基于FabLab 的科創(chuàng)教育課程探索
——高中生創(chuàng)新素養(yǎng)培育的格致實(shí)踐

吳 照 季金杰

（上海市格致中學(xué) 上海 200001）

一、 引言

FabLab（Fabrication Laboratory）是全球知名的智能制造與科創(chuàng)教育綜合項(xiàng)目，以“創(chuàng)制萬(wàn)物”為理念，集創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室、標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字制造設(shè)備、配套課程資源、專家團(tuán)隊(duì)、全球Fab 年會(huì)于一體，在世界科創(chuàng)教育領(lǐng)域影響深遠(yuǎn)。

FabLab 的相關(guān)課程主要包括麻省理工學(xué)院開(kāi)發(fā)的“如何制造萬(wàn)物”（How to Make Almost Anything）、哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院開(kāi)發(fā)的“如何培植萬(wàn)物”（How to Grow Almost Anything）、哈佛大學(xué)開(kāi)發(fā)的“AI 設(shè)計(jì)”、斯坦福大學(xué)開(kāi)發(fā)的“設(shè)計(jì)思維”（Design Thinking）等。[1]

上海市格致中學(xué)的前身格致書(shū)院是我國(guó)近代最早系統(tǒng)傳授西方自然科學(xué)知識(shí)、培養(yǎng)民族科技人才的新型學(xué)堂。近一個(gè)半世紀(jì)以來(lái)，學(xué)校積極傳承“愛(ài)國(guó)、科學(xué)”的優(yōu)良傳統(tǒng)，通過(guò)課程資源與實(shí)驗(yàn)環(huán)境的整合，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新實(shí)踐能力。2009 屆畢業(yè)生鄧蓓佳曾將自己在高中階段發(fā)明的19 項(xiàng)專利中的3 項(xiàng)無(wú)償轉(zhuǎn)讓給上海世博局，被2010 年上海世博會(huì)采用。[2]在上海市首批23 個(gè)高中創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室典型案例中，上海市格致中學(xué)有3 個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室（實(shí)踐平臺(tái)）入選，數(shù)量位居全市高中之首。[3]

為貫徹國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，培養(yǎng)青少年科創(chuàng)人才，拓展高中生科創(chuàng)素養(yǎng)培育路徑，上海市格致中學(xué)借鑒國(guó)際科創(chuàng)教育經(jīng)驗(yàn)，于2014 年引進(jìn)中國(guó)高中第一家FabLab 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室——格致FabLab 創(chuàng)智空間，旨在通過(guò)教學(xué)空間和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的變革，推動(dòng)科創(chuàng)教育實(shí)踐創(chuàng)新和育人方式轉(zhuǎn)型。

9 年來(lái)，上海市格致中學(xué)圍繞“高中生科創(chuàng)教育本土化實(shí)踐”，攻堅(jiān)克難，通過(guò)嫁接、轉(zhuǎn)化、再生，構(gòu)建高中生科創(chuàng)課程體系，建立適合科創(chuàng)教育的學(xué)生指導(dǎo)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了過(guò)程留痕式的評(píng)價(jià)增值，打造了高中生科創(chuàng)素養(yǎng)培育的本土化實(shí)踐范例。

二、 基于FabLab 的科創(chuàng)教育本土化實(shí)踐

上海市格致中學(xué)推進(jìn)科創(chuàng)教育實(shí)踐的基本思路是：從“完善學(xué)校課程實(shí)施規(guī)劃，豐富科創(chuàng)課程資源供給”入手，分層構(gòu)建本土化高中科創(chuàng)課程體系，為學(xué)生開(kāi)展科創(chuàng)實(shí)踐奠定學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。通過(guò)真實(shí)任務(wù)驅(qū)動(dòng)學(xué)生開(kāi)展長(zhǎng)周期項(xiàng)目研究，全時(shí)段開(kāi)放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，全過(guò)程給予學(xué)生個(gè)性化指導(dǎo)。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步構(gòu)建適合科創(chuàng)教育的評(píng)價(jià)方式，引導(dǎo)學(xué)生在失敗與摸索中享受科技創(chuàng)新的樂(lè)趣，體驗(yàn)科技創(chuàng)新的過(guò)程，提升科學(xué)研究素養(yǎng)，從而實(shí)現(xiàn)“人人參與科創(chuàng)，人人都有創(chuàng)意，人人都能創(chuàng)造”的發(fā)展愿景。

