小學生項目式發明創造校本課程的研發實踐

摘 要：發明創造教育是創新教育的重要內容之一。為培養小學生的創新精神和實踐能力，南寧市明天學校研發了“小發明大智慧”校本課程，從六個方面運用項目式學習進行課程的開發和應用，包括組建技術指導團隊和課程開發團隊，制定校本課程的知識目標、能力目標、態度目標，精心設計五大篇章30個課程項目，合理編排課程六大學習流程，實施“學做說創評”教學模式，實施課程建設多維評價。

關鍵詞：項目式；發明創造；校本課程；開發；應用

中圖分類號：G62 文獻標識碼：A 文章編號：0450-9889（2024）13-0043-05

發明創造教育是創新教育的重要內容之一。為培養小學生的創新精神和實踐能力，在小學階段研發發明創造校本課程十分必要。南寧市明天學校（以下簡稱我校）為深入了解學生的科技創新和發明創造能力，對小學低、中、高年級的6個班級共計312名學生進行了關于發明創造素養的調查，并對部分師生進行了深入訪談。通過調查分析，我們發現學生對小發明已經有初步的認識和理解，且普遍對發明創造表現出濃厚的興趣，顯示出一定的創造潛能。然而，學生在發明創造方面的意識尚顯薄弱，缺乏敏銳的洞察力，同時未能掌握有效的發明技法。此外，學生在將自己的創意轉化為實際作品的過程中，缺乏必要的工具和工藝技能。

在此背景下，我校聚焦激發學生的發明創造潛能，積極推行基于生活情境的項目式學習活動，引導學生將已學知識進行整合運用，以解決具體項目任務為目標，精心設計項目活動，不僅提高了學生的創造發明能力，而且促使他們全面發揮聰明才智，創造性地解決問題。通過親身參與這一過程，學生得以深刻地理解核心知識和學習歷程，并能夠在新的情境中靈活運用所學知識。本文以我校的校本課程“小發明大智慧”為例，詳細闡述如何運用項目式學習的方法進行發明創造項目校本課程的開發和實踐，為學生構建一個兼具機遇與挑戰的創新學習環境。

一、組建技術指導團隊和課程開發團隊

構建發明創造校本課程，要重視課程開發團隊的建設，確保課程質量及成效，同時要明確團隊的使命、愿景和具體目標，確保每個成員都對團隊的方向有清晰的認識。鑒于發明創造課程需要跨學科知識，我校組建的技術指導團隊包括發明專家、科創專家、科技教師等，從而確保課程內容的多樣性和實用性。我校為團隊成員提供必要的專業培訓，培訓內容包括教學方法、課程設計、學生心理發展等，以提升他們的專業能力；鼓勵團隊成員參與實際的發明創造項目，將最新的行業動態和技術成果融入課程；定期收集學生的反饋，了解課程教學的實際效果，及時調整和改進教學內容和方法；與其他學校分享課程資源和經驗，通過交流和合作提升團隊的專業水平。

我校通過組建技術指導團隊和課程研發團隊，匯聚眾智，有效地促進發明創造校本課程的開發。一是組建“權威專家+科創名師”構成的技術指導團隊。該團隊主要由創造教育專家、資深科普專家、發明創造名師等組成，為課程開發提供專業技術指導。二是組建課程研發團隊。由校內外人員組成發明創造校本課程開發團隊。學校內部人員由校長，主管科技教育的副校長，科技中心主任，科學、信息技術、語文學科教師及部分學生代表組成。同時，邀請兄弟學校領導和科技教師作為學校外部人員參與到本校發明創造課程開發團隊中。

二、明確校本課程的知識目標、能力目標和態度目標

校本課程開發是一項系統性、創新性的教育工作，其中課程目標的確定被視為首要環節，不僅關乎校本課程的定位、規范與評價，而且是校本課程開發研究領域的核心議題。我校結合自身校情、學情，以及《綜合實踐活動課程指導綱要》的總目標，制定符合自身特色的校本課程目標。

以“小發明大智慧”校本課程為例。其課程目標的制定主要分為三個維度：知識、能力、態度目標。（1）知識目標。讓學生通過學習，了解和掌握發明創造的基本技法，這是創新思維的基礎。通過自主探究，學生學會分析物品的結構、工作原理等，從而為發明創造奠定知識基礎。（2）能力目標。讓學生根據發明創造的三個要素和項目學習流程，進行設計和創作。在實踐過程中，學生需要反復優化自己的設計，進行自我評估、反思改進，并進行成果展示和交流。這樣的學習過程，旨在培養學生發現問題、解決問題的能力，溝通交流合作能力和發明創造能力。（3）態度目標。讓學生在項目學習過程中，通過親自動手實踐，體驗到“做”的成功和樂趣，從而形成積極的學習態度和良好的學習習慣。這是培養學生創新精神、實踐能力、團隊合作意識的重要途徑。

