“一核四徑”：提升小學生科技創新能力的實踐探索

摘要：科學興趣、創新意識是少年兒童科技創新能力的基石。在科技創新教育中，全方位、多維度、多領域地培養少年兒童的科學興趣和科技創新意識顯得尤為重要。自2021年《全民科學素質行動規劃綱要（2021—2035年）》頒布以來，關于少年兒童的科技創新教育更多停留在理論研究和科學課堂教學的實踐研究領域，缺少針對少年兒童科技創新能力全方位、多維度、多領域的研究。本文基于科技創新教育行動研究不足的現狀，結合本校多年科技創新教育經驗，提出“一核四徑”科技創新教育新模式。“一核”指的是以培養學生的科學核心素養為核心。“四徑”具體包括瑯琊“小牛頓”行動、科學調查類行動、科技制作類行動、科技競賽類行動。以“核心素養”為核，依托“科學實驗類行動、科學調查類行動、科技制作類行動、科技競賽類行動”四條路徑，全方位、多維度、多領域培養少年兒童的核心素養，形成特色鮮明的小學科技創新行動教育新模式。本文的研究成果豐富了小學科技創新能力行為研究內容，同時為其他兄弟學校的科技創新能力教育提供了借鑒。

關鍵詞：一核" 四徑" 科學素養" 科技創新能力

引言

2020年9月11日，習近平總書記在北京主持召開了科學家座談會。座談會上習近平總書記反復強調：“少年期是培養科學興趣、創新意識、創新能力的關鍵時期。小學應注重學生的科學興趣的培養，在科學興趣培養的基礎上，更進一步注重學生創新意識和創新能力的培養。”習近平總書記語重心長地說：“少年兒童的好奇心強，從娃娃抓起引導和培養他們對科學探索的興趣，使他們從小掌握豐富的科學知識，學會正確的科學方法，樹立嚴謹的科學精神，從而形成一大批具有未來科學家潛質的少年兒童群體。”

2021年6月3日，國務院發布了關于印發《全民科學素質行動規劃綱要（2021－2035年）》的通知，綱要提出了五項提升行動，青少年科學素質提升行動被擺在首位。小學應堅持育人為本，激發少年兒童的好奇心，保護少年兒童的想象力，培養少年兒童的科學興趣，增強少年兒童的創新意識和創新能力，為加快建設科技強國培育一大批具備未來科學家潛質的少年兒童群體，激勵少年兒童樹立投身于祖國科技事業的遠大志向。

各地小學積極響應國家的政策，將科技創新教育提上日程，普遍的做法是在日常科學課堂教學中融入科技創新教育。由于每所學校科技教學資源和設備的差異較大，科學教師的科學素養良莠不齊，科技創新教育的課程內容設置不合理等一系列問題，科學課的科技創新教育仍停留在科學理論知識的簡單傳授上。科技創新教育僅靠科學課是遠遠不夠的，科技創新教育不僅要提高科學課堂教學的質量，還要依托全方位、多維度、多領域的課外實踐活動。

一、明確核心概念，理解創新實質

（一）一核

一核指的是以培養學生的科學素養為核心。《義務教育科學課程標準（2022年版）》，指出科學素養包括了解科學知識、了解科學研究方法、了解科學技術對個人乃至社會所產生的影響三個部分。課程標準要求科學課程充分體現育人價值，可以從科學觀念、科學態度、科學思維、科學精神等方面著手，逐步引導學生在學習科學過程中，形成適應個人終身發展和社會發展所需要的正確價值觀、必備品格和關鍵能力。

（二）四徑

四徑指的是瑯琊“小牛頓”行動、科學調查類行動、科技制作類行動、科技競賽類行動。瑯琊“小牛頓”行動：通過對目前小學生科技創新能力培養的現狀與模式的研究，根據學生的年齡和認知特點，分學段開展特色科技創新實踐課程“小牛頓”的教學。科學調查類行動：以每年的青少年科學調查體驗活動為契機，在校內外開展科學調查和科學金點子等綜合實踐活動，并通過收集和分析相關數據，進行研究性學習，例如“創意點子”調查活動、繩扣比賽活動、“廢物利用，塑料瓶的再生”活動、“讀一本科普書籍”實踐活動、“異想天開”設計、投稿評比活動等，讓學生在活動中體驗，在活動中感悟，全面提升科學素養。科技制作類行動：學生通過發現生活中的問題，嘗試用所學知識去解決它，并獲得了成功，增強了學習科學、應用科學的興趣；或在教師指導下，學生動手動腦，利用準備好的材料，制作一些科技作品，比如電路串并聯、馬得堡半球、手搖發電機等；或在科創教室學習編程、機器人等相關知識。科技競賽類行動：根據學生的興趣愛好并結合各學科優勢，開展科技小論文撰寫、小發明、小制作、科學幻想畫等活動。師生共同參與各級科技創新大賽，培養并提升科技創新能力。

