科技创新教育范例

摘要：

本文主通过举例的方式对科技创新教育中创新教育的目的、提高学生创新思维的方法、创新教育的方式及制作过程谈了笔者近几年在科技创新教育过程的反思。

关键词：

创新；教育；科技教育；科学培养

社会的发展与日俱新，仅靠考试成绩来判定学生的时代很快翻篇，在新形势下一个善于观察，善于思考，善于动手的创新性人才普遍受到各种行业的青睐。本文就如何培养学生这方面的能力展开探讨。

一、创新教育的目的性

创新教育的目的应该是要让参与的学生通过另一种方式的学习（更多时候靠自学钻研），形成终身受用的学习能力。创新教育其实只是激发了人与生俱来的好奇心，它不仅能培养学生的敏感力、应变力、创造力还能培养学生的扩散性思维和聚敛性思维，还能锻炼学生科学探究的动手能力。在创新教育的研究中教师也能迅速提升自己的科研水平，与学生一起成长。

学生发展的核心是必备品格和关键能力，关键能力尤其是核心思维、实践能力和创新精神的培养，离不开综合性的科技创新教育（简称科技教育）。科技教育对学生实践能力、创新精神、创造能力的培养，对学生潜能开发、人格和审美素养的培养等，都有重要作用。但是长期以来，科技教育成了学校教育的薄弱环节。近年来，遂宁市顺南街小学大力建构践行科技创新教育课程体系，广泛开辟学生科创体验的途径，进行广阔的科创教育资源开发、力量聚生、评价导引。

一、小学科技教育现状剖析

由于我们对科技教育的认识尚未上升到学生关键能力培养的高度，导致科技教育探索力度不够，存在诸多问题：因考试和人才选拔机制尚未发生根本转变，学生评价很难有机对接科技创新素养，导致作为学生发展核心素养重要内涵的“科学精神与实践创新能力”培养往往隔靴搔痒，难有实质突破与建树。不少学校开展科技教育，只以考试加分和提升学校形象为原动力，平时挤占科学课，考前集中训练学生参加科创大赛，不仅违背了科学精神和教育规律，更扭曲甚至扼杀了学生的好奇心、探究欲与个性潜能。

二、科技教育的实践策略

历年来，顺南街小学培植了丰沃的科技创新土壤。从20世纪七八十年代起，就有多件作品在全国科技“三小”比赛中获奖，并小有名气，但是随着兄弟学校科创教育意识觉醒和理念更新，仅靠屈指可数的学生获奖，难以撑起科技教育的特色与丰碑。于是我们从顶层设计入手，基于学生科学素养、实践创新能力的培养，从基础课程到拓展课程，从校园科技节到校外实践活动，从学生明星科技队到教师创新工作室，从要素保障到考核评价，全方位建构起学校科创教育体系，探索出一条“课程全覆盖、活动重体验、拓展科技＋家校总动员”的小学科技教育新路。

（一）课程全覆盖

课程是确保全员参与、人人成长的主渠道，我们根据科创教育的特点，设置了科创基础课程、拓展课程和社团课程。一是基础课程，即国家《科学》课程，各年级配备专职科学教师，除按课程标准完成教学任务外，每个教师每学期至少开发两个以上科学课程资源，进入学校科学资源库。二是拓展课程，学校购买校外服务，特聘遂宁市青少年科技活动中心的专业辅导员开设科技小实验课程，以拓宽学生科学视野，增强探究意识，提升动手动脑及创新创造能力；运行校外科教基地课程，我们挖掘身边资源，分期分批组织学生走进民航飞行学院，参观雷达站、气象站、畅游流动科技馆等，将科技课堂无限拓展开来。三是根据学生个性成长需要设置的社团课程，包括“三模”社团、创客社团、科学影像社团、科技发明社团和研学旅行社团等，学生经常性展开训练、开展活动、参加比赛。三个维度的课程设置，既确保全体学生形成基本的科学素养和实践创新能力，又为有科创激情、潜力和梦想的学生提供了科技教育的选择空间和发展可能。