明確課程目標，著力培養學生的問題解決能力、創新思維能力和團隊協作能力，是發明創造校本課程開發的核心任務。在這個過程中，我校結合學校實際情況，制定科學、合理、具有特色的課程目標，為學生提供豐富、多元、富有挑戰性的學習機會，激發學生的學習興趣，提升學生的綜合素質，為國家培養出更多具有創新精神、實踐能力、團隊合作意識的新一代人才。

三、精心設計五大篇章30個課程項目

“小發明大智慧”校本課程的開發重點在于設計適合的項目，滿足小學生的年齡特點和個性需求。眾所周知，學生的綜合素質發展是核心目標，因此課程內容必須緊密貼合學生的生活實際和學習情境。

我校根據學生的年齡和認知水平，精心設計了生活篇、學習篇、工具篇、智能篇和安全篇五大篇章的課程內容。（1）生活篇。該篇章涵蓋了日常生活中常用的物品，如牙刷、衣架、帽子、雨衣、鑰匙、風扇等的使用和創新。這些項目旨在讓學生從實際生活中發現問題，并嘗試運用創新的方法去解決問題。（2）學習篇。該篇章關注學生的學習用品，如書包、書桌和黑板擦等的改造或創新發明。通過這些項目，學生激發了學習興趣，提高了學習效率。（3）工具篇。該篇章主要是引導學生關注日常生活工具的改造，包括拖把、自行車、購物車等。通過這些項目，學生了解到工具的改良可以大大提高生活品質。（4）智能篇。該篇章主要以太陽能、自動升降、監測類等智能物品為主，旨在讓學生接觸先進的科技，培養他們的科技素養。（5）安全篇。該篇章涵蓋了事故預防、安全提醒開門預警器、紅外廣角鏡等物品，旨在培養學生的安全意識。

為滿足學生可持續發展的需求，我校設計了長短期相結合的項目主題（如下頁表1），使項目內容從簡單到復雜、從表面到深入，層次遞進［1］。我校不斷豐富項目主題、不斷拓展活動范圍，以促進學生創新素養的持續發展［2］。在此基礎上，我校構建了科學合理的活動主題序列，旨在讓學生在項目實施過程中逐步形成創新思維，提高創新能力，最終實現綜合素質的提升。

在確定了合適的項目主題后，我們依據項目式學習流程進行課程編排，主要包含六大部分。一是生活情境導入。教師通過創設真實的生活情境，激發學生的學習興趣和求知欲，進而提出驅動性問題，激發學生的學習動機。在導入教學情境時，所創設的情境應具有趣味性、實用性和啟發性，問題應具有挑戰性、開放性和科學性，以保證教學效果。例如，教師以“愛牙日”為主題舉辦刷牙比賽，使學生在真實的生活情境中思考，并關注刷牙過程中所遇到的問題，進而對牙刷產生改造的欲望，最終促使相關牙刷發明項目的誕生。

二是發明史介紹。教師通過引導學生了解古今中外各種發明創造的誕生背景、發展過程以及對社會產生的深遠影響，激發學生的創新潛能，增強學生對發明創造的熱愛和好奇心。

三是發明技法學習。學校通過組織學生學習基本發明創造技法，為學生后續的發明創造活動打下扎實的基礎。我校獨創的“WIT CREATE（智慧創造法）”，包括愿望法（wish）、改進法（improve）、移植法（transplant）、組合法（compose）、反向法（reverse）、添加法（enhance）、聯想法（associate）、討論法（talk）共8種發明創造技法（如圖1）的學習。學生通過這八種技法的學習，發展了創新思維和實踐能力。

四是項目設計與規劃。發明項目設計與規劃是實現目標的關鍵步驟，主要包括以下三個部分。（1）發明創造調研查新。調研查新是確保發明創造具有創新性和實用性的關鍵環節。學生通過文獻檢索、網站查詢、對比分析、專家咨詢等方法進行查新，避免重復研究，以提高發明創造的質量。（2）制訂初步設計方案。設計方案對后續項目的實施起著至關重要的作用。兒童的創造力非常強，擁有無限的潛力，尤其是在創意方面。雖然平時學生關于想象和設計的活動不少，但是多為天馬行空，缺少對現實因素的考慮，因此在設計環節，教師要對學生的創意進行系統指導，包括項目名稱、項目創新點、功能與實用性、畫設計圖等方面。（3）學習核心知識。只有具備跨學科的知識背景和整合能力，能夠將各種資源進行有效整合，才能滿足學習者的需求。為成功地實施項目式學習發明創造課程，我校將科學、數學、美術等學科知識進行整合，形成一個完整的學習體系。例如，針對“牙刷”這一項目，教師著重引導學生學習牙刷結構、儲膏腔工作原理等核心知識，讓學生將結構與功能相結合，形成全面完整的知識鏈。

