科普活動在中小學教學中的對策研究

闕路路 吳瑪佳 龍美梁 熊佳越 趙建

摘?要：人工智能是科技創新的前沿，是科技發展的戰略制高點。近年來在義務教育階段進行人工智能方面的教學投入逐年增加，越來越多的學生家長選擇讓自己的孩子參加關于人工智能相關的學習。本課題研究的是我校大學生在周邊中小學生進行了近兩年的科普活動中產生了怎樣的促進作用，旨在解決安順市中小學科普資源匱乏、師資力量缺乏、科普重視程度不高等痛點問題。該項目共開設兩門核心課程，分別是圖形化編程和3D模型設計制作，累計服務學生近萬余人次，促進人工智能、大數據、物聯網等新興技術在教育教學中創新應用，推動教育模式變革和生態重構，實現教育教學過程的數字化、網絡化、智能化。

關鍵詞：科技強國；科普；科技創新；編程課程

一、調研背景及目的

（一）背景

2022年5月19日，貴州省人民政府辦公廳發布了面向全省，要求在2025年貴州省公民科學素質的比例要超過12%，“科學普及與科技創新同等重要”的制度安排基本完成，扎實推進重點人群科學素質提升行動，由省教育廳、省團委、省科協牽頭，培育一大批具備科學家潛質的青少年群體，建立校內外科學教育資源有限銜接機制，實施管校合作行動，創造條件，支持中小學充分利用科技館、博物館，青少年科普教育示范基地等科普場所，廣泛開展各類學習實踐活動，組織高校、科研機構、醫療衛生機構、企業等開發開放優質科學教育活動和資源，鼓勵科技工作者走進校園，開展生理衛生、自我保護、識毒防毒等安全健康教育活動，同時還要加強農村科技方面的普及，加強農村科技服務體系，建設發揮新時代文明實踐中心作用，開展科普文明實踐活動，完善科普示范引領體系，深入開展縣市區科普示范、鄉鎮科普示范村、農村科普示范基地等創建活動。

（二）目的

我國已進入全面建設社會主義現代化國家的新發展階段，公民科學素養提升和創新能力培養成為關鍵環節。但我國在一些科技領域仍面臨創新人才匱乏的窘境，大力培養科技創新后備人才是我國在未來國際競爭中博得先機的重要保障。中小學是培養科技創新人才的關鍵期，為長遠解決我國創新人才培養短板，從根本上改變高層次創新人才匱乏的窘境，需要夯實科技強國人才根基重大目標，前瞻部署中小學科學教育，重塑新時代基礎科學教育體系。本次社會調查是基于新時代科技強國戰略、鄉村振興戰略以及義務教育階段“雙減”政策的大背景，通過調查安順市及貴陽市中小學生科技創新能力水平，了解中小學生在課余時間科技創新方面的時間所占比例，一定程度上調查中小學校科技創新類課程及師資方面存在的短板，為后期能有效訓練他們的高階思維和實踐創新能力打下基礎。

二、研究區域基本情況

安順市地處西南地區，是貴州省的一個地級市，作為地方高校一直都在為安順市的發展培養人才，2022年7月26日一篇關于《2024年將取消藝術特長生，科技特長生成為升學新方式》的文章在亞洲教育論壇上引發了廣大網友的熱議，該文章還理出科技類特長生招生的類目，讓廣大網友更加清晰明了地看到科技特長生在未來的一大發展趨勢。安順市自2021年開始，對于學生的科技素養培養越來越重視，現如今已經越來越成為安順市目前中小學課后服務的重點開展項目。但是縱觀全國各地中小學科普率分布非常不均勻，東部地區中小學科普程度基本上都處于35%以上，中部地區在15%～30%，西部地區大多在15%以下。

在安順市，我們目前設有開發區實驗小學3D模型設計制作、圖形化編程、經濟開發區實驗學校（C++奧賽啟蒙班）、幺鋪小學（圖形化編程）、安順學院（電子科技）、阿歪寨小學（科普知識講解，例如科學小常識、玩轉物理等）共四個試驗點，項目涵蓋3271名學生，為他們帶去了一堂堂生動有趣的科學課堂，帶領孩子們翱翔科學的海洋。