摘要：在大众创业万众创新的浪潮下，教育要适应社会形势发展的需要，为社会服务、为经济服务。我校在科技创新教育与各学科教学相融合方面进行了探索。

关键词：科技创新；教育；学科教学；融合

当前，在大众创业万众创新的浪潮下，教育要适应社会发展的需要。基础教育也应增强学生的创新意识、学习能力和实践能力，培养科学探究的习惯，不断提高学生的科学素养。我校实施了科技创新教育，并融合于各学科教学之中，在提升学生的创新素养方面做出了一些探索。

一、基本定位

科技创新教育，其目的不在于推动创造发明的数量多少、质量的高低，而应该是一种教育观念的实施。学校应该把普及科技知识、激发创新意识、培养创新能力、创新品格作为科技创新教育的目标。

二、领导重视

我校制定了相应的科技创新教育发展规划，建立健全了各项工作机制，成立了科技创新教育工作研究小组，将科技创新教育作为学校发展的重点工作来抓。我校将科技创新教育纳入课程计划，定期开展科普知识讲座、创意发明竞赛和创新发明体验活动；建立了科学有效的考核与奖励办法，对创新发明教育成果予以奖励，激发师生参与科技创新教育的积极性和主动性。我校还积极地鼓励科技创新教育教师参加各级培训，奔赴科技工作先进区县学习经验，开阔视野。我校从人的全面发展出发，将科技创新教育融入到各学科教学之中，力争全面提升学生的素养。

一、以严谨的科技创新态度强化数学教学课堂

数学是一门思想性强、非常严谨的学科，它注重逻辑推理能力的培养，经过课堂教学的严格训练，可以让学生清晰、有条理地表达自己的思考过程，做到言之有理、落笔有据。我刚走上工作岗位时，也曾犯了在教学中不够严谨的错误，在上“直角三角形全等”示范课时，我太在意课堂氛围，教学课堂很随意，教学时随意地画起了草图。因为老师的随意，学生作业时画的“直角”不是九十度而是大概只有七八十度，学生指着不是直角的角讲“直角”“睁眼说瞎话”。我忽然意识到自己犯了严重的错误，这就是对数学的不严谨。

二、以科技创新精神探究数学教学课堂

农村初中学生基础比较差，对数学课感觉到枯燥无味，上课就是听天书，原因是内容比较抽象、难懂。如果能将科技创新教育有机渗透于数学课堂中，可以激发学生的学习兴趣，培养学生的自主探究能力。数学课也可以开展课外实践活动课。如在教学《测量物体的高度》时，我选择测量学校旗杆的高度，并根据当时的气候条件，被测物体的地理环境，利用已有的测量工具，设计出测量物体高度的方法，并测出它的高度。又如，在一次数学课外活动时，我只带了一个易拉罐和两段足够用的绳子及一根棍子（知道绳子和棍子的长度）。向学生提出问题：“不用测量工具你能测出易拉罐的高度吗？”只有少数同学知道利用三角形相似可以测量出来。所以，在数学教学中，要通过教师“搭台”、学生“唱戏”，让他们从“读”科学变为“做”科学，多参加实践活动，自主探究，通过动脑、动口、动手的操作，亲自获取科学知识和经验，并且在活动中加深对知识和方法的感悟，内化为自己的知识体系。

三、以科技创新教育的思维方法激活数学教学课堂

中学科技创新教育都渗透在学科教学中，初中数学教学是开展科技创新教育的主要途径之一，如果能穿插科技创新教育内容，可以激活数学教学课堂。如勾股定理的推导，可以有多种方法：一是作四个全等的直角三角形，设它们的两条直角边长分别为a、b，斜边长为c，把它们拼成一个多边形；二是全等的直角三角形，设它们的两条直角边长分别为a、b（b＞a），斜边长为c，再做一个边长为c的正方形，把它们拼成多边形，以有多种方法来推导。一题多解能开阔学生的视野，提高学生的思维广度，体会到学科学用科学的紧迫感。从而使学生认识到数学其实并不枯燥，它是生动的、彩色的、跳跃的。