（一） 移花接木：構(gòu)建本土化高中科創(chuàng)課程體系

FabLab 配套課程是以國(guó)外高校學(xué)生為學(xué)習(xí)對(duì)象而開(kāi)發(fā)的。因此，在引進(jìn)FabLab 實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上，如何根據(jù)我國(guó)高中生的實(shí)際學(xué)情，進(jìn)行科創(chuàng)課程的本土化改造與重構(gòu)，是上海市格致中學(xué)多年來(lái)銳意探索的研究課題。

首先，通過(guò)對(duì)FabLab 原版配套課程的試學(xué)試教，調(diào)研師生的教學(xué)反饋，發(fā)現(xiàn)原版課程中有關(guān)智能制造設(shè)備的使用方法及耗材的介紹過(guò)于詳細(xì)，超出了高中生開(kāi)展科創(chuàng)活動(dòng)的實(shí)際需要，且理論講授式的敘述方法不符合高中生的認(rèn)知特點(diǎn)。因此，對(duì)“設(shè)備用法與耗材”的相關(guān)課程內(nèi)容進(jìn)行轉(zhuǎn)化，改編為融合設(shè)備基本用法與實(shí)踐體驗(yàn)的8 個(gè)實(shí)踐項(xiàng)目。通過(guò)教學(xué)實(shí)踐與觀察，改編后的項(xiàng)目能幫助學(xué)生快速掌握FabLab 實(shí)驗(yàn)室中常用制造設(shè)備的用法。

其次，將“必修、選修、創(chuàng)新實(shí)踐”作為學(xué)?？苿?chuàng)課程的基本層次結(jié)構(gòu)，遵循“以問(wèn)題解決為導(dǎo)向，凸顯個(gè)性化設(shè)計(jì)與制造”的課程設(shè)計(jì)思路，以高中物理、信息技術(shù)、通用技術(shù)等學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)中的學(xué)業(yè)質(zhì)量要求為依據(jù)，作為錨定學(xué)生知識(shí)與能力基礎(chǔ)的假設(shè)，研究麻省理工學(xué)院FabLab 標(biāo)準(zhǔn)化配套課程資源涉及的課程門類和內(nèi)容模塊，評(píng)估學(xué)生完成各課程模塊的實(shí)踐項(xiàng)目所需達(dá)到的知識(shí)與能力水平，選取和我國(guó)高中生知識(shí)與能力水平相適應(yīng)的項(xiàng)目?jī)?nèi)容，作為科創(chuàng)課程本土化實(shí)施和課程資源開(kāi)發(fā)的參考依據(jù)。再選取FabLab 標(biāo)準(zhǔn)化配套課程中的部分典型項(xiàng)目作為案例，分析項(xiàng)目的編寫體例與情境創(chuàng)設(shè)特點(diǎn)，通過(guò)先模仿改編后設(shè)計(jì)創(chuàng)造，結(jié)合FabLab中的智能制造設(shè)備，設(shè)計(jì)單元項(xiàng)目活動(dòng)，開(kāi)設(shè)“3D 設(shè)計(jì)與打印”“激光切割與雕刻”等校本科創(chuàng)課程。通過(guò)課堂教學(xué)實(shí)踐、教學(xué)反思、課程內(nèi)容調(diào)整、教學(xué)設(shè)計(jì)修訂，不斷凸顯課程內(nèi)容的項(xiàng)目化、情境化特征和問(wèn)題解決導(dǎo)向，提升課程內(nèi)容的適用性，培養(yǎng)學(xué)生的科技創(chuàng)意、探究精神，提升學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力。

