“雙減”背景下中小學科技創(chuàng)新活動的問題省思與推進路徑

楊健

摘要：中小學科技創(chuàng)新活動是科學教育的重要組成部分，是科學教育突出知行合一、創(chuàng)新實踐的最佳載體，是面向全體學生提升科學技術素養(yǎng)，落實拔尖創(chuàng)新人才早期培育的有效途徑。在“雙減”背景下，基于育人方式變革的要求，在新課程方案導引下，需要回顧總結和反思討論其歷史經驗與現實問題，將中小學科技創(chuàng)新活動納入學校課程改革的整體框架中，構建中小學科技創(chuàng)新活動新模式，落實發(fā)展學生核心素養(yǎng)目標，培育學生的科學素養(yǎng)、創(chuàng)新精神和實踐能力。

關鍵詞：雙減；科學教育；中小學科技創(chuàng)新活動

中圖分類號：G423.07 文獻標志碼：A 文章編號：1673-9094（2023）12-0008-06

中小學科技創(chuàng)新活動是學生在教師指導下，通過科學探究、創(chuàng)意設計、動手制作，以力所能及的發(fā)現、發(fā)明、制作來解決真實生活中所遇問題的創(chuàng)造性活動。活動的目的是促使中小學生建立起科學、技術與社會的關系，激發(fā)對科學技術的興趣，領會科學技術的方法，培育科學素養(yǎng)、創(chuàng)新精神和實踐能力。中小學科技創(chuàng)新活動是科學教育的重要組成部分，是科學教育突出知行合一、創(chuàng)新實踐的最佳載體。

我國中小學開展科技創(chuàng)新活動，最早可以追溯到1979年，比學校科學學科教育早了近40年。將科技創(chuàng)新活動置于深化我國科學教育改革的完整脈絡中來看，它對中小學科學教育起著示范、導向作用，其基本出發(fā)點是：中小學生能夠且應該用創(chuàng)造性活動學習科學。

在義務教育“雙減”工作向縱深發(fā)展，以突出實踐、變革育人方式為重要原則之一的新課程方案、新課程標準全面實施的當下，我們需要進一步思考中小學科技創(chuàng)新活動的價值意義、育人屬性、活動樣態(tài)與實施路徑，將中小學科技創(chuàng)新教育納入學校課程改革的整體框架中，讓科技創(chuàng)新活動與學校辦學實踐融合，與科學教育改革融合，與深化教學改革融合，真正發(fā)揮科技創(chuàng)新活動的育人價值。

一、理念的先聲：讓中小學生在創(chuàng)造中主動學習

數十年來，國際科學教育的理念，經歷了從“科學作為知識”到“科學作為方法”，再到“科學作為過程”，及至當前的“科學作為實踐”的發(fā)展歷程。我國科學教育理念進展的邏輯亦是如此。梳理與總結科技創(chuàng)新大賽及相關活動對中小學科學教育的影響，有助于我們傳承其經驗，更好地發(fā)揮科技創(chuàng)新活動在“雙減”背景下獨特的實踐育人價值。

（一）破除唯分數論，把活潑主動的學習還給學生

青少年科技創(chuàng)新活動在發(fā)端之始，就提出過重的課業(yè)負擔不利于人才培養(yǎng)。1979年10月4日，《中國青年報》發(fā)表社論《培養(yǎng)人才的重要途徑——祝賀全國青少年科技展覽開幕》（以下簡稱“社論”），指出：“有的同志總以為灌輸知識愈多，人才也出得愈多。于是，在一些學校，過多的課外作業(yè)，頻繁的突擊考試，占了學生的大量時間。學生豐富多彩的科技、文體活動不見了，甚至美術、音樂等課程也被砍掉了。學生陷入茫茫的‘題海戰(zhàn)術而不能自拔，有的德智體水平顯著下降。這哪里還談得上出人才呢！”社論進一步呼吁：“我們建議，對這方面還沒有引起重視的學校的領導和教師切實解決學生負擔過重的問題，創(chuàng)造必要的條件，使他們有足夠的時間和精力搞一些科技活動，真正做到使學生生動、活潑、主動地學習，德智體全面發(fā)展。”[1]