四、以科技创新演绎数学教学课堂

一、大学生学术科技创新教育现状及存在的问题

1.大学生学术科技创新教育的教育观念有待转变。

学术科技创新活动重在学习实践和知识内化，强调活动的主体性、参与性、开放性、探索性。然而，当下高等教育依然受到应试教育的影响，多数大学生学术科技创新活动忽视了学生主体的需求选择和情感体验，流于形式，重规模，轻实效，灌输式的活动吸引力不足，甚至遭致学生反感，导致参与率低。在活动评价方面，多以竞赛评比的结果来反映学生参与活动的成效，过于强调结果，而忽视了活动过程中对大学生坚持意志品质和刻苦钻研、团结协作精神的引导和教育，以至于大学生参与学术科技创新活动的动机不清或不正，没有做好准备面对科研中实际困难和挑战，结果多数科研团队或是半途而废，或是草草结束。对于大学生自身而言，多数习惯于被动式接受学习，因此，部分大学生面对需要主动钻研的学术科技创新活动时产生距离感，或认为自己能力不及，或认为自己更应花时间在课程学习上，进而选择放弃参与。

2.大学生学术科技创新教育的组织管理统筹联动不足。

目前，我国各高校针对大学生学术科技创新教育基本形成了组织保障体系和激励评价体系，但在各个体系之间、各个工作层面之间和学校各个职能部门之间缺少统筹联动机制，一般具体工作都落在团委等个别部门和辅导员上，面对活动数量和质量不断提高的要求，大学生学术科技创新活动常会出现管理职责不清、信息反馈不畅、工作效率不高、资源整合不足、政策不到位等现象，影响了大学生学术科技创新教育的深化发展。

3.大学生学术科技创新教育成果层次有待提高。

大学生学术科技创新教育的持续开展，虽然在成果数量上有较大增幅，但成果层次不高，尤其是与生产实践相结合、反映民生热点问题的优秀成果更是难得。首先，科研选题与社会生产实践结合不够密切。目前大学生学术科技创新活动普遍停留在各级各类竞赛层面，片面追求竞赛结果，加之大学生习惯于较封闭的校园生活，缺乏足够的社会调查，难于把握社会需求的脉搏，在科研选题方面往往出于自身的兴趣爱好，与社会脱节，与市场脱节，科研选题价值不大。其次，大学生学术科技创新教育缺少多学科交叉指导和跨学科项目培育。大部分大学生学科视野偏窄，知识结构不完善，将科研创新项目局限于各自的专业领域，而指导老师也大多缺少综合学科背景，科研成果的深度和广度受到局限。再次，大学生学术科技创新教育缺乏充分的资金支持和社会资源。大学生学术科技创新教育经费主要来自学校的专项经费，很少有社会资源直接投入到大学生学术科技创新教育之中，远不能满足深入开展大学生学术科技创新教育的需要。

一、兴趣

科技创新型人才具有的特点就是对科技创新活动有浓厚兴趣。对科技创新活动有很高的积极性与主动性。青少年由于自身年龄特点，对新事物有很强的求知欲，科技创新型人才往往能将求知欲转化为兴趣。兴趣是学习行为的生理动力。一旦对科技创新有兴趣，那科技创新活动对于其来说就是一个快乐的过程，就会很快吸收相应知识，并常常将其应用于实际。在初高中学校学习阶段中，对科技创新的兴趣影响其大学专业选择与以后就业为社会发展、奉献前进的方向。利用现代教育技术，培养青少年对计算机的求知欲，教师指导使其很好地将求知欲转化为学习兴趣，吸收相应知识，并将其应用于实际。将其科技创新技能用于服务社会，对自身而言是一个快乐又富有挑战性的创作过程。兴趣起到很重要的作用。快乐学习，快乐创作。

二、运用

培养青少年科技创新的兴趣后，教师如何利用现代教育技术，指导青少年学以致用非常重要。网络是个巨大的资源库。培养青少年如何搜索、过滤，提取有用信息，是必备的知识技能。在教育教学中，指导学生利用网络多种搜索引擎查找有价值的资源。利用维普网等大型数据资源网站进行相关材料资源的查找与阅读。利用IE浏览器浏览国内外最新科技创新方面知识。利用邮箱或MSN等网络聊天工具彼此间进行交流合作。利用网上视频资源进行视频教程培训。可以极大地提高与丰富青少年的科技创新能力。

