科學精神要貫穿于青少年科技教育始終

高凱

新時代的科技教育不僅要向青少年群體傳遞科學知識、技術與方法，更重要的是要讓青少年了解我國一代代優秀科學家的優秀品質，將科學精神的教育融入科技教育中，引導青少年形成正確的人生觀、價值觀。從“中國航天之父”錢學森放棄美國的優厚條件毅然百經周折回到祖國，到北斗三號衛星導航系統建成時孫家棟老先生的感動落淚;從袁隆平23歲立下誓言不再讓中國人挨餓的初心不改，到屠呦呦失敗近200次的實驗后終獲成功的砥礪前行……這些偉大科學家的崇高精神，正是推動我國科學研究事業快速向前發展的不竭動力，更是應該在科技教育中傳遞給青少年的“中國精神”。我們要將這些中國榜樣的力量賦能給青少年群體，增強他們的使命感與責任感。

以創新和探索的精神助力青少年成長

科學技術的發展總是與創新和探索密不可分的。創新是科技發展的顯性基因，是科學精神的外顯表達。青少年階段是培養科學興趣、形成科學精神的重要時期，要在科技教育的課程、活動、競賽中搭建提升青少年創造力成長的舞臺。創新和探索精神的養成往往基于學生對科技知識和科學現象的探究。在科技教育中，教師要為學生的探究設置腳手架，讓學生在探究中獲得成功，感受快樂，從而使他們形成創新和探究的精神。讓學生在參與科學探究活動的過程中，遇到困難或問題時，能夠利用自己所學的知識、掌握的技能與合理的思維方式思考問題的成因，并通過探究實踐的方式解決問題。在探索中不斷實踐，在實踐中獲得真理，引導青少年在科學探究中不斷成長。

創客與機器人等活動都是青少年樂于參與的科技活動。隨著2017年《新一代人工智能發展規劃》的發布，很多學校將人工智能相關內容納入了科技活動和科技課程的范疇。豐富的科技活動載體，為青少年創新和探究精神的培養提供了成長的沃土。如何實現機器手臂精準抓取特定目標物品？如何利用物聯網技術實時監測校內天氣變化？如何利用圖像識別技術識別出是否有人在進入校園時沒有佩戴口罩？這些問題都值得青少年群體探究，在探究的過程中，幫助他們形成不拘一格解決問題的創新精神。

明確目標和發散的項目設計過程有助于青少年形成創新和探索精神。機器人活動中使用傳感器巡線是一項經典任務和教學內容，在此活動中可以設計從單光電傳感器到PID算法的融會貫通。不同的巡線方法，效果也不盡相同，在這一過程中可以引導青少年探究發現不同方法的各自優勢。

以奉獻和人文精神傳遞科技向善的理念

2020年是極不平凡的一年，所有人都親身經歷了疫情的考驗，所有人也都看到了最美逆行者在這場戰斗中“舍小家，為大家”的奉獻精神，這就是科學精神最好的體現和展現。這些生動鮮活的案例，都可以成為科技教育活動中的教育內容。立德樹人是教育的第一要務，要將德育滲透到教育的各個領域中。同樣的，科技教育也不應該只是單純地傳遞科學知識與技術，更應該將科學精神滲透到科技教育的各個維度中。奉獻精神是我國許許多多科學家為后代留下的寶貴財富，無數科研人員付出寶貴的生命換來的科研成果，才使我國能夠在短短的幾十年間迅速崛起。我們在享受這些成果的同時，更應該致敬科學家的奉獻精神。

科學技術的發展，總是能夠給人們的生活帶來更多的便捷。5G和互聯網技術的快速發展使無人駕駛汽車正在走入我們的生活;數據量的不斷積累讓我們可以實現教學的個性化、精準化培養;面部識別技術準確率的不斷提高，正在變革我們的生活方式……我們每天都在享受科技發展給生活帶來的紅利。在科技教育中，我們也要不斷向青少年傳遞科技向善的理念，讓他們感受科學與技術的溫度。在科技活動中激發青少年的創造力，為他們創造運用科學技術關懷弱勢群體的機會，引導學生正確看待技術的發展。如在課程中以“關注弱勢群體”為主題進行內容設計，可以在科技活動中激發青少年的人文情懷，將“科技讓生活更美好”這一觀念厚植于青少年的腦海中。