我們在教育“雙減”背景下重讀這段社論，可以發(fā)現“過重課業(yè)負擔影響了出人才”“學生需要生動、活動、主動的學習”早已是教育者的基本認識，然而“沒有引起重視”的現象依然存在。“雙減”文件的出臺，讓學生有足夠的時間參與到科技創(chuàng)新活動中去，是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的必然要求，是對做好科學教育工作的歷史共識，應當激起現實的回響。在中小學多開展科技創(chuàng)新活動，無疑是做好科學教育加法的應然選擇。

（二）承認科創(chuàng)潛能，鼓勵中小學生解決現實問題

首屆全國青少年科技作品展覽有3000多件作品參展，涵蓋科技制作、科技發(fā)明、科技論文。之后的全國青少年發(fā)明創(chuàng)造比賽更是鮮明地倡導青少年參與到“發(fā)明創(chuàng)造”活動中來。對比當時的自然教學大綱的要求，我們可以發(fā)現，在課程目標以“擴大知識”為主的時代，青少年科技創(chuàng)新大賽承認兒童具有科技創(chuàng)新的可能，倡導兒童青少年應當積極參與到創(chuàng)造發(fā)明的活動中去，在理念和學習方式上具有開創(chuàng)性和先導性。

發(fā)明創(chuàng)造通常從敏銳地發(fā)現生活中的一個小問題開始。例如，南京市銅山小學的學生發(fā)現“打掃衛(wèi)生時，風很大，吹得樹葉到處都是，簸箕掃進去的樹葉又被風吹走了”，在老師的指導下，經過數次改進，制成簸箕和垃圾袋融合的防風簸箕，解決了這個問題[2]。中小學生可以發(fā)明創(chuàng)新，他們以自己敏銳的眼睛發(fā)現生活中的問題，并用自己的方法提出解決問題的方案，正如張華教授所說：“我們并非長大了才有創(chuàng)造性，我們是在創(chuàng)造中長大。”[3]

（三）搭建創(chuàng)新平臺，讓拔尖人才的種子脫穎而出

拔尖創(chuàng)新科技人才決定了國家創(chuàng)新發(fā)展能夠達到的高度。相較于一般性人才培養(yǎng)，拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)在理念、制度、內容、方法與途徑上截然不同，是非常態(tài)的，不存在固定的培養(yǎng)模式，必須及早發(fā)現、精準施策、個性化培養(yǎng)[4]。《全民科學素質行動規(guī)劃綱要（2021—2035年）》指出，要“建立科學、多元的發(fā)現和培育機制，對有科學家潛質的青少年進行個性化培養(yǎng)。開展英才計劃、少年科學院、青少年科學俱樂部等工作，探索從基礎教育到高等教育的科技創(chuàng)新后備人才貫通式培養(yǎng)模式”。中小學科技創(chuàng)新活動及各級競賽平臺，就是拔尖創(chuàng)新人才早期培育的一個有力、有益的抓手，讓中小學生在問題引領下求索，在創(chuàng)新制作中學習，在競賽交流中相互激勵。

據初步統(tǒng)計，全國每年參加發(fā)明創(chuàng)造和科學論文撰寫活動的青少年約有1500萬人[5]。2022年，南京市各區(qū)提交到市一級參加青少年科技創(chuàng)新大賽的科創(chuàng)作品近800項。在眾多的參與者中，許多未來科技之星被喚醒和點亮。

二、問題省思：回到育人的根本問題上去

反思過去的中小學科技創(chuàng)新活動，存在“成人替代多，學生實踐少；動手操作多，動腦思考少；重視成果多，重視過程少；少數學生參與多，多數學生參與少”等問題。如果說功利化、錦標化傾向在一定程度上破壞了科技創(chuàng)新活動的公信力和教育價值，那么內在而深層的問題是理念認識、專業(yè)能力和評價方式的缺失。如何更好地開展科技創(chuàng)新活動本質上是學校育人方式變革的問題。在理解科技創(chuàng)新活動的本源價值的基礎上，回到學校課程與教學改革的視域中，一方面解決好指向學生核心素養(yǎng)的全面育人問題，另一方面提升具有科技創(chuàng)新拔尖人才潛質的學生早期培養(yǎng)的質量，實現普及與提高的均衡。