五是項目制作與測試。項目與測試主要包括三個方面。（1）材料的選擇。材料的選擇直接影響項目的質量、成本和進度。教師通過介紹目前市面上制作該物品常用的材料，并結合小學生的動手能力、實際需求，引導學生挑選出最適合的項目材料。以“牙刷”項目為例。教師先介紹做刷毛要用到的尼龍、塑料等材料，做刷柄要用到木頭、塑料等材料，再引導學生依據一定的標準、成本進行材料的選擇。（2）工具使用的學習。隨著科學技術的持續進步，各類教育工具紛紛涌現，教師可根據項目制作過程中主要應用的工具，向學生介紹相關工具及其功用，并進行實際操作。如，“牙刷”項目需要用到3D打印機，“衣架”項目需要用到熱熔膠槍等。（3）制作與測試過程。在項目制作中，學生需經歷“設計—制作—測試—分析—改進—再設計”等過程，教師可引導小組成員按照“設計圖紙和工藝要求，了解制作工藝，進行產品制作，并對產品進行性能測試，根據實際測試情況不斷調整設計方案”的流程去完成項目。

六是成果展示與拓展。成果展示與拓展主要包括以下方面。（1）發明成果展示。學生對小組合作制作出的成品進行解說和展示，教師進行點評，讓學生加以改進和完善。（2）讓學生介紹自己的發明作品。有時候，學生可能會覺得發明創造是遙不可及的事情，教師鼓勵有發明成功案例的學生介紹自己發明的作品，更容易讓學生產生共鳴，意識到原來發明創造就在我們身邊。（3）相關拓展。教師通過知識鏈接模塊介紹前沿科技，引導學生重點關注國內外最具前瞻性的發明創造，幫助學生跳出固有思維模式，從更廣闊的視角看待問題，開拓視野，領略科技創新的魅力，激發創新思維，將創新理念融入日常生活。

四、課程教學遵循五大原則，構建“學—做—說—創—評”教學模式

課程實施是一個嚴謹而理性的過程，是將精心設計的課程方案轉化為教學實踐的過程。這一過程涉及將書面的課程內容轉化為具體的教學情境，確保課程內容在實際教學中得到有效實施。課程實施強調理論與實踐相結合，以提升教學質量并實現教育目標；采用項目式學習、探究式學習等教學方法，鼓勵學生主動學習和實踐。教師只有遵循創造教學五大原則，才能夠更好地開展項目式發明創造教學，培養學生的實踐能力和創新能力。

（一）遵循項目式發明創造教學五大原則

當前，項目式教學法已經逐漸成為一種備受推崇的教學方法。項目式發明創造法以培養學生創新能力、實踐能力和團隊合作精神為核心，通過實踐性、探究性和開放性的教學活動，讓學生在實踐中學習、成長。實施項目式發明創造教學，需要教師遵循以下五大原則。一是眼有學生，心有項目?！把塾袑W生”，意味著教師要關注學生的需求、興趣和特長，以學生為主體、教師為引導者；“心有項目”，是指教師要全身心投入到項目中，從項目的策劃、組織、實施到評價，都要精心設計、全程關注。教師只有將學生和項目緊密聯系起來，才能激發學生的積極性和創造力，實現教學目標。二是立足學科，主動跨界。項目式發明創造教學應立足學科知識，將不同學科相互融合，形成跨學科的教學內容。教師要主動打破傳統學科之間的界限，以問題為導向，將各學科知識進行整合，幫助學生構建全面的知識體系。這樣既能拓寬學生的視野，又能提高學生的創新能力。三是遵循科學原理，追求相對最優。在項目實施過程中，教師要遵循科學原理，確保項目的可行性。同時，要追求相對最優的教學設計和實施策略，使項目成果具有較高的價值。這意味著教師要在項目過程中不斷反思、調整和改進，確保項目目標的實現。四是機理簡單，構思獨特。項目式發明創造教學強調培養學生獨立思考和解決問題的能力，在項目設計中，教師要注重簡化機理，讓學生能夠輕松理解和掌握相關知識。同時，鼓勵學生發揮創意，提出獨特的構思，使項目更具創新價值。這樣才能激發學生的興趣，提高項目的成功率。五是注重過程，成果可視。項目式發明創造教學強調過程與結果并重，教師要關注學生在項目式發明創造過程中的表現，及時給予指導和鼓勵。同時，要確保項目成果具有可視性，便于學生展示和交流。這樣既能讓學生在項目式發明創造過程中收獲成功，又能提高學生的溝通能力和團隊協作能力。

