基于科技創(chuàng)新項(xiàng)目的校本課程開發(fā)與教學(xué)模式

杜春燕

[摘 ? 要]課程是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的重要載體，其中科技創(chuàng)新課程是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的重要路徑。通過開發(fā)與實(shí)施“納米防曬化妝品創(chuàng)新課程”，對(duì)基于科技創(chuàng)新項(xiàng)目的校本課程開發(fā)與教學(xué)模式開展行動(dòng)研究，歸納出包括科學(xué)性、可行性、實(shí)踐性在內(nèi)的科技創(chuàng)新課程開發(fā)原則和任務(wù)驅(qū)動(dòng)型的科技創(chuàng)新課程實(shí)施模式，為更多學(xué)校開發(fā)與實(shí)施科技創(chuàng)新課程提供參考。

[關(guān)鍵詞]科學(xué)素養(yǎng);科技創(chuàng)新項(xiàng)目;校本課程

人才培養(yǎng)是教育的本質(zhì)要求和根本使命，衡量中小學(xué)教育質(zhì)量的第一標(biāo)準(zhǔn)就是人才培養(yǎng)水平，培養(yǎng)什么人和怎么培養(yǎng)人是其核心問題。推進(jìn)青少年科技創(chuàng)新人才的早期培養(yǎng)，開展科技創(chuàng)新教育，培養(yǎng)青少年的科技素養(yǎng)和創(chuàng)新能力是落實(shí)立德樹人根本任務(wù)，促進(jìn)青少年全面而有個(gè)性發(fā)展的內(nèi)在要求[1]。

一、中小學(xué)科技創(chuàng)新校本課程

的開發(fā)與實(shí)施背景

課程是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的重要載體，構(gòu)建適合學(xué)生科技創(chuàng)新素養(yǎng)發(fā)展的課程體系，是培養(yǎng)學(xué)生科技創(chuàng)新思維，提升學(xué)生科技創(chuàng)新能力的關(guān)鍵[2-3]。

目前，中小學(xué)校本課程尤其是科技創(chuàng)新課程的開發(fā)與教學(xué)呈現(xiàn)兩種趨勢(shì)。一是單純依靠高校、科研院所或者各類教育機(jī)構(gòu)，課程內(nèi)容涵蓋最新的熱門科技話題如物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等。但深入分析發(fā)現(xiàn)，這些課程缺乏真正動(dòng)手實(shí)踐和探究的內(nèi)容。二是完全依靠學(xué)校教師，有些學(xué)校更是將校本課程開發(fā)與授課的任務(wù)安排給教學(xué)工作相對(duì)輕松的非高考科目教師或其他行政人員。受教育背景所限，以這種方式開發(fā)的校本課程通常圍繞個(gè)人專業(yè)或特長，難以實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)青少年科技素養(yǎng)、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的目的。當(dāng)然，越來越多的教育專家、學(xué)者以及中小學(xué)校長和教師認(rèn)識(shí)到了科技創(chuàng)新課程在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力方面的重要性，開始實(shí)行科學(xué)教育改革，將科學(xué)教育課堂移至科技館、博物館等各類專業(yè)場所或者專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，通過各類實(shí)踐活動(dòng)讓青少年理解科學(xué)，感受科技創(chuàng)新[4-5]。但是這些更多還是停留在實(shí)踐活動(dòng)層面上，學(xué)校應(yīng)該在科技創(chuàng)新課程開發(fā)方面投入更多的人力、物力和財(cái)力，確保科技創(chuàng)新課程的數(shù)量、質(zhì)量和實(shí)施效果。

二、源于科技創(chuàng)新項(xiàng)目的

校本課程開發(fā)思路與原則

科技創(chuàng)新項(xiàng)目，在此是指青少年個(gè)人或者小組在專業(yè)導(dǎo)師指導(dǎo)下完成的科學(xué)探究小課題。近年來，國家對(duì)培養(yǎng)青少年科技創(chuàng)新能力高度重視。教育部出臺(tái)的《普通高中課程方案》將研究性學(xué)習(xí)納入國家必修課程計(jì)劃，越來越多的青少年參與到科技創(chuàng)新活動(dòng)中。以北京市第三十五中學(xué)為例，每年有近300名學(xué)生參加科技創(chuàng)新課程，分小組完成科技創(chuàng)新項(xiàng)目，平均每年完成一百多項(xiàng)科技小論文或報(bào)告。這些成果涉及多個(gè)科技領(lǐng)域，且很多與現(xiàn)實(shí)生活密切相關(guān)，非常適合用作開展科技探究項(xiàng)目的基礎(chǔ)課程素材。