（一）在科技創(chuàng)新活動中發(fā)展學生核心素養(yǎng)

當前，學校開展科技創(chuàng)新活動最為廣泛而突出的認識偏差是——它僅是一種由科技輔導員指導，部分學生參加的活動。這樣的認識，降低了科技創(chuàng)新活動在素養(yǎng)導向的學校課程教學改革中的重要地位，忽視了科技創(chuàng)新活動作為開展科學技術綜合學習的載體作用。

科學精神和人文底蘊是核心素養(yǎng)的重要內容，探究能力和創(chuàng)新精神是“有本領”的核心要素，“知行合一、學思結合”“做中學”“用中學”“創(chuàng)中學”是變革育人方式的基本要求。“能力只有在需要能力的活動中才得以培養(yǎng)，素養(yǎng)只有在需要素養(yǎng)的活動中才得以形成。”[6]沒有個體真實、完整、深刻的科技創(chuàng)新活動體驗，科技創(chuàng)新素養(yǎng)就無法形成。同時，科學教育要解決科學和人文交融的問題，解決做現代中國人的問題。一所學校可能培養(yǎng)不出多少科學家、發(fā)明家，但是可以培養(yǎng)愛生活、負責任、懂科學、有創(chuàng)意的公民。理解科學，最重要的就是要理解并應用科學思想方法提升決策能力，解決生活和工作中的各種問題。要把科技創(chuàng)新活動的目標定位在為學生未來的生活注入創(chuàng)意的活水，增添生活的趣味和品質上。從這個角度說，創(chuàng)新能力發(fā)展的精妙在于對人文的關愛，各具特色的生活創(chuàng)新無不蘊含著深厚的文化底蘊與濃郁的人文氣息。

（二）定準中小學科技創(chuàng)新活動的目標尺度

科技創(chuàng)新是科學原創(chuàng)和技術創(chuàng)新的總稱，中小學生科技創(chuàng)新活動究其根本是一種教育的手段，本質上是通過學習、模仿科學家和工程師進行科學研究和工程設計活動的教育活動過程，是以“創(chuàng)作有意義的作品為導向”的學習方式，其目的是使學生了解、體會、領悟科學與技術創(chuàng)新的思想方法，提升科學技術素養(yǎng)。符合科學本質、體現教育價值的過程比結果更重要。首先，對創(chuàng)新成果的認定，對中小學生來說，如果能出現“小發(fā)明”“小創(chuàng)造”當然是非常好的事。但是，那些現實生活中已有，對中小學生來說前所未聞、前所未見的，他發(fā)現了、實現了，就可以認定為“創(chuàng)新”。其次，新技術不斷涌現，給中小學科技創(chuàng)新活動帶來新內容，但并非所使用的技術越現代化、越高端、越前沿就越創(chuàng)新，中小學引入新技術僅僅滿足了學生的“新奇”“好奇”，未能觸及學習機制的變化，并不符合觸發(fā)學生自主探究與創(chuàng)新實踐學習的要求。此外，為追求在競賽中脫穎而出而采取的拔苗助長的行為，更加戕害了科學倫理，是一種負面的教育。

（三）將科技創(chuàng)新活動納入學校課程體系

筆者對140位小學科學教師進行的調查顯示，30%的科學教師沒有擔任學校除科學課外的科技創(chuàng)新類課程的輔導員，約半數學校只有10%及以下比例學生常態(tài)性參與科技創(chuàng)新類課程活動。糾正中小學科技創(chuàng)新活動少數學生參與、少數教師參與、少數學科參與、少數時間開展的偏差，其核心在于準確定位科技創(chuàng)新在整個課程教學體系中的意義價值，用全局觀念厘清科技創(chuàng)新活動在學校課程中的實踐框架和脈絡。首先，培育科學素養(yǎng)、創(chuàng)新精神，發(fā)展實踐能力，是整個課程改革的培養(yǎng)目標、基本原則的要求，而非單一學科的要求，科學教育的目標要有機融入全部學科課程和學校綜合實踐活動中。其次，加強科學、數學、物理、化學、生物學、信息科技、通用技術等科學類學科教學，讓學生獲得“像科學家和工程師那樣”的學科思想方法，為參與科技創(chuàng)新活動打下堅實的學科基礎。再次，提升跨學科實踐中的科技創(chuàng)新含量，《義務教育課程方案（2022年版）》要求各門課程用不少于10%的課時設計跨學科主題學習，以主題化、項目式學習等綜合性教學形式開展的學習活動，蘊藏著豐富的作品導向的科學探究與工程實踐的機會，擴展了科學技術實踐的時空，是中小學生開展科技創(chuàng)新活動的契機。