三、创新

科技创新型人才具有另一个特点，就是有很强的学习与创作毅力。科技创新型人才的成长道路并不是一帆风顺就能成为一个真正意义上的人才的。在学习、创作过程中，有许多难题与困难。面对难题，高难度的创作目标时，毅力是否坚强，是其能否成为成功的创新型人才的关键。总结归纳要学会学精一门技术，在学习过程中遇到的挫折与难题难以计数。如学生在软件编程科技创作时，遇到作品一个功能的实现有难题的时候，在毅力的坚持下，查阅各项书籍，在一天中常常查阅知识而忘了吃饭，全身心地投入到寻找解决问题的方法上。在查阅书籍的同时进行大量知识归纳与应用。在多次程序修改与调试后，实现预定的功能目标。中间的调试失败的经历与挫折可想而知。如果没有毅力坚持，一个具有完善功能的科技创新作品就难以实现。科技创新型人才成长中，毅力是一个非常重要、明显的素质特点。

四、途径

摘要：随着科技的迅速发展，地理学专利案例资源的创新效益不断提升，如何使其服务于地理实践教学与科技创新教育已是新课程改革亟待解决的科学问题.通过对实用新型、外观设计专利案例融合实践教学模式的运用进行分析，提出以地理学专利为载体的学生科技创新能力培养策略.在此基础上，探讨了地理学专利案例教学对于中学地理核心素养教学的启示.

关键词：专利案例；科技创新；核心素养；中学地理

0引言

师范院校地理科学专业作为师范生创新教育的重要载体，承担着创造地理知识的核心功能，如何对师范生进行知识产权与科技创新教育已是课程改革亟待解决的科学问题，也是地理教学研究的热点.随着科技创新教育的快速发展，高等院校专利拥有量大幅增加，实现专利产学研之间的联系与互动，已引起教育教学工作者的重视.AssessmentoftechnologicalcapabilityinscienceindustrylinkageinChinabypatentdatabase等论文［1-3］和《物联网的触点——RFID技术及专利的案例应用》等著作［4-6］，从不同学科和视角，系统阐述了专利案例在高等院校创新教育与课程改革中的应用及科技人才培养问题，为地理学实践教学引入专利案例指明了方向.笔者发明了“旅游智能地图”等地理教具专利［7-9］、“包装袋（云丹硒锌生态米）”等国家地理标志保护产品系列专利［10-11］，将其作为案例资源，应用于实践教学，对于培养师范生科技创新能力与发展地理核心素养有着重要作用.因此，如何运用地理学理论与方法，开发专利案例资源，直接服务于实践教学与科技创新教育，将是一个全新的科学问题，亟待开拓与系统研究.

1专利设计融合实践教学模式的案例分析

1.1融合课程实践内容的专利案例分析

教学中，笔者施教地理专业课程时，融合实践内容，指导学生在实验装置、地图运用、教具改进等方面提出了实用的新技术方案，获得《一种地理教学用多功能地球仪》、《旅游智能地图》、《一种用于旅游行业的智能地图服务系统》等系列实用新型专利授权.目前，这些专利已作为案例教学资源，在地理学专业基础课与学生师范技能训练课中得以推广与应用，取得了良好的创新效益.以《地理教学论》第10章“地理实践活动”教学为例，笔者将实践内容与专利案例相融合，以“一种地理动态演示教学用具”为实例，主要从设计背景、设计摘要、设计附图与教学效果等方面进行示范教学，对于提升教学效果与培养学生科技创新兴趣产生了积极作用.案例1实用新型专利：一种地理动态演示教学用具.设计人：尚海龙，郭贞.发明背景：地理教具的使用可以提升学生的学习兴趣，丰富其感性认识，帮助他们形成地理核心素养，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力.目前，市场上的三球仪和晨昏仪演示教具，功能与结构较为单一、动态指示效果欠佳，对于培养学生地理意识具有一定的制约作用，已不能满足核心素养教学的需要.因此，发明一种地理动态演示教学用具，可以解决已有相关教具专利技术中出现的问题.发明摘要：该实用新型专利公开了一种地理动态演示教学用具，包括底座、固定弧架和移动圈道.使用时，地球球体通过移动块滑动连接在移动导轨上，移动导轨以太阳球体为中心，模拟地球公转轨道的形状，使学生直观感知地球、太阳和公转导轨三者的联系.套筒和连接杆，帮助学生理解地球公转引起的四季变化、近日点、远日点以及极昼极夜等自然现象.球体转动连接在地球轴上，通过外界之光照射地球球体，使球体产生明暗面，同时球体的表面上设有环形凸起物，能够展现球体表面的地理物象，转动球体可以为学生演示昼夜交替现象及帮助他们理解地球时区划分知识.教学效果：该教学用具适用于大学和中学多种地理教学演示教学场合，也是一种天文教学和天文知识普及仪器.学生通过实践，能够获取所需的地球自转、公转、时区等综合信息，有智能、快捷与人性化的特点.使用时，不仅可以演示日食和月食、月球的盈亏、地球的自转和公转、昼夜和四季的交替等现象，而且还可以根据经线，将球体进行经度分割，使每个经度区域的关键时空信息均通过移动块内置的介绍手册直观反应.本实用新型与课程实践内容相融合，可视化效果逼真，能够加深学生对时区划分原理、地理空间数据的综合理解，教具操作方便快捷，其辅助教学效果良好，有利于提升教学与创新教育效果.