研究表明，通過源于科技創(chuàng)新項(xiàng)目的課程開發(fā)與實(shí)施，能夠豐富校本課程資源，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的參與熱情，更好地提升學(xué)生的自主探究意識(shí)和創(chuàng)新能力。然而需要注意的是，科技創(chuàng)新項(xiàng)目與科技創(chuàng)新課程具有較大的不同?？萍紕?chuàng)新項(xiàng)目是由學(xué)生個(gè)人或小組完成，注重創(chuàng)新性，通常涉及較多的高于高中學(xué)業(yè)水平的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容。而科技創(chuàng)新課程作為一門課程，要面向更多的學(xué)生，要有相對(duì)明確的教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容。而且考慮到學(xué)生知識(shí)水平的差異，需要進(jìn)行學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)的普及。因此，科技創(chuàng)新課程在內(nèi)容設(shè)置上需要遵循科學(xué)性、可行性、實(shí)踐性的原則，以保障學(xué)生的參與度。

1.科學(xué)性?；诳萍紕?chuàng)新項(xiàng)目的課程開發(fā)要充分提煉項(xiàng)目中的科學(xué)知識(shí)和原理，并將其與中學(xué)學(xué)科知識(shí)進(jìn)行整合，搭設(shè)學(xué)生學(xué)習(xí)的臺(tái)階，避免跨度太大給學(xué)生造成過重負(fù)擔(dān)。如筆者在“納米防曬化妝品創(chuàng)新課程”開發(fā)中，將納米材料與學(xué)生在高中化學(xué)課程中學(xué)到的“分散系”“膠體”的概念聯(lián)系起來，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到納米材料其實(shí)已經(jīng)學(xué)習(xí)過，消除學(xué)生的陌生感和恐懼感。

2.可行性?？萍紕?chuàng)新項(xiàng)目中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對(duì)較多，且有些實(shí)驗(yàn)耗時(shí)較長。為了符合課時(shí)安排，需要對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行模塊化，讓學(xué)生在每次課上都能夠完成一部分相對(duì)完整的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。另外，如果實(shí)驗(yàn)涉及精密儀器的使用，教師還需要提前對(duì)學(xué)生進(jìn)行儀器原理和操作的培訓(xùn)，以確保學(xué)生能夠合理利用精密儀器。

3.實(shí)踐性。為實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)青少年科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的目標(biāo)，必須保障課程的實(shí)踐性。為此，在將科技創(chuàng)新項(xiàng)目中的研究內(nèi)容進(jìn)行單元化分割時(shí)，一定要保留學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的內(nèi)容，切忌為了課程實(shí)施方便而使這些內(nèi)容縮水。值得注意的是，課程的實(shí)踐性并不僅僅體現(xiàn)在讓學(xué)生動(dòng)手操作，“照方抓藥”式的實(shí)驗(yàn)操作對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)并無益處。因此，教師在科技創(chuàng)新課程開發(fā)中要深刻理解項(xiàng)目的精粹在于其“創(chuàng)新性”，要給學(xué)生留足獨(dú)立思考的空間。如筆者在“納米防曬化妝品創(chuàng)新課程”開發(fā)中，就將測試裝置設(shè)計(jì)、納米防曬品制作及測試等重點(diǎn)內(nèi)容以任務(wù)的形式安排給學(xué)生，讓學(xué)生分組思考并提出方案。然后，由筆者點(diǎn)評(píng)學(xué)生小組的方案，并讓各組按方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中，筆者引導(dǎo)學(xué)生及時(shí)總結(jié)實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，并不斷改進(jìn)。

三、任務(wù)驅(qū)動(dòng)型的課程實(shí)施模式

有效開展項(xiàng)目課程的關(guān)鍵在于明確項(xiàng)目課程的目標(biāo)，規(guī)劃開展流程[6]，而項(xiàng)目課程目標(biāo)的完成和凸顯則取決于實(shí)施過程中各教學(xué)環(huán)節(jié)的驅(qū)動(dòng)性任務(wù)設(shè)計(jì)和教學(xué)組織。為此，在“納米防曬化妝品創(chuàng)新課程”中，筆者圍繞核心問題“防曬品的原理和制作”設(shè)計(jì)了5個(gè)課程單元及其對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)任務(wù)。

單元1的主題是“防曬品背景知識(shí)”，對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)任務(wù)是選擇合適的防曬品。該環(huán)節(jié)以真實(shí)生活情景引入，激發(fā)學(xué)生的興趣，引發(fā)學(xué)生對(duì)防曬品的思考與探究。