四個行動具體細化為若干活動。

瑯琊“小牛頓”行動：①小牛頓啟蒙班；②小牛頓初級班；③小牛頓中級班；④小牛頓高級班。科學調查類行動：①金點子實踐活動；②科學調查體驗活動；③科技實踐活動。科技制作類行動：①小發明制作；②小實驗制作。科技競賽類行動：①科技創新大賽；②宋慶齡杯發明大賽；③皖新杯科技發明大賽；④機器人與編程大賽。

圍繞科學核心素養，依托四個路徑，全方位、多維度實現小學生科學素養的提升。

（三）小學生科技創新能力

小學生科技創新能力指小學生在某一技術領域具備發明創新的綜合能力。其包括小學生的知識水平、知識結構、創新意識、創新思維、創新精神等五個主要因素，這五個因素缺一不可。其中知識水平是科技創新最基本的條件；知識結構是小學生進行科技創新所需要的專業知識；創新意識是意識活動中的一種積極的、富有成果性的表現形式；創新思維是一種創造性的科學思維方式，它能夠使學生突破常規思維的界限，提出與眾不同的解決方案；創新精神是小學生具備的創造力、創作靈感等。

二、落實行動路徑，扎實有效推進

（一）瑯琊“小牛頓”行動

根據《中國教育改革和發展綱要》，中小學要由“應試教育”轉向全面提高國民素質教育，全面提高學生的思想道德、科技創新能力、勞動技能和身心素質，促進學生全面地發展。為了更好地培養學生的科技創新能力，課外科技活動是一條重要途徑。成立“小牛頓”科技社團，利用周末半天時間，對學生開展科技類課程的教學。“小牛頓”科技社團學習內容包括聲、光、熱、電、磁、力等六個板塊，設立四個維度的教學，對1～6六年級全覆蓋。開展“小牛頓啟蒙班”“小牛頓初級班”“小牛頓中級班”“小牛頓高級班”等四個維度的教學。小牛頓科技社團的設立，提高了學生的科學思維能力和動手操作能力。比如小牛頓中級班《紙電路》這一節課，對象是四年級的學生，學生之前在校內科學課上已經接觸過簡單的電路，但局限于課內實驗器材和場地、時間等因素，學生學習效果并不是很好。而“小牛頓”科技社團課很好地彌補了這些缺憾，學生通過實驗器材很快完成了簡單串聯電路和并聯電路的設計。通過對課外知識的學習，學生在一次次動手動腦實驗后，萌發了創新的種子。

通過“小牛頓”行動，學生更能發現問題、解決問題。課外活動能開闊學生的眼界，培養學生的科學興趣和愛好，是課堂教學的重要補充，取得了非常好的效果。學生發揮了個性和特長，形成了勇于探索、敢于創新的精神。

（二）科學調查類行動

科學調查類行動以培養青少年科學興趣，增強其創新意識和實踐能力為目標，通過訪談、問卷調查、統計分析等手段，提高青少年的科學探究能力。通過金點子創意活動、科學調查體驗活動、科技實踐活動三個方面，全方位培養學生科技想象能力，科學調查應用能力等。

金點子創意活動將各種創新和實用的想法，用文字或圖片表達出來。在金點子創意活動中，學生投稿非常積極，比如一位五年級學生創作了一把“夜行多功能安全雨傘”，將傘的頂部布滿LED燈珠，傘的底部固定一個可伸出旋轉360度并能調節遠、近光的LED電筒。在雨夜打開開關燈珠亮起，給來往的車輛以警示，使行人更加安全。將LED電筒拉出并調節好角度，起到照明作用的同時，解放了另一只手，便于做其他的事。金點子創意活動提高了學生的想象能力，給學生的思維插上了騰飛的翅膀。

