（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(guò)程是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程。它以學(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(chēng)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(shū)中將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)。“問(wèn)題”作為線索貫穿整個(gè)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，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)?；顒?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。

貳

構(gòu)建“三層三類(lèi)”科技創(chuàng)新課程體系

明確了適于開(kāi)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(gè)科技創(chuàng)新課程體系，組織核心教師團(tuán)隊(duì)開(kāi)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(wèn)題。

（一）構(gòu)建科技創(chuàng)新課程體系的現(xiàn)實(shí)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(kāi)展集體教研、模塊教學(xué)等；跨學(xué)校名師合作開(kāi)展課題研究、教材編寫(xiě)、同課異構(gòu)和經(jīng)驗(yàn)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(chǎng)館空間并舉辦各類(lèi)活動(dòng)。這種教研模式能夠打破地區(qū)、學(xué)校壁壘，開(kāi)發(fā)覆蓋小、初、高各學(xué)段的系列科技創(chuàng)新課程，從而實(shí)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(kāi)發(fā)的系統(tǒng)性和規(guī)范性

通過(guò)構(gòu)建課程體系，開(kāi)發(fā)系列課程、建設(shè)相關(guān)課程資源、編寫(xiě)教材以及教學(xué)實(shí)踐，可實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合，為中小學(xué)校自主開(kāi)發(fā)科技創(chuàng)新校本課程探索路徑，同時(shí)形成豐富的課程資源和系列實(shí)用教材，使科技創(chuàng)新教育的開(kāi)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(guò)構(gòu)建課程體系，可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同基礎(chǔ)、不同需求、不同特點(diǎn)學(xué)生的教學(xué)全覆蓋，推動(dòng)科技創(chuàng)新教育分層培養(yǎng)、分類(lèi)實(shí)施，提高科技創(chuàng)新教育的普及程度。

（二）“三層三類(lèi)”科技創(chuàng)新課程體系

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

圖1 “三層三類(lèi)”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(shí)施對(duì)象，逐步開(kāi)發(fā)并完善不同類(lèi)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(lái)即可開(kāi)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(guò)“模塊嵌入”和“主題式項(xiàng)目設(shè)計(jì)”將科技創(chuàng)新教育融入學(xué)科課程，通過(guò)國(guó)家課程校本化，覆蓋全體學(xué)生，實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)新在中小學(xué)的普及教育；活動(dòng)課程通過(guò)學(xué)生社團(tuán)、社會(huì)實(shí)踐/研學(xué)旅行課程化，讓更多對(duì)科技創(chuàng)新有興趣的學(xué)生可以參與學(xué)習(xí)、實(shí)踐和體驗(yàn)，并在參與的過(guò)程中進(jìn)一步提升興趣，找到方向，獲得一定的知識(shí)與能力提升；選修課程則通過(guò)創(chuàng)新創(chuàng)客基礎(chǔ)課程開(kāi)發(fā)、已有選修課程的二次開(kāi)發(fā)和企業(yè)課程資源校本化等方式實(shí)現(xiàn)，使中小學(xué)科技創(chuàng)新活動(dòng)從原來(lái)的“小組輔導(dǎo)”“訓(xùn)練隊(duì)”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(huì)更深度地參與學(xué)習(xí)，獲得更系統(tǒng)的知識(shí)和能力提升。

叁

深入探索科技創(chuàng)新課程的具體實(shí)施路徑

經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐，筆者與核心教研組的教師們?cè)凇叭龑尤?lèi)”科技創(chuàng)新課程的開(kāi)發(fā)與實(shí)踐過(guò)程中，根據(jù)三種類(lèi)型課程在組織形式、實(shí)施對(duì)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(shí)施路徑。

（一）必修課程實(shí)施路徑

1.模塊嵌入

我們可以將科技創(chuàng)新活動(dòng)過(guò)程拆分為多個(gè)環(huán)節(jié)，選擇與通用技術(shù)、信息技術(shù)、綜合實(shí)踐活動(dòng)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(kāi)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(mén)”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(kāi)題指導(dǎo)”、方案設(shè)計(jì)階段的“常用研究方法”和成果總結(jié)階段的“研究報(bào)告撰寫(xiě)”“結(jié)題答辯”可嵌入綜合實(shí)踐活動(dòng)課程中。

2.主題式項(xiàng)目設(shè)計(jì)

教師采用PBL的方式，讓全體學(xué)生圍繞“拋投機(jī)”“未來(lái)建筑”等指定主題，以小組為單位進(jìn)行方案設(shè)計(jì)、模型制作、技術(shù)實(shí)驗(yàn)和交流評(píng)價(jià)。在設(shè)計(jì)制作的過(guò)程中，學(xué)生掌握相關(guān)知識(shí)與技能，獲得實(shí)踐體驗(yàn)，提高創(chuàng)新意識(shí)和動(dòng)手能力。

以“拋投機(jī)”主題式項(xiàng)目設(shè)計(jì)為例。各小組圍繞“設(shè)計(jì)制作一臺(tái)高度不超過(guò)30 cm，長(zhǎng)度不超過(guò)30 cm，寬度不超過(guò)20 cm，能將乒乓球投出3 m以外且拋投落點(diǎn)可控的拋投機(jī)”這一問(wèn)題，綜合運(yùn)用通用技術(shù)課程中所學(xué)的“力”“勢(shì)能”“結(jié)構(gòu)”“控制”等知識(shí)展開(kāi)方案設(shè)計(jì)，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(dòng)課程實(shí)施路徑