（四）在普及科技創(chuàng)新教育基礎上加強拔尖創(chuàng)新人才早期培養(yǎng)

科技競爭的核心動力是人才，培育具備科學家潛質、愿意獻身科學研究事業(yè)的青少年群體的關鍵是用心呵護、早期發(fā)現和早期培育。一項關于創(chuàng)造力的研究曾經測量了1600名3至5歲的孩子，發(fā)現98%的孩子得分在“創(chuàng)造性的天才”的水平上；5年后，該批孩子再次參加測試時，只有32%的孩子得分維持在這個水平上；再過5年后，比例下降到10%。這一研究顯示，學生隨著年齡的增長，創(chuàng)造力急劇下降。托尼·瓦格納甚至觀察到，“我們的孩子在學校里的時間越長，他們的好奇心就越弱”[7]。由此可見，兒童皆有創(chuàng)新的潛質，為每一個孩子創(chuàng)造科技創(chuàng)新學習的機會是保護和激發(fā)他們潛能的必需。同時，人各有稟賦，真正具有科學家潛質的學生或許并非樣樣優(yōu)秀，使他們在豐富的科學探究和實踐中發(fā)展興趣，顯現潛能，并給予最好的包容、呵護，樹立從事科學技術工作的志趣，才能避免具有科技創(chuàng)新潛質人才的埋沒。

三、推進路徑：整體構建中小學科技創(chuàng)新活動新模式

中小學科技創(chuàng)新活動與學科實踐整合，向課程轉化，要謹防陷入“指令性陷阱”，即：只有理念倡導和政策指引，缺乏策略支持與專業(yè)跟進。在不具備資源支持條件和專業(yè)行為導引的情況下，教師無法將培育學生科技創(chuàng)新素養(yǎng)的理念向具體實施的活動轉化，產生“究竟做什么”“到底怎么做”的困擾。學校要對科技創(chuàng)新課程建設與實施、科技創(chuàng)新活動開展做出系統(tǒng)計劃和路徑設計，這是科技創(chuàng)新活動向課程實踐轉化的關鍵。

（一）構建科技創(chuàng)新教育的完整圖景

避免科技創(chuàng)新活動在學校課程實施中碎片化、簡單化、裝飾性開展的關鍵是系統(tǒng)設計，全局性謀劃其融入學校課程的完整圖景與連貫路徑。學校應在辦學的理念價值、目標愿景和特色追求中將科技創(chuàng)新教育作為全面育人的一根梁柱，統(tǒng)籌校內外、軟硬件資源整合建設，明確在學科教學與跨學科實踐中滲透或彰顯科技創(chuàng)新教育、鼓勵與推進科技創(chuàng)新活動的思路。

南京市教育局在全市中小學科技創(chuàng)新教育“星光計劃”中，引導科技創(chuàng)新活動課程專業(yè)化，要求學校完善科技創(chuàng)新活動的目標、內容、序列、評價體系，系統(tǒng)思考目的、資源、活動、評價之間的關系，提升科創(chuàng)課程研發(fā)與實施的質量。在對140所科技創(chuàng)新教育“星光基地”學校的評估中，南京市教育局明確要求將科技創(chuàng)新教育作為學校課程整體發(fā)展的重要組成部分，納入學校課程建設的中長期規(guī)劃，在規(guī)劃中體現理念系統(tǒng)、操作系統(tǒng)與保障系統(tǒng)協同推進的計劃安排。例如，銅山中心小學構建了學校周邊山、水、田、林等自然資源全情境支持，街、村、場、集全社區(qū)參與，“家-校-社”全資源融合的樣態(tài)，形成“創(chuàng)新學習社區(qū)”。他們將科技創(chuàng)新素養(yǎng)的培養(yǎng)納入課內課外、校內校外，形成學科融入式學習、場景體驗式學習、創(chuàng)新伙伴式學習、創(chuàng)新學徒式學習等學科實踐與跨學科實踐的學習指導模型，采取“生活體驗—問題發(fā)現—創(chuàng)新學習—創(chuàng)意解決—生活運用”的基本學習路徑，并與家庭生活、生產勞動、社會公益銜接，形成全要素、全領域、全過程的整體規(guī)劃。

