構建中小學科技創新教育區域協同機制的探索

龔振

科技創新是推動人類社會不斷進步的動力引擎。科技創新的關鍵是人才， 只有源源不斷地培養大批高素質的科技人才， 才能形成持續創新的動力機制。創新人才培養必須從小抓起。在新時期實施科教興國、人才強國、創新驅動發展三大戰略背景下，加強中小學生科技創新教育，培養未來創新人才已成為國家教育發展戰略的核心問題。《全民科學素質行動計劃綱要（2006—2010—2020年）》指出，建立科技界和教育界合作推動科學教育發展的有效機制。本文基于協同理論，以深圳市南山區少年創新院（以下簡稱少年創新院）建設為例，探索如何構建中小學科技創新教育的區域協同機制。

協同理論：中小學科技創新教育區域協同機制建設的理論基礎

協同理論，是20世紀70年代由德國物理學家赫爾曼·哈肯（Hermann Haken）創立的一門適用于自然和社會科學的理論，是基于系統論、信息論、控制論、突變論等多學科研究基礎上，逐漸形成和發展起來的新興學科。

協同理論即協同合作之學。“協同”（synergetic）一詞，源于希臘語，本意即合作，亦即協同作用。按中文理解，“協”即“相互合作”，“同”代表“一致、統一”。協同理論具有普適性特征，其主要內容包括協同效應、伺服原理和自組織原理。協同效應是指復雜開放系統內部各要素或系統通過相互作用和有機整合，產生的整體效應或集體效應。伺服原理是指系統通常由少數幾個集體變量即序參量決定，而系統其他變量的行為則由這些序參量支配或規定。序參量是指影響系統各要素由一種狀態轉變為另一種狀態的集體協同行為，并能指示出新結構形成的參量。換言之，可以將序參量理解為主導因素。自組織原理旨在解釋系統從無序向有序演化的過程，實質上就是系統內部進行自組織的過程，協同是自組織的形式和手段。

這啟發我們，中小學開展科技創新教育一方面要發揮中小學校的主體作用，另一方面也要借助高校、科研機構、高科技企業等社會資源，促進不同組織之間相互依托、相互協作，共同提升中小學生科技創新素養，培養未來科技創新人才。基于此，2014年，深圳市南山區教育局與共青團深圳市南山區委員會、中國科學院深圳先進技術研究院（以下簡稱中科先進院）三方聯合成立少年創新院。其目的在于整合三方教育、文化、科技、智力、技術和服務優勢，促進教育資源的有效對接和融合，創新人才培養機制，讓少年創新院成為未來科技創新人才培養的孵化地，并以此引領和提升全區青少年的科學素養與創新精神。目前，少年創新院已成為區域科技創新教育的核心引擎。

開放耦合：科技創新教育區域協同機制與協同理論的契合性

中小學科技創新教育區域協同機制指區域內教育行政部門、教育研究機構、大中小學、科普機構及場館共同聚焦科技創新教育，整合各類資源，建立健全協同教育機制，提供相關支持，為不同類型的中小學科技創新教育課程建設和實施搭建平臺、創造空間。區域協同機制包括形成機制、實現機制和約束機制等。

中小學科技創新教育是一個開放性的、循序漸進的過程。其機制建設與協同理論的契合性主要體現在：一是中小學科技創新教育是開放的系統工程，需要多元主體協同參與，是外部協同培養與內部協同培養的統一，本身就滿足自組織的基本條件;二是中小學科技創新教育在區域推進過程中，形成的創新教育文化具有較大的穩定性，不易改變，在區域科技創新教育機制構建與運行中起到主導和支配作用，具有序參量特征;三是從宏觀來看，中小學科技創新教育在探索的過程中，本身就有著無序和有序的狀態。在此過程中，創新教育各要素的相互影響和制約乃至耦合，形成序參量，使整體功能發生倍增或放大，產生協同效應。少年創新院三方聯合，統籌環境、資源、師資等要素，構建一體化未來創新人才培育鏈，有效解決不同主體銜接不暢所產生的科技創新教育“各自為政、少有合作”的條塊化、分割化問題，形成了“1+1+1>3”的協同效應。