（二）構建“學—做—說—創—評”教學模式

我校構建并實施“五環”（科學知識、動手操作、演說實踐、創新智造、評價提升）教學模式，達成基礎、進階、高階“三階”（科學普及、格物致知、智慧創造）能力提升目標。一是學，即讓學生認真學習科學知識，包括現代智能、航天航空、科學探索、無人機技術等知識，使學生扎實打好科技基礎，為后續的實踐操作和創新思維發展奠定堅實基礎。二是做，即強化學生的實踐應用能力。學校提供“燎原計劃”、創意大賽等實踐應用平臺，引導學生將所學知識運用到實際問題的解決中，使學生將所學知識付諸實踐。三是說，即提升學生的科技表達能力?？萍急磉_能力是現代科技人才必備的技能，教師應著重引導學生學會用清晰、準確的語言描述科技問題和解決方案。通過科技報告、論文撰寫等途徑，學生的科技表達能力得到鍛煉，能夠更好地展示自己的觀點和成果。例如，在創新大賽、全球發明大會、宋慶齡發明獎等賽事中，我校學生在介紹作品環節普遍獲得好評。四是創，即培育學生的科技創新精神。我校注重培養學生的創新思維，通過開展科技競賽、創新實驗等活動，激發學生的創新潛能［3］。五是評，即提升教學評價成效。教師在課堂中關注教學過程評價和學習結果評價，合理運用多種評價工具，及時給予學生反饋，鼓勵學生參與自我評價和互評。

五、實施課程建設多維評價

課程建設是一個持續不斷的過程，而評價在這個過程中的重要性不言而喻。評價像一面鏡子，能夠清晰地反映出課程實際執行情況與預期目標之間的差距，揭示存在的問題。通過及時的評價反饋，教師可以有針對性地修訂與完善課程內容，從而更有效地推動課程建設。我校以促進學生創新素養持續發展為目標，不斷優化課程設計和實施過程，并將評價結果納入教育教學質量評估體系。在評價過程中，學校始終堅持方向性、指導性、客觀性和公正性等原則，確保每一項評價都能真實地反映出課程的優缺點。

我校實施多維度評價方式包括以下四點。（1）教師評價。教師作為課程的直接參與者，他們對課程的理解和執行情況有著深刻的認識，他們的評價具有很高的權威性。（2）同伴評價。同伴之間的評價可以反映出學生在課堂中的互動情況，以及他們對于課程的接受程度。（3）自我評價。學生通過自我評價和反思，了解自身學習情況，從而找到改進的方向。（4）外部專家評價。外部專家具有獨立的視角和豐富的經驗，他們的評價能夠為我校校本課程開發提供寶貴的參考意見。

我校通過多維度評價，全面了解“小發明大智慧”校本課程的運行情況，一旦發現問題就及時調整，從而確保課程的質量和效果。同時，為學生提供了一個公正、客觀的評價環境，有助于學生全面了解自己的學習狀況，激發學生的學習動力，使學生的創新素養得以持續發展。以生活篇中的“牙刷”發明項目為例。針對該項目課程，我們設計了包括小組評價、組間評價、教師評價的項目評價內容（如表2）。評價內容包括：組內成員均能積極參與方案設計、制作、測試、評價、改進等學習活動，并提出自己的獨特見解；項目與設計圖一致或比設計圖效果更優，能根據評估結果改進設計方案；發明的牙刷具備擠牙膏功能并能順利擠出牙膏，方便快捷，具有實用性；是否學會使用3D打印機等工具創作作品；是否了解牙刷的結構、組裝、儲膏腔的工作原理。在學生作品成型后，我校邀請中國發明協會中小學創造教育分會的有關領導和專家對學生作品進行評價，促使學生不斷完善作品，并對自己的作品進行推薦，達成作品的自我評價。

綜上所述，在研發并實施“小發明大智慧”校本課程的過程中，我校以多樣化項目為載體，關注發明項目與生活、地方資源的緊密相連；注重學生的興趣和認知能力相匹配；遵循經濟適用性原則，確保所需材料便于獲取、成本較低；巧妙運用發明創新技法，培養學生的高階思維，確保項目能夠落地執行，讓學生在親自動手實踐中體驗創新的魅力，獲得參與小發明的成就感，從而提高創新素質。

參考文獻

［1］馮光國.綜合實踐活動框架下中小學勞動教育區域實踐：以濟南市歷城區為例［J］.現代教育，2019（10）：10-12.

［2］中小學綜合實踐活動課程指導綱要［J］.云南教育（視界時政版），2017（11）：28-33.

［3］陳金明.基于立德樹人的初中物理教學實踐研究［J］.數理天地（初中版），2023（18）：75-77.

注：本文系南寧市教育科學“十四五”規劃立項課題“基于項目式教學的小學生發明創造校本課程的開發與應用研究”（2022C657）的階段研究成果。

（責編 黎雪娟）