在第一輪課程開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，我們將橫向解構(gòu)和縱向分層作為本土化科創(chuàng)課程體系的頂層設(shè)計(jì)，進(jìn)一步組織開(kāi)發(fā)相應(yīng)的科創(chuàng)課程模塊，逐步構(gòu)建和完善基于FabLab 的本土化科創(chuàng)課程體系（見(jiàn)圖1）。

圖1 基于FabLab 的本土化科創(chuàng)課程體系

橫向解構(gòu)和縱向分層是基于FabLab 的本土化科創(chuàng)課程體系的兩大特征。所謂橫向解構(gòu)，是以學(xué)科為橫向維度，按照學(xué)科門類，將科創(chuàng)課程內(nèi)容分解到各個(gè)學(xué)科知識(shí)體系中。所謂縱向分層，是以課型和教學(xué)組織方式為縱向維度，以學(xué)生的學(xué)習(xí)心理特征為出發(fā)點(diǎn)，將不同的教學(xué)內(nèi)容分散到不同的課型和教學(xué)活動(dòng)中。所有的科創(chuàng)課程均通過(guò)傳統(tǒng)的線下教學(xué)和基于MOOC 平臺(tái)的在線教學(xué)兩種方式實(shí)施。

具體而言，縱向的課程結(jié)構(gòu)呈“必修課程（普及）、選修課程（興趣）、創(chuàng)新實(shí)踐課程（個(gè)性）”的階梯式，橫向的學(xué)科能力培養(yǎng)以“基礎(chǔ)、個(gè)性、精英”分層遞進(jìn)。必修課程側(cè)重于普及學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。選修課程主要針對(duì)學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)需求，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引領(lǐng)其在知識(shí)和技能方面向更高層次發(fā)展。創(chuàng)新實(shí)踐課程以基于FabLab 的創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)為載體，實(shí)現(xiàn)課程學(xué)習(xí)與自主研究的無(wú)縫對(duì)接，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)與課外教育相結(jié)合，面向有專業(yè)特長(zhǎng)和創(chuàng)新潛質(zhì)的學(xué)生，側(cè)重于創(chuàng)新潛力的挖掘和精英人才的培養(yǎng)。

1. 必修課程

必修課程包含“創(chuàng)新學(xué)”“格致學(xué)”等課程?！皠?chuàng)新學(xué)”主要包括創(chuàng)新思維和創(chuàng)造發(fā)明技法兩大板塊。教師結(jié)合具體案例，為學(xué)生分析和介紹逆向思維、側(cè)向思維、求異思維、類比思維、發(fā)散思維、綜合思維等創(chuàng)新思維的基本形式；結(jié)合具體實(shí)例，深入剖析組合發(fā)明法、補(bǔ)短發(fā)明法、需要發(fā)明法、專利利用創(chuàng)新法等創(chuàng)造發(fā)明技法?！案裰聦W(xué)”主要包括中國(guó)近代自然科學(xué)發(fā)展史和“格物致知”的哲學(xué)內(nèi)涵。本土化科創(chuàng)課程的必修部分并非聚焦于技術(shù)應(yīng)用和操作技能，而是通過(guò)線上學(xué)習(xí)的方式，從歷史、哲學(xué)、創(chuàng)新思維多個(gè)視角帶領(lǐng)學(xué)生走近創(chuàng)新、了解創(chuàng)新，進(jìn)而激發(fā)創(chuàng)新熱情。

2. 選修課程

選修課程包括智能制造、航空航天船模、電子編程等內(nèi)容模塊，以線下教學(xué)為主要實(shí)施方式。課程圖譜如圖2 所示。

圖2 基于FabLab 的本土化選修課程圖譜

（1） 智能制造模塊

該模塊包含“3D 設(shè)計(jì)與打印”“激光切割與雕刻”“智能家居系列”“FABO 智造”“設(shè)計(jì)思維與創(chuàng)新設(shè)計(jì)”等。