貫通融合：南山區科技創新教育協同推進策略

頂層設計，引領區域科技創新教育協同發展。目標協同是區域科技創新教育協同推進的基礎，是精神層面的統一保障，對協同合作起著重要的作用。深圳市南山區從頂層設計出發，制訂《南山區科技創新教育特色發展實施方案》《南山區少年創新院規劃》《南山區少年創新院小院士培養辦法》等文件，強化教育、團委、中科先進院等部門科技創新教育職能的貫通與融合。一是明確提出了青少年創新人才培養工程，建立創新優秀人才培養制度。完善三大體系，即科研機構（高校）—高新企業—中小學結合體系、創新人才培養教育投入體系和創新人才培養區域、學校網絡支持體系;二是明確提出創新升級南山課程改革，共建“南山少年創新院”等舉措;三是提出充分利用南山區高科技企業云集、科研院所集中的特點，整合社會資源，重點打造“六個一”工程（100個創新實驗室、100個科技創新教育項目、100門科技創新課程、100個科技創新課題、100位科技創新教育導師、100名南山少年創新院小院士）。以上文件就創新教育的實施辦法、推進制度、評價機制、經費保障等作了具體部署，保證了各部門、各層次子系統協同力的正向功能發揮，使創新教育舉措得以落地實施。

整合資源，豐富區域科技創新教育渠道。協同理論認為，一個系統由無序轉變為有序，盡管起主要作用的是內部協同機制，但同時在演變過程中所需的物質、能量和信息等控制變量也需要外部環境來提供。這就要求系統具有開放特性。而當系統控制變量在開放的環境下，發生變化時，系統與外部的物質、能量和信息交換，系統內部各個要素和地位協同方式以及程度也會隨之變化，表現為系統的非平衡性。

少年創新院充分發揮團委、中科先進院與高新企業聯系密切這一優勢，積極引入創新教育資源。一是借助區位優勢，與區內高新技術企業、科普基地合作，建設26個學生實踐基地，將創新理念、企業創新思維模式引入學校，開展機器人搭建與編程、生命科學基因遺傳、3D打印、水土保持科技等實踐活動，為學生提供良好的校外創新環境，讓學校創新成果走入社會、走向市場。二是與知名高科技企業聯合開發創新課程，如與人工智能龍頭企業合作，率先開展人工智能教育試點;與大疆科技聯合，在少年創新院總部基地設立無人機體驗中心，共同舉辦FTF無人機大賽。截至目前，全區43所少年創新分院與柴火創客、深圳大學等企業和機構開展項目合作，讓專家團隊參與指導學生的小制作、小發明活動，培養小創客。

項目學習，促進中小學各學科內外融合。學科交叉融合是實現科技創新的重要因素。實踐已經證明，在化學、醫學、生命科學、物理學等一系列基礎學科領域，重要的突破都來自交叉科學研究。少年創新院設立專職科技創新教研員，指導統籌各學科教師開展項目式學習，研發STEM課程，建構科技創新教育課程圖譜。一是開展學科內整合研究，讓學科內的知識形成有聯系、有邏輯、有層次的系統，實施教學內容跨學段、教學方法多樣式、教學策略多融合;二是跨學科整合研究，以激發科學興趣、提升科學創新素養為目的，以現實問題解決為依托，以特定資源為主題，保持與前沿科學動態同步，多學科、多活動聚集，實施與社會生活的多學科關聯聚集式整合;三是借助信息技術，為區域科技創新教育精準分析學情，促進學生學習方式的變革。

從協同視角看，這一策略，其實質是在學科協同過程中“保持時空上的協同與管控的一致”，通過協同行為消除學科間的障礙、刪減環節間的無效活動，力求課程資源投入價值及效用的最大化。

