科教兴国战略下科技教育的价值引领与课程支撑

付 欣

（大连市中山区中心小学）

习近平总书记指出，要在教育“双减”中做好科学教育加法，激发青少年好奇心、想象力、探求欲，培育具备科学家潜质、愿意献身科学研究事业的青少年群体。这一重要指示，将“双减”政策与党的二十大报告中“实施科教兴国战略，强化现代化建设人才支撑”的战略举措紧密联结起来。大连市中山区中心小学（以下简称“学校”）抓住科技创新人才成长的关键期，以家国情怀作为科技教育的价值引领，把科技教育融入育人育才成长目标，创设沉浸式科技教育时空，开展“科学和科学家精神”主题活动。学校建设立体多维的科技教育课程体系，积极探索“科技+”跨学科课程，引导学生解决真实性问题，加强探究实践，以科技教育助力“双减”，回应科教兴国战略需求，为加快建设教育强国、科技强国、人才强国奠定坚实基础。

一、以涵养家国情怀作为科技教育的价值引领

科技教育必须确立为党育人、为国育才的根本宗旨，培养学生的科学兴趣和创新思维，培育具备科学家潜质、愿意献身科学研究事业的青少年群体。学校努力做到科学性与人文性相统一，以家国情怀和责任担当作为科技教育的价值引领。

（一）把培养“长于创造”的时代新人作为目标价值

学校科技教育起源于20 世纪80 年代的科技兴趣小组，经过多年的传承，形成了鲜明的科技教育特色。科技教育有利于培养学生勇于探索的科学精神、善于解决问题的实践能力，增强学生的家国情怀和社会责任感。依据“培养德智体美劳全面发展的社会主义事业建设者和接班人”的教育方针，学校结合卓越办学基因与科技教育传统，把科技教育特色融入“培养全面发展、长于创造的新时代好少年”的育人目标，着重培养学生“文化理解与传承”“沟通与合作”“思辨与创造”“公共事务参与”等核心素养。

学校科技教育特色的传承与发展积聚非凡的精神力量，涵养独特的校园文化。学校培育“玩中学、做中学、创中学”的沃土，涵养“好学专注、玩学有得”的学风，积淀“追求卓越”“勇于创新”的文化基因。

（二）围绕“家国情怀”创设科技教育时空

学校围绕家国情怀创设科技教育时空，引导学生加强对祖国、家乡的了解和热爱。学校分别以“海洋强市”“科技生活”“航天国防”“探究发现”“挑战未来”“空天科技”为主题建设楼层文化，让校园成为沉浸式的科技场馆。其中，“海洋强市”主题大厅展示了大连海上国防科技、海上风电技术、造船航运技术、水产养殖技术、海绵城市建设和旅游观光业等内容。当学生看到潜入深海的水下机器人一边游走一边伸出机械臂将海底的海参、扇贝等海产品抓取进筐内，充分感受到新兴科技的神奇，激发起建设海洋强市、科技强国的志向和情怀。水下机器人的训练场就设置在海洋主题大厅里，照片墙展示着学生参加全国水下机器人大赛的精彩瞬间。大厅里还设置了舷窗造型的大型水族箱，其利用教师自主研制的自动过滤水循环系统，使水族箱内的水经过三次过滤后循环进入箱内供养鱼、龟、贝等水生物。“空天科技”主题大厅里展示着“两弹一星”“载人航天”“嫦娥”登月、“天问”探火、“北斗”组网、“天宫”揽胜等中国航天的探索历程与喜人成果。大厅顶棚设计模拟太空，镶嵌着等比例的“天宫”空间站、战斗机模型等，激发着学生的好奇心和自豪感，在学生心中种下“航天梦”，使其立下争做祖国航天事业接班人的志向。

（三）围绕“科学精神和科学家精神”开展教育活动

科学无国界，但科学家是有祖国的。在开展建党百年庆祝活动期间，学校以“科学与科学家”为主题开展嘉年华活动，校长和大队委员组成解说团，向学生介绍在我国科技领域突破各项核心技术、为祖国作出重大贡献的科学家，讲述科学家克服万难报效祖国的感人故事。通过图文并茂的宣讲，学生认识到这些爱国科学家才是自己应该追随的榜样和明星。