“3D 設(shè)計(jì)與打印”旨在讓學(xué)生運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件和3D 打印技術(shù)解決實(shí)際生活中的工程問(wèn)題，提高設(shè)計(jì)能力、物化能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

“激光切割與雕刻”旨在讓學(xué)生運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件和激光雕刻機(jī)，設(shè)計(jì)外觀與實(shí)用性兼顧的個(gè)性化物件，提高設(shè)計(jì)能力和物化能力。教學(xué)中融合了節(jié)約環(huán)保的育人理念，引導(dǎo)學(xué)生合理設(shè)計(jì)圖像，最大程度地利用好原始的整塊木質(zhì)材料。

“智能家居系列”以項(xiàng)目為載體，融合了積木式編程、電子通信和木工制造三項(xiàng)內(nèi)容專題。學(xué)生運(yùn)用3D 打印或激光切割技術(shù)，制造出與現(xiàn)實(shí)家居等比例的木結(jié)構(gòu)家居模型，并給這些家居的部分部件安裝網(wǎng)卡。通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，學(xué)生能夠感受遠(yuǎn)程控制家居的物聯(lián)體驗(yàn)。

（2） 航空航天船模模塊

該模塊包含“RW D C 無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)與應(yīng)用”“船模的藝術(shù)加工”“衛(wèi)星應(yīng)用”等。

“RWDC 無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)與應(yīng)用”分為無(wú)人機(jī)工作原理、試飛無(wú)人機(jī)、設(shè)計(jì)無(wú)人機(jī)三大內(nèi)容專題。該課程綜合數(shù)學(xué)、物理、飛行原理、三維建模、城市規(guī)劃、軟件編程、通信工程、英語(yǔ)表達(dá)等學(xué)科知識(shí)，旨在全面提高學(xué)生的跨學(xué)科綜合能力。參加該課程的學(xué)生團(tuán)隊(duì)將被推薦參加真實(shí)世界設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)（Real World Design Challenge，簡(jiǎn)稱RWDC）大賽。

“船模的藝術(shù)加工”旨在讓學(xué)生掌握不同類型船模的歷史淵源、物理原理，區(qū)分不同類型船模的航行優(yōu)勢(shì)；通過(guò)動(dòng)手制作和加工船模，掌握實(shí)踐操作能力，并結(jié)合船模比賽，培養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

“衛(wèi)星應(yīng)用”屬于地理學(xué)科之地理信息技術(shù)方向。學(xué)生以小組活動(dòng)的方式學(xué)習(xí)ArcGIS 和ENVI 軟件的各種功能。教師引導(dǎo)學(xué)生完成一項(xiàng)以“城市變遷”為主題的地理信息研究任務(wù)。

（3） 電子編程模塊

該模塊包含“App Inventor 手機(jī)編程”“Arduino電子編程”“機(jī)器人”等。

“App Inventor 手機(jī)編程”基于App Inventor軟件，讓學(xué)生快速上手簡(jiǎn)單的安卓系統(tǒng)App 的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，為智能制造模塊下的“智能家居系列”奠定基礎(chǔ)。

“Arduino 電子編程”以項(xiàng)目為載體，通過(guò)一系列Arduino 項(xiàng)目，帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)與掌握開(kāi)源硬件的常用元件、傳感器和編程方法，激發(fā)學(xué)生靈感；結(jié)合真實(shí)情境，讓學(xué)生設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)能解決具體問(wèn)題的小發(fā)明。

“機(jī)器人”包含BLAST-WeDo 和BLASTEV3 兩個(gè)內(nèi)容專題，課程內(nèi)容包括WeDo 基礎(chǔ)學(xué)習(xí)、傳感器與智能編程、WeDo 編程游戲、WeDo智能生活、機(jī)器人基礎(chǔ)、機(jī)器人城市與交通、Blast 機(jī)器人挑戰(zhàn)、Blast 機(jī)器人全能運(yùn)動(dòng)會(huì)等。