近年來，我校將通用技術課程與科技教育育人相結合。在課堂教學中，學生利用學到的技術進行項目設計與制作。項目主題突出以科學技術關愛弱勢群體為方向，以班級為單位設計出了“多功能老年人拐杖…‘幼兒喝水提醒器…‘智能溫奶器”等，以實物或者方案、草圖的方式詮釋自己的設計理念和科學創新精神。在項目設計過程中，引導學生以同理心思考用戶需求。例如，在智能溫奶器作品中，要考慮加熱水溫控制、夜間照明功能、缺水提示功能等。在這些功能的實現過程中，讓學生充分感受科技帶給人們的人文關懷。

以求真和求實的精神引導青少年追求真理

人類從來不曾停下對真理的追求，哥白尼堅持日心說，為追求真理不惜付出生命的代價;伽利略的“兩球實驗”推翻了物體下落速度與重量成正比的錯誤理論……科學來不得半點馬虎，求真與求實也成為了古今中外所有科學家的科研準則。在科技教育中，要培養學生嚴謹、務實求真的科學精神，并滲透到科技教育的全流程中。引導學生形成既要知其然還要知其所以然的科學態度，對任何疑問都要刨根問底，究其根本，直到找到滿意的答案。

因此，教師在進行科技教育課程設計時，也要設計相關環節與內容。比如：為什么發光二極管正負極接反不會發光？為什么平行四邊形具有不穩定的結構特征？為什么面部識別可以認清每一個人……讓學生從小多問幾個為什么，養成獨立思考的習慣，對未來從事科學研究的青少年群體而言有至關重要的意義。以實事求是的態度看待每一個科學問題和現象;以精益求精的精神對待每一次科學研究;以嚴謹求真的行動參與每一次科技活動，將求真與求實作為培養青少年科學精神的重要內容。

以實踐和協作的精神培養青少年心底無私的行為準則

習近平總書記在全國勞動模范和先進工作者表彰大會上的講話中指出： “新時代是奮斗出來的。”在科學研究領域亦是如此，每一項科研成果的獲得，背后都凝聚著無數科學家夜以繼日的辛勤奮斗。科學研究不是紙上談兵，而是需要腳踏實地做好每一個實驗、完成每一次測試，實踐是科學研究永遠不變的主旋律，實踐也是檢驗真理的唯一標準。在科技教育中，不僅要培養學生正確的思維方式，還要積極引導學生參與科研實踐，將“思”與“做”整合在一起。

“一個人走得快，一群人走得遠”。科研工作需要領軍人物指引方向，更需要團隊合作相互幫扶、相互鼓勵，才能克服更大的困難。團隊協作、分工明確也是新時代科技教育工作的一大特征。在教育內容設計、活動效果評價、參與表現等方面都更加強調團隊協作。每個人在團隊中發揮更加重要的作用，才能達到“1+1>2”的效果。

科技項目的設計要充分考慮小組合作的要素。在每個項目實施前，應以小組為單位給每個學生不同的角色。以工程項目為例，可以將學生的角色分配為“硬件工程師”“軟件工程師”“產品測試工程師”等。每個學生承擔不同的角色，既要考慮自己的工作，也要兼顧項目的整體，由此培養青少年的合作精神。

科學精神的傳承與滲透是科技教育工作的靈魂所在，培養青少年的科學精神能夠讓他們在科學研究的道路上沿著更加正確的方向走得更遠。將科學精神的種子播撒在青少年心中，不斷呵護其成長，有朝一日這些種子一定能夠長成參天大樹，成為我國科研事業中的優秀一分子。