博士課堂，彌補科技創新教育師資缺口。美國科學哲學家托馬斯·庫恩（Thomas Samuel Kuhn）發現，科學研究共同體的研究有賴于共同體所共有的學科規范，他稱之為“范式”或“學科基質”。按照庫恩的范式理論，我國的科技創新教育還有許多問題需要解決。“無論是基礎教育新課程所倡導的科學教育理念的落實，還是全民科學素質行動計劃中學校科學教育目標的實現，最缺乏的就是強有力的學術支撐和真正到位的專業服務。”

師資缺乏一直制約著中小學科技創新教育的深入開展。少年創新院利用中科先進院人才優勢，在中科先進院實驗學校分院設置相關科學實驗室，為每個班級配備一名博士老師，設立博士課堂，講述科技發展史、科學家的奮斗故事、科技基本常識和科技前沿發展概況以及創造學理論和創造技法等方面的知識，指導學生進行相關實驗，讓科技創新真正融入中小學課堂。目前這一模式已經推廣到6個分院。

同時，少年創新院還邀請專業研究人員和企業精英，通過講座、座談會、研究課、觀摩參觀等形式，借鑒科技界、企業界的創新思維、創新模式，開展了一系列有針對性的創新教育教師培訓，先后開設《以色列SIT系統創新思維》《STEM創客教育》《卓識成就項目的探索和分享》等師資培訓課程，幫助教師樹立創新意識、學習創新知識、自覺進行創新實踐，提升中小學教師科技創新教育能力。

“小院士”評選，搭建未來創新人才展示平臺。少年創新院成立以來，每年都在中國國際高新技術成果交易會上搭臺展示，是該展會上唯一的中小學科技創新教育展臺。會議期間，少年創新院還開展“小院士”評選活動。對于已經獲評的“小院士”，少年創新院開設了十幾門創新課程供他們選擇，繼續對“小院士”進行培養，并推薦參與中國少年科學“小院士”評選。目前，全區共有128名學生當選中國少年科學院“小院士”，人數占深圳市一半。

少年創新院還舉辦各種節日活動，鼓勵學生在更廣闊的舞臺上展示自己的形象，在深圳乃至全國教育產生影響，最終在國際舞臺上發出自己的聲音。

多元評價，呵護學生個性化成長。一是研制出南山區中小學質量綜合評價指標框架。在每年底發布《南山區中小學教育質量綜合評價年度報告》，目前發布了學生身心發展報告、南山教育創新發展指數等;二是推進小學科學評價改革。制訂《南山區小學科探究實踐及個性化素質表現評價指引》，促進學校、教師全面關注和培養學生的科學素養;三是堅持成果實用性導向。創新教育必須關注成果的社會實用性。學生通過創新實踐，發展獨立人格，道德與社會、文化意識。引導學生通過自己的創新成果服務他人、奉獻社會，報效國家，以發展學生對核心價值觀的認知理解。

結語

深圳市南山區以少年創新院為載體，統籌、規劃、指導、實施全區的創新教育，探索出了符合區域實際的科技創新教育體系，為我們探索中小學科技創新教育協同機制提供了借鑒。中小學科技創新教育是一個多層面、多要素相互協同的體系，需要政府、教育行政部門、大學、科研機構、企業發揮各自優勢，整合資源，實現各方優勢互補。

建立科學合理的協同機制，是促進中小學科技創新教育深入和可持續發展的保證。政府要提供政策和資金支持，激勵科研院所、高新企業、社會機構參與中小學科技創新教育課程服務，從而解決目前很多學校科技創新教育專業師資、教材及相關配套設備問題。中小學校要基于學生發展核心素養框架，完善中小學科學課程體系，充分利用社會資源，開展科學創新與技術實踐的跨學科探究活動，探索科技教育校內外有效銜接的模式。科研院所、高新企業、社會機構要增強自己的社會責任，發揮自己的人才優勢、技術優勢和實驗條件優勢，積極到中小學傳播科技前沿知識，指導中小學生開展科技創新實踐活動，成為創新人才培養的助推器。