術(shù)由淺入深地拆分為若干組趣味實踐活動來實施。經(jīng)過二次開發(fā)，無線電測向特色課程的教學(xué)內(nèi)容更完善，有利于拓展課程的素質(zhì)教育功能，也使其更易于普及和推廣。

3.企業(yè)課程資源的校本化

面向具有一定科技創(chuàng)新基礎(chǔ)的學(xué)生，我們根據(jù)學(xué)校場地、經(jīng)費、師資等實際情況，引入樹莓派電子積木、大疆RoboMaster機(jī)甲大師、FEG智能等較為成熟的企業(yè)課程資源，結(jié)合課程設(shè)計、教材編寫、教學(xué)實施等逐步實現(xiàn)校本化。

以創(chuàng)意搭建與圖形化編程課程為例。我們基于樹莓派電子積木編寫校本教材，并以選修課的方式分段實施課程：在初級課程中，學(xué)生通過任務(wù)驅(qū)動的方式學(xué)習(xí)各種傳感器模塊的應(yīng)用，學(xué)會利用積木結(jié)構(gòu)件和傳感器模塊完成簡單的任務(wù)搭建，并通過圖形化編程完成任務(wù)；在高級課程中，學(xué)生圍繞“超級工廠”“智能生活”“未來城市”“汽車技術(shù)”4個主題，嘗試解決16個真實情境中的問題，拼裝模型并使用Arduino編程解決問題，完成功能的模擬及拓展。

從課程范疇界定上，科技創(chuàng)新教育的覆蓋面非常廣。因此，科技創(chuàng)新“三層三類”課程體系還可以不斷豐富，更多的課程實施路徑還有待探索，課程資源的建設(shè)與教材編寫是一項無止境的持續(xù)性工作。隨著相關(guān)課程在更多地區(qū)和學(xué)校推廣應(yīng)用，該課程體系將在實踐中得到檢驗，從而得以不斷完善，在促進(jìn)科技創(chuàng)新教育課程化方面發(fā)揮更大的作用。

（作者系廣東省東莞市東莞中學(xué)教師，華南師范大學(xué)基礎(chǔ)教育訪問學(xué)者）

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文章來源 |《中小學(xué)數(shù)字化教學(xué)》2021年第6期

微信編輯 | 李中華

責(zé)任編輯 | 牟艷娜

微信監(jiān)制 | 趙滿樹

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