（一）國家科普經費投入現狀

在2016—2020年這五年的時間里，據環球網、中國科普網、中國科學技術科學網等網站發布的數據統計，我國近年來對科普領域的投入經費逐漸增加，每年都有新建并投入運行的科普展館。

（二）安順市科普經費投入現狀

安順市2021年支出經費6335萬元，其中科普活動經費65.5萬元；2022年在科學技術方面支出經費6431萬元，其中科普活動經費達到了67萬元。

（三）社會現狀

近年來，我省在對青少年群體科技知識普及的重視程度較高，科普專職人員逐年增加，對于科普方面的經費支出也逐年遞增，許多科技館、少年宮、科普教育基地定期開展科普活動，中小學每學期至少有一次科技入校園活動，這些都在一定程度上促進了青少年科學知識的普及率。但是由于是通識教育，科普教育還有待普及，該課題研究方向具有較高的研究價值。

在2020年公布的第十一次中國公民科學素質調查結果中顯示，我國公民素質比例達到10.56%（2022年8月啟動第十二次中國公民科學素質調查，我國具備公民科學素質的比例為12.93%，貴州省詳細數據未公布），但是貴州省僅為7.22%，省內各地區差異較大。

（四）政策支持

近年來，國家陸續頒布一些政策推動人工智能領域在中小學教育教學的應用，以此培養一批具備科學家潛質的青少年，在《教育信息化2.0行動計劃》和貴州省十四五規劃中均有提到要將科普納入中小學日常教學活動中。

三、研究過程中發現的問題及解決方案

（一）痛點問題

我們通過調查和查閱大量資料，對科普行業的痛點進行細致分析，詳情如下。

（1）東西部地區中小學生科普教育存在明顯差距。中國科協組織開展了第十一次中國公民科學素質抽樣調查。

（2）參加校外科普機構的培訓成本較高。安順市內主要有樂高機器人活動中心、猛犸象stem編程學院和碼高機器人少兒編程，主要圍繞編程開展科普教育與培訓。許多家庭對于科普教育的了解程度不高，加上校外培訓費用高昂，許多普通家庭難以承擔。

（3）中小學開展科普教育的師資匱乏。通過線下走訪，我們了解到目前安順市科普教育師資力量比較匱乏，能夠在校內開展科普教育的主要是承擔物理、化學、生物或信息技術的教師，但這些教師本身課程較多、上課班級多、日常教學任務繁重，無暇顧及更多科普教育課程的授課，部分科創能力強的教師也只能以指導學生科創社團活動的方式，帶領小部分學生開展科創訓練，現有師資不能支撐全校范圍的科普教育和訓練。

通過問卷調查、資料查閱、網上查詢、線下走訪的方式調查得到的信息進行分析可知，我市科普存在痛點如下：

（1）師資力量匱乏，安順市缺乏科普專職人員，大多是學校有場地，但是沒有專業教師指導學生；

（2）課程體系不規范，結構不完善，沒有系統性，缺乏完整性課程，知識比較零散；

（3）開展的科普活動內容單一，科普重視程度不高。

（二）解決方案

（1）發揮高校學生優勢，建立教師培訓機制，建設科普基地，將在學校或者社會上有科普方面興趣的人員引入團隊中，擴展科普師資力量；

（2）建立健全的科普體系，與中望3D、點貓科技達成合作，編撰適用于安順市中小學科普類教材，便于師生學習和教學所需；

（3）開設多樣化的科普課程，我們會發揮高校學生的智慧，錄制一些科普類視頻，然后將優秀的作品推送至中小學。教師們和學生們可以利用非課堂時間學習科普知識，便于鞏固科普成果，同時通過課外延展課程，提高了科普的普及率和實現了實踐的場景多元化。

目前我們以電子信息工程專業學生為主組建了一支專門致力于安順市青少年科普的專業性團隊，團隊成員共有86名，教師7名，已經開發核心課程2門，并且在安順學院申請了社團，在閆萬珺院長和吳瑪佳教師的幫助下于2022年9月申請獲批了安順市唯一一個青少年等級考試點，后期我們還會往科技夏令營方向和信息學奧數競賽方面進行拓展，下圖為中國電子學會安順學院設立考點截圖：