一、青少年创造力开发是建立国家创新体系的基石

青少年是祖国的未来和希望，青少年创造力开发是建立国家创新体系的基础性工程。“开展青少年科技创新教育，培养青少年的创新意识、创新能力，对实施‘科教兴国’战略、全面推进素质教育具有重要的意义和作用。”然而，对于创造力能否培养的问题还存在着广泛的质疑。有学者认为：“人类创新能力与创新人才的稀缺是基因注定的，不可更改的，至少在基因工程启动之前的历史中是这样的……我们知道怎样摧毁创造力，特别是根据中国的经验；我们不知道怎样判断和促进创新潜力，即使囊括全世界的经验。”中小学生不能侈谈创新，这种观点在中小学教师中具有广泛的市场，在他们看来，创新成为正常教育教学活动不必要的负担。教育观念上的种种迷惘必然会最终反映到人才培养质量上来。教育进展国际评估组织对世界21个国家的调查显示，中国孩子的计算能力世界第一，但创造力在所有参加调查的国家中排名倒数第五。在被调查的中小学生中，认为自己有好奇心和想象力的只占4.7%。之所以出现这样的教育结果，与基础教育领域长期盛行的神秘主义创造观有关系，也与创造力科普工作不到位有关系，导致了对青少年创造力开发必要性、可行性的质疑。事实上，包括创造力在内的人的素质发展是具有明显的连续性特征，即使会在某个特定的节点表现出明显的飞跃性特征，但也必定离不开一个量的积累。一个人的创造力不会在某个特定的人生节点突然出现，它需要一个累积的过程。青少年时期是个体创造力发展的重要阶段。有学者研究发现：青少年是个体科学创造力迅速发展的关键时期；青少年的科学创造力随着年龄的增大而表现出持续上升的趋势，但在14岁时要下降，在17岁时趋于定型。还有学者的研究表明，青少年的创造力整体呈阶段性发展，在同一阶段内其发展呈连续性。青少年创造力从小学四年级起呈上升发展趋势，六年级到初一时水平明显提升，到初三时达到最高峰，进入高中后，其水平有所下降并呈稳定状态。青少年科技创新教育就是要帮助青少年有意识地去完成个体创造力的累积过程。当今中国基础教育的重要弊端之一是对创造力培养的重视不够。因此，青少年创造力开发是必要的，也是可能的。它是培养一大批创造性人才的基础工程，更是建立国家创新体系、建设创新型国家的重要基石。