3. 創(chuàng)新實(shí)踐課程

通過(guò)學(xué)科維度的橫向解構(gòu)，基于創(chuàng)客教育的高科技特色高中創(chuàng)新實(shí)踐課程以“跨學(xué)科+X”的思路展開(kāi)。

“跨學(xué)科+X”的創(chuàng)新實(shí)踐課程的設(shè)計(jì)思路是將一種技術(shù)應(yīng)用于不同的學(xué)科領(lǐng)域和問(wèn)題情境，其目的是讓學(xué)生在完成各課程模塊后，能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)知識(shí)與技能的融會(huì)貫通。

“3D 打印+”課程是將3D 打印技術(shù)與不同的學(xué)科模塊進(jìn)行結(jié)合。在“3D 打印+工程”模塊中，研究任務(wù)是開(kāi)發(fā)手機(jī)支架或手機(jī)殼等手機(jī)延伸產(chǎn)品；在“3D 打印+物理實(shí)驗(yàn)”模塊中，教師結(jié)合物理實(shí)驗(yàn)如伯努利試驗(yàn)、陀螺儀等，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)制作實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)教具；在“3D 打印+傳統(tǒng)文化”模塊中，教師引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)想與戲曲、茶藝等傳統(tǒng)文化相關(guān)的創(chuàng)意產(chǎn)品，根據(jù)自己的喜好，運(yùn)用3D 打印技術(shù)設(shè)計(jì)制作相關(guān)的道具和周邊衍生產(chǎn)品，為繼承和發(fā)揚(yáng)傳統(tǒng)文化添磚加瓦；在“3D 打印+機(jī)械”模塊中，教師引導(dǎo)學(xué)生利用機(jī)械知識(shí)，結(jié)合Arduino 開(kāi)源硬件，3D 打印機(jī)械臂，融合電子控制，組裝形成機(jī)器人。

“App Inventor+”課程是將基于安卓系統(tǒng)App 的開(kāi)發(fā)工具App Inventor 與各學(xué)科相結(jié)合。在“App Inventor+文史”模塊中，學(xué)生研究如何運(yùn)用“我愛(ài)背單詞”“聽(tīng)音辨詞”等App 開(kāi)發(fā)項(xiàng)目；在“App Inventor+智能家居”模塊中，學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)作品。

本土化高中科創(chuàng)課程體系的分層構(gòu)建，既為學(xué)生認(rèn)識(shí)科技創(chuàng)造、掌握現(xiàn)代制造技術(shù)、開(kāi)展科創(chuàng)實(shí)踐搭建了循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)階梯，也為學(xué)生結(jié)合自身的研究興趣開(kāi)展項(xiàng)目研究提供了豐富的資源與學(xué)習(xí)選擇。

（二） 心手合一：構(gòu)建合適的科創(chuàng)教育指導(dǎo)機(jī)制

“教師演示”“學(xué)生跟著教師做”是動(dòng)手實(shí)踐類課程常用的教學(xué)方式。在首輪教學(xué)實(shí)踐中，教師運(yùn)用“學(xué)生跟著教師做”的教學(xué)方式，在教學(xué)評(píng)價(jià)中發(fā)現(xiàn)學(xué)生在開(kāi)放式主題下創(chuàng)作的作品同質(zhì)性較高，學(xué)習(xí)興趣未被充分調(diào)動(dòng)。

因此，在后續(xù)的教學(xué)實(shí)踐中，應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)教師調(diào)整教學(xué)方式，嘗試開(kāi)展“創(chuàng)意衣架設(shè)計(jì)與承重測(cè)試”等半開(kāi)放式主題活動(dòng)，以問(wèn)題解決為導(dǎo)向，激勵(lì)學(xué)生在跨學(xué)科視角下開(kāi)展長(zhǎng)周期的創(chuàng)新實(shí)踐，體驗(yàn)設(shè)計(jì)、制造、裝配、測(cè)試等創(chuàng)制實(shí)物的全過(guò)程。