为弘扬科学精神和科学家精神，学校邀请中国空间技术专家、神舟号飞船首任总设计师戚发轫院士来校与师生共话科技强国梦。戚院士在学校创客工坊观看了科创团队的队员介绍科创作品，与其面对面畅谈。戚院士语重心长地鼓励学生：“成就伟大事业首先要有梦想，要有强国梦，有了梦想还不够，还要有爱心，爱国家、爱事业、爱团队、爱学校、爱教师、爱父母；有了梦想，有了爱心，我们还要实干，做学生要爱学习，要学好知识，要掌握本领，要为国家实现第二个百年奋斗目标，成为科技强国做好准备，要为中华民族伟大复兴贡献力量。”

二、建设加强探究实践的科技教育课程体系

探究实践是科技教育课程的关键。学校提炼了科学课探究实践教学的四大要素，促进学生在各学科学习中习得“玩中学、做中学、创中学”的学习方式，也使学校课程整体呈现出综合性、实践化、跨学科、融学科的倾向，从而推进核心素养导向下学校新课程体系的建设进程。

（一）上好以“探究实践”为主要学习方式的科学课

学校科学课以大任务/大主题为教学单元，把真实性、挑战性任务作为探究载体，设计并使用表现性评价，以引导性问题推动学生在探究经验和大概念之间协同思考，建构新概念和积累新的经验智慧，培养学生像科学家那样思考、像工程师那样实践。

1.围绕大任务/大主题下的“大概念”目标开展教学

学校的科学课注重完成真实性任务、解决真实性问题。科学教师在集体备课中通过头脑风暴聚合概念目标，通过“大概念”“大观念”来结构化重组一个单元或一个主题下的诸多学习内容。“大概念”目标一经确定就决定着教师需要重组学习内容，设计挑战性任务群，在实践探究中生成主策略，认同或提炼可持续迁移的观点、原理，形成学生终身受益的素养和智慧。

2.设计“真实性、挑战性任务”作为探究载体

科学课中每一个项目作品都是一个来自真实生活的挑战性任务。在新课程建设中，挑战性任务是学科实践的桥梁和载体，也是培育核心素养的必由之路。挑战性任务的设计既要结合学生生活，又要锚定概念目标。因为，结合生活设计真实、虚拟、虚实结合的任务情境才能激发学生的学习热情，在所解决的任务群中达成概念性目标，给予学生解决问题的方法策略，形成可跨时间、跨情境、跨文化的智慧。

3.设计并使用“表现性评价”指导学生探究实践

科学课上，教师设置表现性评价、过程性评价量表，引导学生科学有序地进行探究。教师从学习结果逆向思考“哪些证据和表现证明学生完成了任务、达成了目标”“达成目标学生应该有怎样的行为表现”“他们将完成哪些作业作品或测试，达到怎样的层级标准”，围绕知识的“知道”、新观点的“理解提炼”、技能策略的“会用能做”，设计并使用表现性评价量表，细化学生的行为表现等级。表现性评价能使教师更具有指向性地设计和组织学习活动，而学生能对照表现性评价量表学会自我修正和自主达标。

4.以“协同思考”培养“高阶思维”

协同思考是学生把自己经历的生活实例、作业作品和想法提升到观点概括的过程，强调教师通过事实或日常技能引导学生学会思考，把握新旧知识之间的联系，让学生跨越时间、文化和情境去迁移知识与概念，为其形成核心素养做终身学习者提供支持性大脑图示，这是引导学生探究实践的最终目的。此外，科学课教师应在综合性、探究性学习中设计引导性问题，促进学生在事实、体验和大概念之间协同思考，为其提炼可持续理解的观点和可迁移应用的方法策略。

（二）开设科创类“金点子”项目式学习课程

学校把“金点子”传统做法转化成项目式学习课程，学生作为科创主体和课程主体，从生活中发现问题，提出“金点子”创意，并综合应用数学、科学、编程、工程、技术、艺术等多学科知识技能去解决问题。

1.“金点子”项目式学习课程的四种课型

学校研发的“金点子”项目式学习课程分为创新引领课、项目选优课、校赛筹备课、市赛培优课四种课型。

学生的创意在创新引领课中生成。每年寒假前夕，科技教师会为全校三到六年级学生上创新引领课，引导学生留心生活中的“五不”现象，即不方便、不满意、不理想、不实用、不科学，使其从中发现最有价值的问题，并从“三性”（科学性、可行性、创新性）的角度来思考，把问题变成自己研究的课题和项目，形成“金点子”创意，最终制作出科技创新作品。创新引领课上，教师还会给学生展示国家、省市创新大赛的优秀作品，指导学生开阔思路，表述自己创意的由来、作品名称、科学原理与设计图等，填写“金点子”创意作业单。