1.學(xué)生社團(tuán)活動(dòng)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(kāi)發(fā)了社團(tuán)活動(dòng)課程，推進(jìn)學(xué)生社團(tuán)活動(dòng)課程化。

以“建模社”學(xué)生社團(tuán)活動(dòng)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(cè)繪、文物保護(hù)、資料檢索、實(shí)地考察、線上互動(dòng)、模型制作、手繪作品創(chuàng)作、情景劇創(chuàng)作等融入教學(xué)過(guò)程中。學(xué)生自主選擇探究對(duì)象，主動(dòng)經(jīng)歷莞城嶺南建筑的知識(shí)學(xué)習(xí)、資料查閱、實(shí)地考察、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪等過(guò)程，并通過(guò)手繪作品、模型制作、情景劇創(chuàng)作等方式對(duì)研究成果進(jìn)行展示與分享。

2.社會(huì)實(shí)踐、研學(xué)旅行活動(dòng)課程化

我們根據(jù)科技實(shí)踐基地、旅行社提供的教育資源，對(duì)實(shí)踐活動(dòng)內(nèi)容進(jìn)行規(guī)劃，形成系列活動(dòng)課程，同時(shí)組織相關(guān)學(xué)科的教師共同編寫(xiě)研學(xué)旅行指導(dǎo)教材、研學(xué)手冊(cè)、科普讀本等，讓更多有興趣且主動(dòng)性強(qiáng)的學(xué)生通過(guò)參與社會(huì)實(shí)踐或研學(xué)旅行活動(dòng)接受科技創(chuàng)新教育。

(三) 選修課程實(shí)施路徑

1.創(chuàng)新創(chuàng)客基礎(chǔ)課程開(kāi)發(fā)

如圖2所示，基于學(xué)生開(kāi)展科技創(chuàng)新課題研究的過(guò)程，我們分思維與技法、項(xiàng)目設(shè)計(jì)和物聯(lián)物化三個(gè)板塊進(jìn)行了創(chuàng)新創(chuàng)客基礎(chǔ)課程的開(kāi)發(fā)。其中，思維與技法模塊主要解決“研究什么”的問(wèn)題?；項(xiàng)目設(shè)計(jì)模塊主要解決“設(shè)計(jì)方案”的問(wèn)題；物聯(lián)物化模塊主要解決“制作模型”的問(wèn)題。

創(chuàng)新創(chuàng)客基礎(chǔ)課程的開(kāi)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(guò)程中來(lái)，改變?cè)瓉?lái)純粹以“參賽”為目的的輔導(dǎo)模式，讓學(xué)生在提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程中構(gòu)建系統(tǒng)的知識(shí)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(diǎn)從“競(jìng)賽成績(jī)”轉(zhuǎn)向“課程的實(shí)施及優(yōu)化”，讓科技創(chuàng)新活動(dòng)更富有生命力和可持續(xù)性。

圖2 基于課堂研究過(guò)程開(kāi)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(kāi)發(fā)

我們采用PBL教學(xué)方式，結(jié)合STEAM教育、活動(dòng)課程等理念，對(duì)學(xué)校的科技類(lèi)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(kāi)發(fā)，使其在內(nèi)容、形式上更富有時(shí)代氣息和多樣性，更受學(xué)生喜愛(ài)，也讓學(xué)生在活動(dòng)中形成穩(wěn)定的、長(zhǎng)期發(fā)揮作用的思維品質(zhì)，提高他們?cè)谒枷?、知識(shí)、身體、心理等方面的綜合素質(zhì)。

以“無(wú)線電測(cè)向”課程為例。我們基于活動(dòng)課程理念，采用游戲化教學(xué)方式，將無(wú)線電測(cè)向活動(dòng)從基礎(chǔ)的單項(xiàng)技術(shù)到綜合測(cè)向技術(shù)由淺入深地拆分為若干組趣味實(shí)踐活動(dòng)來(lái)實(shí)施。經(jīng)過(guò)二次開(kāi)發(fā)，無(wú)線電測(cè)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(chǎng)地、經(jīng)費(fèi)、師資等實(shí)際情況，引入樹(shù)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(jì)、教材編寫(xiě)、教學(xué)實(shí)施等逐步實(shí)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(shù)莓派電子積木編寫(xiě)校本教材，并以選修課的方式分段實(shí)施課程：在初級(jí)課程中，學(xué)生通過(guò)任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式學(xué)習(xí)各種傳感器模塊的應(yīng)用，學(xué)會(huì)利用積木結(jié)構(gòu)件和傳感器模塊完成簡(jiǎn)單的任務(wù)搭建，并通過(guò)圖形化編程完成任務(wù)；在高級(jí)課程中，學(xué)生圍繞“超級(jí)工廠”“智能生活”“未來(lái)城市”“汽車(chē)技術(shù)”4個(gè)主題，嘗試解決16個(gè)真實(shí)情境中的問(wèn)題，拼裝模型并使用Arduino編程解決問(wèn)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(lèi)”課程體系還可以不斷豐富，更多的課程實(shí)施路徑還有待探索，課程資源的建設(shè)與教材編寫(xiě)是一項(xiàng)無(wú)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(shí)踐中得到檢驗(yàn)，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(wèn)學(xué)者）

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文章來(lái)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(shù)

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