（三）課程研發

現階段我們已經在學校里面成立了科普與電子協會，并面向全校招生。在2022年3月，累計招募94名大學生和4名教師，在7月份完成第一階段Scratch、3D模型設計制作、科學知識普及課程的授課工作；在2022年9月累計擁有86名大學生和6名教師，在2023年1月前完成了青少年機器人競賽培訓、賽事指導等工作，以及第二階段的Scratch、3D模型設計制作、科學知識普及課程教學；在2023年3月前完成授課教師青少年等級考試培訓以及科普研學活動。授課環節使用新課程進行教學，目前正式進入第三階段教學階段，2023年3月開始在安順市經濟開發區實驗中學開設C++和Python競賽班，C++課程我們使用的是左鳳鳴《C++少兒編程輕松學——寫給中小學生的零基礎教程》，Python使用的是中國電子學會編著的《Python編程入門與算法進階》，主要是為了培養學生的編程思維。

在進行教學的同時，我們還收集了一些學生奇特的想法，總結后開發了五項專利，并在云易算企業管理有限公司申報，其中發明專利一項（盲人自動避障導盲桿）、實用新型專利四項（多功能自救防護窗、基于水流發電的水體檢測器、壓感發電智能環保充電寶、智能語音電壓源）。

2023年2月在貴陽期間，完成了今年6月份即將用于少年硅谷比賽的比賽套件檢測和配比。

四、對科普的未來規劃

青少年編程、人工智能等在目前是比較火爆的，青少年科技類行業剛剛興起，尤其是青少年編程，其擁有非常多的好處，可以讓孩子們在玩樂中學到非常多的能力，青少年編程未來的發展趨勢是非常有前途的，國家和各個政府部門也在積極地推行青少年編程，未來可能會成為培訓的主流。

據相關數據顯示，2019年青少年編程領域總共獲得50余筆融資。從市場規模來看，少兒編程市場目前預計有40億元，學員規模達到1500萬人。更有業內人士指出，未來5年，預測可達300億元的市場規模，將與成人IT培訓市場持平。

（一）過去的2023年的規劃

根據教學反饋情況，2023年的規劃詳情如下：

（二）五年規劃

項目要想持續地走下去，就得有一個長遠的目標，根據現有資源，我們進行了多方考察和分析，我們制訂了一個五年計劃，詳情如下：

（三）課程規劃

課后服務主要為兩門課程，分別是基于Scratch開發的圖形化編程和三維創意設計（3D模型設計制作），這兩門課程學習的內容較簡單，等級考試中圖形化編程為一級至四級，三維創意設計為一級至六級，我們教導的學生在完成相應學習任務后可以參加等級考試，其中Scratch圖形化編程還可以參加藍橋杯等考試。

五、結論

此次項目研究圓滿結束，在調查中我們深入了解了安順市中小學生科普領域的現狀，現階段安順市還有很大的提升空間，后期還需要加大科普力度，以便于更好地去幫助安順市中小學全面提高學生們的科學素養。同時該項目如果能長期持續下去，它能在公益、實習實踐、就業等方面給社會帶來較大的社會價值，具體如下：

公益價值：中小學生樂于嘗試新鮮事物，并探究其中的科學奧秘，通過本課題的實施，能夠激發他們對科學、工程、涉及創意方面的興趣，引導他們愛上科學，走入科學的世界，助力他們健康成長。

實習、實踐機會：未來五年，通過課題服務內容，預計能為在校大學生提供各簽約中小學科普服務實習、實踐崗位300個。

就業機會：未來五年課題持續研究過程中，通過實習轉崗可提供課程研發、賽事培訓、考級培訓就業崗位50個。

雖然調查結束了，但是我們的科普之路將會持續進行下去，為安順市培養更多科技方面的人才。

參考文獻：

［1］付成玉.少兒在線編程學習體驗影響因素研究［D］.貴州師范大學，2022.

［2］吳麗丹.Lego?EV3實體編程與scratch虛擬編程在小學編程學習中學習效果的對比研究［D］.福建師范大學，2020.

基金項目：安順學院大學生創新創業項目立項國創項目科普有“Young”——致力于安順市青少年科學啟蒙專項經費（項目編號202210667043X）

作者簡介：闕路路（1999—?），男，漢族，貴州惠水人，本科在讀，研究方向：青少年科普。

*通訊作者：吳瑪佳（1981—?），女，漢族，貴州安順人，碩士，副教授，研究方向：計算機網絡技術、電子線路制板。