為進(jìn)一步指導(dǎo)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐，我們通過(guò)對(duì)國(guó)外FabLab 實(shí)驗(yàn)室的考察和學(xué)習(xí)，運(yùn)用非正式訪談研究法，對(duì)國(guó)外多個(gè)運(yùn)行多年的FabLab 進(jìn)行研究，分析借鑒其管理經(jīng)驗(yàn)。比如，仿照國(guó)外FabLab 實(shí)驗(yàn)室管理團(tuán)隊(duì)的角色分工，構(gòu)建格致FabLab 創(chuàng)智空間的運(yùn)行團(tuán)隊(duì)。

格致FabLab 創(chuàng)智空間的管理和運(yùn)行，既充分借鑒了麻省理工學(xué)院對(duì)FabLab 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的管理標(biāo)準(zhǔn)與模式，又進(jìn)行了必要的本土化改造。實(shí)驗(yàn)室采用團(tuán)隊(duì)管理模式與運(yùn)行機(jī)制，由實(shí)驗(yàn)室主任、技術(shù)主管、運(yùn)營(yíng)主管及資深專家組成管理和運(yùn)行團(tuán)隊(duì)。實(shí)驗(yàn)室主任總體負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)室的各項(xiàng)工作。技術(shù)主管隊(duì)伍的組建充分吸取了國(guó)外管理經(jīng)驗(yàn)，在專職教師的基礎(chǔ)上，招募社區(qū)學(xué)者及部分有專長(zhǎng)的家長(zhǎng)，構(gòu)成了20 人組成的技術(shù)主管團(tuán)隊(duì)。同時(shí)，我們還聘請(qǐng)相關(guān)領(lǐng)域的著名學(xué)者和專家，對(duì)實(shí)驗(yàn)室的各項(xiàng)活動(dòng)進(jìn)行高端指導(dǎo)。格致FabLab 創(chuàng)智空間的專家指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)成員包括FabLab 創(chuàng)始人尼爾·格申費(fèi)爾德（Neil Gershenfeld）教授、麻省理工學(xué)院張曙光教授等。

格致FabLab 創(chuàng)智空間的運(yùn)行理念是全時(shí)段開(kāi)放，學(xué)生可以隨時(shí)進(jìn)入FabLab 創(chuàng)作、學(xué)習(xí)。排入課表的時(shí)段由任課教師負(fù)責(zé)教學(xué)管理，未排入課表的時(shí)段主要由技術(shù)主管團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)學(xué)生科創(chuàng)活動(dòng)的個(gè)性化指導(dǎo)和管理保障，對(duì)學(xué)生開(kāi)展的創(chuàng)新研究項(xiàng)目進(jìn)行全過(guò)程跟蹤和個(gè)性化指導(dǎo)。

指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)在學(xué)生創(chuàng)意實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中解答疑難問(wèn)題和點(diǎn)撥思路，引導(dǎo)學(xué)生形成“創(chuàng)意—制造—檢驗(yàn)—?jiǎng)?chuàng)意調(diào)整—再制造—再檢驗(yàn)”的意識(shí)與思維，內(nèi)化創(chuàng)新制造的邏輯。

（三） 評(píng)促貫通：構(gòu)建適合科創(chuàng)教育的評(píng)價(jià)方式

在前期的教學(xué)實(shí)踐中，教師僅將給作品打分作為學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)的評(píng)價(jià)方式。因此，部分學(xué)生因軟件操作或裝配上的偏差，導(dǎo)致作品創(chuàng)作失敗，繼而影響創(chuàng)新實(shí)踐的積極性。事實(shí)上，創(chuàng)新是一個(gè)允許失敗的過(guò)程，僅對(duì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，難以全面反映創(chuàng)新實(shí)踐的歷程?；谶@一觀點(diǎn)，在后續(xù)的教學(xué)實(shí)踐中，我們構(gòu)建了過(guò)程評(píng)價(jià)、作品評(píng)價(jià)、增值評(píng)價(jià)相結(jié)合的評(píng)價(jià)方式。過(guò)程評(píng)價(jià)著眼于實(shí)踐過(guò)程的規(guī)范性，作品評(píng)價(jià)著眼于實(shí)踐成果的創(chuàng)新性，增值評(píng)價(jià)著眼于創(chuàng)新素養(yǎng)的發(fā)展性。