（二）落實科技創(chuàng)新素養(yǎng)發(fā)展目標

一方面，科技創(chuàng)新素養(yǎng)是一種綜合性素養(yǎng)，其堅實的基礎來自扎實的學科學習與學科實踐。各學科要明確在本學科中落實科技創(chuàng)新教育的目標和方法，用不同學科的思想方法，引領學生從不同側面理解科學精神，學習科學方法，發(fā)展科學技術能力。例如：數學是自然科學的重要基礎，承擔著發(fā)展學生理性思維、科學精神的任務；信息科技是現代科學技術領域的重要部分，主要研究以數字形式表達的信息及其應用中的科學原理、思維方法、處理過程和工程實現；語言文字是科學交流、論證、表達的工具，在語文學習過程中，學生的直覺思維、邏輯思維、形象思維、創(chuàng)造思維得到培養(yǎng)發(fā)展，同時，諸多與科學家、科學技術史等相關的閱讀實踐，促發(fā)學生對科學家精神的體悟。有了各個學科扎實的基礎，學生豐富的創(chuàng)意才能被激活，進而從“想到”到“做到”。

另一方面，要在跨學科實踐中探索科技創(chuàng)新活動型實踐模式。面向生活情境的跨學科實踐，常會融入科學和技術元素，學生要在遷移運用多學科知識和多學科能力的基礎上，開展科學探究和設計制作活動。教師要引導學生像科學家和工程師那樣，學會定義問題，明確解決問題的標準，在探究實踐中生成解決問題的方案，設計、制作和測試產品原型，并不斷優(yōu)化解決方案，從而發(fā)揮跨學科實踐促進學生科技創(chuàng)新素養(yǎng)發(fā)展的效能。南京市教學研究室在與基地學校共同研究實踐的基礎上，明確了科技創(chuàng)新活動型實踐模式應該做到的“六個一”要求，即：一個驅動性問題，這個問題要來自對生活的觀察；一組核心知識，明確知識關聯目標，實現學科大概念與跨學科概念的遷移，與實踐技能的運用建立起聯系；一個高階認知挑戰(zhàn)，指向學生批判性思考、邏輯推理及創(chuàng)新思維的發(fā)展；一個貫穿全程的評價設計，特別關注學生在學習過程中的科學探究能力和創(chuàng)新思維品質的表現，及時發(fā)現問題、指導實踐行為；一組創(chuàng)造性完成作品的學習活動，包括實驗探究、工程制作、文獻研究、參觀考察等幾種活動的整合；一次彰顯創(chuàng)新活動價值的公開展示，學生通過小論文、小發(fā)明、小制作、小設計、小影視、小報告、小建議、小方案等多種學習成果的公開展示和實際運用獲得激勵，體悟科技創(chuàng)新活動的意義。

（三）整合配置學校科技創(chuàng)新學習資源

如何建設好、配置好科技創(chuàng)新資源空間，發(fā)揮資源面向全體、面向全科、面向全程的作用，從而更好地支持學生的科技創(chuàng)新活動，應回歸學習需求進行理性思考和專業(yè)建設。科技創(chuàng)新空間和資源的投入，要充分考慮學生學習行為的屬性，加強空間資源的“跨學科”“多功能”“全領域”整合。僅以體驗、感受及拓寬視野為目的的資源，適宜在校外基地中去尋找，開發(fā)和利用好社會資源同樣可以達到目的，并且節(jié)省學校空間、經費；以探究、實驗、制作、創(chuàng)造為方式的科創(chuàng)活動空間，要充分考慮其與學科教學、創(chuàng)意制造、研究性學習、會議研討等學習功能整合，便于在索恩伯格所總結的“營火式”“水源式”“洞穴式”“生活式”等不同的學習場景中切換。