科學調查體驗活動通過設計貼合少年兒童日常生活的活動內容，選擇不同的主題進行相關知識的學習。科學調查體驗活動主題分別是“節氣日記”“知水善用”“節能從哪做起”“綠色校園”“運動與安全”“低碳生活”“節約糧食”，共17項活動可供學生選擇。通過設計多種活動，充分吸引少年兒童參與科學調查、科學探究和科學體驗活動，讓少年兒童在參與活動的同時，學習基本的科學知識，掌握初步的科學探究方法。活動以學校（班級或小組）、家庭為單位開展，建立3～5人的小組，選擇感興趣的主題，下載活動資源。科學調查體驗行動，培養了少年兒童團隊意識和協作精神，讓少年兒童體驗科學探究的樂趣，培養少年兒童學科學、愛科學、用科學的良好習慣，增強了少年兒童社會責任感和科學道德感，提高了科學素質。

（三）科技制作類行動

學生的創新思維往往是從發現問題開始的，而生活中處處是問題，教師要利用學生對事物的好奇心和求知欲，引導學生觀察生活，能夠發現生活中一些不合理部分，并運用所學知識和技能，大膽地想辦法去解決。

“多功能晾衣架”是一名在校五年級學生發明的。他通過觀察生活，發現自家的晾衣架在晾曬衣服時，經常被風吹到樓下，衣服也時常被風吹走。他發現了生活中的這個問題，并對衣架進行了仔細觀察和研究，發現了衣架存在的問題：衣架掛鉤是半圓弧設計，不能進行閉合，容易被風吹落，他想到鑰匙扣的原理，通過在掛鉤處設計一個封閉曲環，起到了固定晾衣架的作用；晾衣架功能單一，只能晾一類衣服。這位學生通過查找資料，請教老師，進而對晾衣架進行改進，使衣架兩臂長度尺寸可以調節，既可以晾曬成人衣服也可以晾曬兒童衣服，擴展了衣架的實用性，做到了功能的改變。

學生通過發現生活中的問題，嘗試用所學知識去解決它，并獲得了成功，增強了學習科學、應用科學的興趣，提高了動手操作和解決實際問題的能力。同時，這也培養了學生的問題意識、創新思維，使創新能力得到了進一步的提高。

（四）科技競賽類行動

讓學生積極參加各種科技類競賽，以賽促練，往往會調動學生更大的積極性。近幾年來，教育部認定的科技類比賽越來越多，比如“中國青少年科技創新大賽”“中國青少年機器人競賽”“全國青少年創意編程與智能設計大賽”“宋慶齡杯發明比賽”等。

以我校2021年度安徽省科技創新大賽一等獎作品“一種可升降安全窨井蓋”（右圖）為例，其發明者是我校一名四年級學生，該學生從上幼兒園開始就愛動腦動手，喜歡拼裝玩具，喜好積木。學校每年圍繞科技創新大賽開展校內選拔賽，這名學生在家長支持和老師鼓勵下，總是積極報名參加。一年級時發明的“多功能小板凳”獲得了瑯琊區三等獎，雖然成績不算太好，但通過科技創新大賽的平臺，孩子有了很多的收獲，開啟了創新思維。科創比賽年年都有，該學生年年參加，通過大賽的鍛煉，能力和創新思維越來越強，從一年級參賽，直到2021年發明了“一種可升級安全窨井蓋”，脫穎而出，取得了滁州地區近幾年最好成績。回顧這名學生這幾年的創新歷程，這是他堅持不懈的結果，是科創比賽給他提供了這個施展特長、施展才華的平臺。

三、結語

創新能力是綜合能力的體現，發展學生的創新能力，要按照創新能力發展的規律激發學生的好奇心，激發學生的求知欲和創新的興趣。一線輔導員老師要圍繞“一核四徑”充分利用內部和外部條件，全方位地給學生建構和提供創新平臺，利用多種有效途徑為學生科技創新創造有利條件，做學生科技創新的引路人。

參考文獻：

[1]習近平主席主持召開科學家座談會并發表重要講話［EB/OL］.http：//politics.people.com.cn/GB/n1/2020/0911/c102431858723.html？ivk_sa=1024320u.

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責任編輯：黃大燦

**本文系安徽省教研課題“‘一核四徑’：提升小學生科技創新能力的行動研究”的研究成果，課題立項號為JK23033。