過(guò)程評(píng)價(jià)側(cè)重于評(píng)價(jià)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐過(guò)程是否規(guī)范，從創(chuàng)新精神、創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新學(xué)習(xí)、創(chuàng)新人格等維度進(jìn)行評(píng)價(jià)。學(xué)校開(kāi)發(fā)了如表1所示的過(guò)程評(píng)價(jià)工具，采用自評(píng)、互評(píng)、師評(píng)等相結(jié)合的評(píng)價(jià)實(shí)施方式。

表1 過(guò)程評(píng)價(jià)工具

作品評(píng)價(jià)是指綜合學(xué)生完成的科創(chuàng)作品在科創(chuàng)比賽、專利申請(qǐng)、活動(dòng)交流、成果發(fā)表等方面的實(shí)際情況，形成作品得分。如表2 所示的作品評(píng)價(jià)量表設(shè)定了各項(xiàng)評(píng)價(jià)內(nèi)容的賦分、權(quán)重和數(shù)據(jù)量化規(guī)則，能根據(jù)學(xué)生作品的獲獎(jiǎng)等級(jí)、作品交流范圍、學(xué)生參與度等指標(biāo)，將其轉(zhuǎn)換為評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)。

表2 作品評(píng)價(jià)量表

增值評(píng)價(jià)則通過(guò)普通高中學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，以學(xué)生發(fā)展增值為導(dǎo)向，觀察學(xué)生每一學(xué)期創(chuàng)新實(shí)踐素養(yǎng)的表現(xiàn)和得分，對(duì)實(shí)現(xiàn)增值的學(xué)生給予表彰。

三、 研究成效

在基于FabLab 的科創(chuàng)教育本土化實(shí)踐中，上海市格致中學(xué)取得的核心經(jīng)驗(yàn)可以概括為以下幾方面。其一，對(duì)科創(chuàng)課程的本土化開(kāi)發(fā)，應(yīng)采取“變繁為簡(jiǎn)”的策略，將系統(tǒng)化、理論化的課程內(nèi)容轉(zhuǎn)化為項(xiàng)目化、情境化的趣味項(xiàng)目。其二，在科創(chuàng)課程實(shí)施中，應(yīng)采取任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)策略，將“學(xué)生跟著教師做”的教學(xué)方式轉(zhuǎn)變?yōu)榻處焺?chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，以真實(shí)任務(wù)驅(qū)動(dòng)學(xué)生自主探究和解決問(wèn)題。其三，在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的管理運(yùn)作上，采用全時(shí)段開(kāi)放、全過(guò)程給予學(xué)生指導(dǎo)的策略，將創(chuàng)意空間升級(jí)為學(xué)生科創(chuàng)實(shí)踐基地。其四，在科創(chuàng)教育的評(píng)價(jià)方面，從單一的作品評(píng)價(jià)拓展為多種評(píng)價(jià)方式相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生注重實(shí)踐過(guò)程的規(guī)范性、實(shí)踐成果的創(chuàng)新性和創(chuàng)新素養(yǎng)的發(fā)展性。

截至2022 年末，格致學(xué)生累計(jì)獲國(guó)家專利1433 項(xiàng)，獲得專利數(shù)量領(lǐng)跑全國(guó)高中學(xué)校。開(kāi)展基于FabLab 的科創(chuàng)教育本土化實(shí)踐以來(lái)，格致學(xué)生獲國(guó)家專利數(shù)量逐年增長(zhǎng)，尤其是發(fā)明類專利數(shù)量穩(wěn)步增長(zhǎng)，表明基于FabLab 的科創(chuàng)教育本土化實(shí)踐能有效促進(jìn)學(xué)生將科技創(chuàng)意物化為發(fā)明創(chuàng)造。