金陵中學河西分校所構建的空間開放、資源富集、學習組織樣態(tài)多元的新學習場域“創(chuàng)想學習港”，由領域學習區(qū)、項目實踐區(qū)、開放共享區(qū)三部分組成。其中，領域學習區(qū)包括比特實驗室、無人機實驗室、人工智能教師、木工坊、VR實驗室、創(chuàng)意美術室等，滿足學生專門技術的學習需求；項目實踐區(qū)以小組協同工作為功能指向，分為若干個相對獨立的小型區(qū)域；開放共享區(qū)是一個開放大廳，承擔展示、展覽、報告、分享、休憩等功能。整個設計具有“貫穿、無邊界、融合一體化”的特點，既能滿足科技創(chuàng)新學習的時空流動要求，支持研究型、項目化、合作式學習，又可以使有關學科教學的功能室得以保障，是一種可行的空間資源建設模型。

（四）構建科技創(chuàng)新拔尖人才早期培養(yǎng)區(qū)域新機制

培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才，僅靠中小學校普及性推進科技創(chuàng)新活動是不夠的。一是科技內容類型眾多，學科門類與實踐面向豐富，建設特色項目學校，以學校為基地培養(yǎng)科技特長學生，服務面窄，很多科技特長學生難以享受到適切、獨特的優(yōu)質科創(chuàng)學習資源，且很多學校資源閑置，未能充分發(fā)揮作用；二是科技創(chuàng)新人才通常需要在與具有相同研究興趣和課題的伙伴對話、交流、合作中不斷精進，而這些學生因為身處不同學校，缺乏跨學校對話的機會；三是具有創(chuàng)新潛質的學生，需要具有學科和項目指導力的教師專才和高層次專家指導，由一所學校整合多方優(yōu)質師資為不同學校服務的可能性不大；四是圍繞創(chuàng)新創(chuàng)造的項目課程開發(fā)，需要更具專業(yè)性的課程研發(fā)能力來支持，單個學校，特別是小規(guī)模學校在力量上不足，造成課程開發(fā)水平低，實施效果不佳。

為了解決上述問題，南京市教育局與南京市科學技術協會聯手，調動在寧高校及研究所、有關區(qū)域教育行政與教學研究部門、市區(qū)科技創(chuàng)新基地學校，在南京市科技館建設了面向全市、服務于中小學生科技創(chuàng)新學習與科創(chuàng)人才培養(yǎng)的創(chuàng)新實踐基地——南京市中小學生科技創(chuàng)新教育中心。中心以傳統(tǒng)的科學類學科、新興科技領域與跨學科創(chuàng)新實踐為指向，積聚適合中小學生科技創(chuàng)新學習需要的硬件和軟件資源，整合全市科創(chuàng)教育研究者、科創(chuàng)名師資源、高校科創(chuàng)專家協作，研發(fā)科技創(chuàng)新類項目學習課程，探索與推廣運用創(chuàng)新學習的策略與方法，承擔科創(chuàng)普及與具有創(chuàng)新潛質的拔尖人才孵化功能，在課程精建共享、學習方式變革探索推廣、打通“中小學—高校研究所”科創(chuàng)潛質人才培養(yǎng)上，形成完整的全域服務機制系統(tǒng)。

在“雙減”背景下做好科學教育加法，要尤為突出讓中小學生“像科學家和工程師那樣”，在科學探究實踐中發(fā)展知識與技能，并在科學技術活動中創(chuàng)造性地遷移應用，解決新問題、應對新情境。中小學科技創(chuàng)新活動是“做中學”“用中學”“創(chuàng)中學”的典型樣態(tài)，與學科實踐和跨學科實踐相結合，融入學校課程教學改革的全局中規(guī)劃、設計、實施，久久為功，必將為轉變育人方式、提升科學教育質量、培育拔尖創(chuàng)新人才發(fā)揮其獨特的價值。

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責任編輯：殷偉