二、青少年科技创新教育社会支持体系的理论阐释

当今社会还存在一个较为普遍的认识误区：人才培养即教育是学校的任务，是教师的职责，其他社会主体的教育责任被严重边缘化。就青少年科技创新教育来说，普遍认为这是学校的事情，殊不知学校根本没有强大到可以独自承担如此艰巨的责任。我们从来不曾质疑过的“教育”和“学校”本身需要得到理性的检视。丹尼尔•科顿姆提出“教育是无用的”这一命题。他说“：如果我们打算全面彻底地思考教育的本质，那么，我们就必须想想教育的无用性……如果教育有任何价值可言，那么我们就必须承认教育是无用的。”这种观点无疑挑战了大多数人的教育常识，但却不乏其真知灼见。同样受到挑战的还有学校，家长们往往认为将孩子送到学校尤其那些所谓“名校”，似乎就给孩子的人生买了一重放心的保险。盖托却提出了“上学真的有用吗”这一质疑，尽管这是针对美国教育和学校而提出的，但是，其独特的视角无疑能够引人深思。根据某研究机构的《中国在家上学研究报告（2013）》，国内约有1.8万学生没有在校接受教育，而选择了“在家上学”。学校具有其自身的功能局限性，它难以独自完成其教育使命，以开发青少年创造力为旨归的科技创新教育需要建立和优化全社会共同参与的社会支持体系。青少年科技创新教育社会支持体系就是从大教育观出发，建立相关组织、制度与机制，形成以学校为基地，社会各类主体协调配合、共同开发青少年创造力的社会系统。它至少包括以下重要的构成要素：一是学校。学校依然是青少年科技创新教育的主阵地。面向青少年创造力开发，学校应当在教师专业素质、课程教学体系、教学设施设备等做出相应调整。二是家庭。家庭是青少年成长的重要场所，一个平等、民主、和谐的家庭氛围能够更加有效地促进其创造力开发。三是企业。企业应当肩负起社会公民的责任，承担起促进教育发展的社会义务，尽其最大能力为青少年提供参观与实践的机会。四是社区。社区是青少年健康成长的基本环境，社区应当积极创造条件，支持学校开展青少年创新实践活动。五是地方政府。地方政府最重要的职责是建立机制、搭建平台、统筹协调各类社会主体参与青少年科技创新教育。六是群团组织。如团委、关工委、科协等组织应当多组织校际之间科技创新实践活动，在区域范围内形成科技创新教育的良好氛围。七是科研院所。科研院所是地方的智库，应该为青少年创造条件和机会，让他们能够走进实验室、走近专家学者，亲身体验创新过程。八是科技场馆。科技馆、博物馆等各类展览场馆都是人类创新成果的集中展示，青少年们走进科技场馆，能够从无形之中受到熏陶和感染。

三、建构青少年科技创新教育社会支持体系的实践

近年来，绵阳市的高校和中小学校，结合青少年的身心特点，开展了课程教学、创新实践、创新竞赛、创业实践等形式多样、丰富多彩的科技创新教育活动，取得了较好的成绩。尤其是在青少年科技创新大赛中成绩喜人。在科技博物馆建设、创新中心建设、乡村少年宫建设、科技辅导员队伍建设等方面加强投入，成效显著。在创新教育机构方面，绵阳师范学院成立了专门开展创新教育的创新学院和国家级青少年科学工作室、西南科技大学设有国家大学科技园和国家级综合性工程训练实验教学示范中心、绵阳市建有以展示中国核科技发展历程和展示“两弹一星”功勋获奖者及感人故事为主题的绵阳科技博物馆、绵阳市有全国科普教育基地的中国工程物理研究院科学技术馆、担当创新策源地和孵化器的绵阳国家科技城创新中心，等等。在创新实践活动方面，由绵阳市科学技术协会、教育体育局等单位组织开展“青少年科技创新大赛”每年举办一次，内容主要包括中小学生科技创新成果竞赛、优秀科技辅导员评选、青少年科技实践活动等；此外，2014年还增设了科技城“小发明家”评选活动。由绵阳市教育体育局根据中小学课程组织开展中小学劳技教育创新作品大赛、“为生活而设计”创新实践活动成果展、中小学生机器人竞赛等活动。绵阳市团市委为了进一步激发广大青年的创新创业热情和活力，在全社会大力营造青年创新创业的浓厚氛围，组织开展青年“创新创业大赛”。当然，绵阳市青少年科技创新教育也存在诸多问题，主要表现在以下方面：科技创新教育存在多头管理，缺乏必要的协调统合，主要涉及的政府部门有教育体育局、科协、团市委、人力资源与社会保障局等单位，中国科技城的科技人才、科研院所、科教场馆等科教资源的利用效率较低；青少年科技创新实践的积极性有待进一步提升，参与科技创新活动的广度和深度不够；青少年科技创新活动多为业余性质，许多单位缺乏专门的、高水平的指导教师；经费投入需加大，相关政策制度需完善；青少年科技创新实践的层次较低，制作较粗糙，知识与技术含量偏低。

四、优化青少年科技创新教育社会支持体系的对策