项目选优课上，学生依据“五不”和“三性”原则完善自己的“金点子”创意作业，并制作PPT 在课堂上展示。教师按照“展—议—评—查”四个板块，引导学生与其他同学展开对话，由班主任、科学教师共同组织和指导评议，并最终选出优胜“金点子”创意作品参加学校创新大赛。

校赛筹备课上，首先，班级选出的创意项目进行“众筹组阁”，由主创者和参与者双向选择并确立研发团队；其次，选聘校外理工科指导教师对学生进行工程与技术指导；最后，学生分工合作，力求在学校创新大赛上呈现最佳的展示交流效果，获得更多的选票。

市赛培优课是为了迎接市级以上创新大赛，由学校组建指导团队为参赛选手授课，逐个对作品进行指导。市赛培优课最大的特点是指导团队有针对性地指导，每个项目组的学生在教师和专家的指导下完善作品、修改展示方案，最终师生选拔出高水平的项目组参加市级、省级、国家级青少年创新大赛。

2.“金点子”项目式学习课程的价值和效果

“金点子”项目式学习课程让学生经历科创项目研究制作的全过程，培养学生创新精神和实践能力、团队意识与协作能力，以及解决问题的高阶思维、战胜困难的毅力等核心素养，培养出小发明家、小创客。

“金点子”项目式学习积累了很多优秀作品。例如，学生关注人口老龄化问题，利用编程、电子电路等知识为老人研制带有定时服药和服药种类提示功能的“智能药盒”等。

（三）深研人工智能教育

学校研发人工智能课程，引导学生系统学习编程知识，开展机器人领域探究式、项目式学习，培养学生的计算思维、设计与工程思维、创客思维，以及沟通合作、思辨创造能力。

1.开拓人工智能教育空间

学校统筹使用信息教室、科学实验室、人工智能创客工坊、机器人工作室、人工智能实验室等场所，形成教、学、做、创、秀、赛“六度一体”学习空间，不仅开展常态化教学，还定期组织AI 嘉年华、校园创新大赛、机器人比赛等活动，营造人工智能学习氛围。其中，人工智能创客工坊设有工服工具区、电子焊接区、3D 打印区、激光切割区、程序设计区、作品展示区，支撑AI时代学生的发明创新活动。

2.研发人工智能课程

学校设置机器人领衔教师工作室，既作为教师机器人教学专业发展高地，又作为机器人社团学生赛前集训地。工作室成员集体研发了三种机器人课程，有省统一教材“图形化”编程课程，有“绿荫小将”足球机器人和Python 校本课程，有C++信息学奥赛编程社团课程等，并印发相关校本教材。

3.学校人工智能课程成效显著

学生作品先后荣获第十五届宋庆龄少年儿童发明奖人工智能编程二等奖，WRC2020 世界机器人总决赛超变战场二等奖，全国人工智能普及教育微视频大赛一等奖，第四届中国上海未来发明家选拔赛人工智能创意作品金银牌3 枚。2021 年，学校被评为“全国中小学人工智能教育特色学校”；2022年，学生机器人大赛共获国家级奖项23 项、省级11 项、市级69项。

三、尝试“科技+”融合创新的跨学科课程

学校把科技教育与语文、美术、音乐、劳动等学科融合，提升学生跨学科学习的能力。

学校创造性地将科技教育与美育融合起来，为学生设计出“乐学乐创、科技强国”的大主题、多项可选的跨学科实践活动。其中，“金点子”创未来活动，引导学生将科技教育和语文课“学写科学小品文”任务结合起来，为自己所在的科创团队设计场景式宣传海报；“大国科技”塑未来活动，引导学生用超轻黏土彩塑我国多领域科技成果的立体造型。这些跨学科课程以科技为核心，多学科融合，使学生的综合素养大幅提升，从而获得更全面的成长。此外，学校将科技与音乐相融合，带领学生开展了跨学科学习和创造。

学校遵循“科艺融创”的思路设计并实施跨学科课程。在“西游记”主题跨学科学习中，学生将科技元素运用到经典作品人物中。例如，学生利用编程可以控制“牛魔王”的眼睛，使其变换出红、粉、蓝3种颜色，分别代表“牛魔王”性格中的暴怒、冷静和温情，利用雾化模块展示出呼吸的状态，利用录音模块来播放声音。学生运用3D 打印、声光电传感、手柄遥控、AI 编程、人机互动等现代科技手段，以跨界智联的方式表现出《西游记》作品中的神魔们，其中涉及的科学、数学、工程、美术、音乐等多学科知识，体现出学生多样化与个性化的创造才能，提升了学生的综合素养。