單元2的主題是“防曬品的防曬能力測試方案”，對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)任務(wù)是設(shè)計(jì)并完善防曬品防曬能力測試裝置的方案。在該環(huán)節(jié)，教師引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)測試裝置，并畫出草圖，之后分組進(jìn)行交流。本環(huán)節(jié)考查學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力，并通過生生間的討論交流，達(dá)到不斷完善測試裝置設(shè)計(jì)方案的目的。

單元3的主題是“防曬品的防曬能力測試實(shí)驗(yàn)”，對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)任務(wù)是利用設(shè)計(jì)裝置測試防曬品的防曬能力。在該環(huán)節(jié)，教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)單元2完善的測試裝置設(shè)計(jì)方案搭建防曬能力測試裝置，并引導(dǎo)學(xué)生測試市場上幾種防曬霜的防曬能力，記下測試結(jié)果。測試結(jié)束后，要求學(xué)生對(duì)測試數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并采用合適的方式展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在該環(huán)節(jié)，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生的信息技術(shù)水平不同，使用的展示手段也各不相同。部分學(xué)生采用了列表形式，也有學(xué)生采用了柱狀圖形式，還有學(xué)生利用畫圖軟件合并多組數(shù)據(jù)以方便對(duì)比分析。這說明本環(huán)節(jié)開放型的任務(wù)設(shè)計(jì)，能夠鍛煉學(xué)生利用跨學(xué)科知識(shí)解決問題的能力。

單元4的主題是“納米材料在防曬品中的應(yīng)用”，對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)任務(wù)是自制納米防曬品并進(jìn)行防曬能力測試。在該環(huán)節(jié)，教師通過不斷提問和與學(xué)生的交流，指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和探究能力。問題示例：“納米防曬劑的選取原則是什么？”“國際上對(duì)納米防曬劑的用量作了哪些規(guī)定？”“在規(guī)定用量內(nèi)如何設(shè)置實(shí)驗(yàn)組的用量？”

單元5的主題是“展示探究成果”，對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)任務(wù)是制作實(shí)驗(yàn)探究項(xiàng)目的展示稿。通過本環(huán)節(jié)的實(shí)施發(fā)現(xiàn)，盡管教師事先就如何進(jìn)行科技成果展示做了培訓(xùn)，但是學(xué)生在制作展示文稿的過程中仍然做不到活學(xué)活用。比如標(biāo)題的選擇，如表1所示，不同學(xué)生的關(guān)注點(diǎn)不同，在標(biāo)題選取中沒有遵循“盡量涵蓋自變量、因變量及其相互關(guān)系”的原則[7]。因此，本環(huán)節(jié)實(shí)施過程經(jīng)歷了“預(yù)展示—修改完善—終展示”三個(gè)階段。

需要指出的是，在科技創(chuàng)新課程實(shí)施中發(fā)現(xiàn)，提升教師的專業(yè)廣度非常重要。一般一個(gè)科技創(chuàng)新項(xiàng)目會(huì)涉及多個(gè)學(xué)科，因此教師需要了解多學(xué)科的背景知識(shí)，這樣才能高效地完成從項(xiàng)目到課程的轉(zhuǎn)化。

四、結(jié)語

“納米防曬化妝品創(chuàng)新課程”的實(shí)施，激發(fā)了學(xué)生的科學(xué)興趣，有效提升了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，促使學(xué)生主動(dòng)運(yùn)用科學(xué)方法解決遇到的實(shí)際問題。更重要的是，參加了該課程學(xué)習(xí)的學(xué)生，在課程學(xué)習(xí)完成后又提出了新的研究問題，從而分小組開展新的探究。學(xué)生們?cè)趯W(xué)習(xí)該課程基礎(chǔ)上完成的新的科技創(chuàng)新項(xiàng)目還參加了各級(jí)青少年科技比賽。因此，可以說，學(xué)校實(shí)現(xiàn)了從科技創(chuàng)新項(xiàng)目到科技創(chuàng)新課程再到新探究項(xiàng)目的良性循環(huán)，這一良性循環(huán)能夠極大地豐富學(xué)校課程資源，拓展學(xué)生自主發(fā)展的空間，并激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新欲望和創(chuàng)新動(dòng)力，進(jìn)而全面提高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力和綜合素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

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[7][美]達(dá)西·哈蘭德.STEM項(xiàng)目學(xué)生研究手冊(cè)[M].上海：科學(xué)普及出版社，2013.

（責(zé)任編輯 ? 張慧籽）