近年來(lái)，格致學(xué)生在世界頭腦奧林匹克大賽、RoboCup 青少年世界杯、國(guó)際青少年科創(chuàng)大賽、“明日科技之星”、“明天小小科學(xué)家”、丘成桐中學(xué)科學(xué)獎(jiǎng)等省級(jí)及以上青少年科技類比賽中獲獎(jiǎng)600余項(xiàng)。上海市普通高中學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果表明，2014 學(xué)年以來(lái)，格致學(xué)生在創(chuàng)新實(shí)踐方面的表現(xiàn)逐年提升，科創(chuàng)教育本土化實(shí)踐成效顯著。

上海市格致中學(xué)充分發(fā)揮中國(guó)FabLab 校際聯(lián)盟領(lǐng)銜校的輻射作用，接待30 余所中外學(xué)校的1500 余位學(xué)生參加FabLab 科創(chuàng)教育體驗(yàn)營(yíng)。學(xué)校組織科創(chuàng)課程開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)，在中國(guó)FabLab 校際聯(lián)盟成員校、中國(guó)教育學(xué)會(huì)科創(chuàng)教育聯(lián)盟學(xué)校分批次開(kāi)展科創(chuàng)教育領(lǐng)航教師培訓(xùn)、科創(chuàng)教育種子教師培訓(xùn)，惠及全國(guó)800 余位中小學(xué)科創(chuàng)教師。學(xué)校為泉州第五中學(xué)創(chuàng)智空間、江蘇省常州高級(jí)中學(xué)創(chuàng)意坊、安徽省蚌埠市FabLab 創(chuàng)新教育聯(lián)盟等單位的FabLab 初創(chuàng)建設(shè)提供對(duì)口幫扶。學(xué)校在全國(guó)范圍內(nèi)共帶動(dòng)46 所學(xué)校或機(jī)構(gòu)建立FabLab實(shí)驗(yàn)室，輻射科創(chuàng)課程12 門。學(xué)校多次參加全球Fab 年會(huì)，介紹FabLab 的中國(guó)樣本，傳播科創(chuàng)教育的中國(guó)經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)筑中國(guó)科創(chuàng)教育的生態(tài)鏈。

四、 結(jié)語(yǔ)

黨的二十大以來(lái)，教育部等部門圍繞加強(qiáng)新時(shí)代中小學(xué)科學(xué)教育，頒布并實(shí)施了多項(xiàng)政策，進(jìn)一步凸顯了高質(zhì)量推進(jìn)中小學(xué)科學(xué)教育的時(shí)代價(jià)值和重要意義。多年來(lái)，上海市格致中學(xué)基于FabLab 開(kāi)展科創(chuàng)教育的本土化實(shí)踐，在科創(chuàng)課程的開(kāi)發(fā)與實(shí)施、創(chuàng)新人才培養(yǎng)、科創(chuàng)教育評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行探索與實(shí)踐，形成了高中生科創(chuàng)素養(yǎng)培育的格致經(jīng)驗(yàn)。展望未來(lái)，中小學(xué)科創(chuàng)教育不僅要與時(shí)俱進(jìn)，關(guān)注本土化科創(chuàng)課程的動(dòng)態(tài)優(yōu)化，還要重點(diǎn)研究如何通過(guò)科創(chuàng)教育本土化實(shí)踐的再深化，激發(fā)青少年的好奇心、想象力、探求欲，推動(dòng)青少年拔尖創(chuàng)新人才的自主培養(yǎng)，提高全民科學(xué)素質(zhì)，從而更好地為我國(guó)科學(xué)教育發(fā)展貢獻(xiàn)智慧，當(dāng)好新時(shí)代中小學(xué)科學(xué)教育高質(zhì)量發(fā)展的探索者和引領(lǐng)者。