“双减”背景下中小学科技创新活动的问题省思与推进路径

杨健

摘要：中小学科技创新活动是科学教育的重要组成部分，是科学教育突出知行合一、创新实践的最佳载体，是面向全体学生提升科学技术素养，落实拔尖创新人才早期培育的有效途径。在“双减”背景下，基于育人方式变革的要求，在新课程方案导引下，需要回顾总结和反思讨论其历史经验与现实问题，将中小学科技创新活动纳入学校课程改革的整体框架中，构建中小学科技创新活动新模式，落实发展学生核心素养目标，培育学生的科学素养、创新精神和实践能力。

关键词：双减；科学教育；中小学科技创新活动

中图分类号：G423.07 文献标志码：A 文章编号：1673-9094（2023）12-0008-06

中小学科技创新活动是学生在教师指导下，通过科学探究、创意设计、动手制作，以力所能及的发现、发明、制作来解决真实生活中所遇问题的创造性活动。活动的目的是促使中小学生建立起科学、技术与社会的关系，激发对科学技术的兴趣，领会科学技术的方法，培育科学素养、创新精神和实践能力。中小学科技创新活动是科学教育的重要组成部分，是科学教育突出知行合一、创新实践的最佳载体。

我国中小学开展科技创新活动，最早可以追溯到1979年，比学校科学学科教育早了近40年。将科技创新活动置于深化我国科学教育改革的完整脉络中来看，它对中小学科学教育起着示范、导向作用，其基本出发点是：中小学生能够且应该用创造性活动学习科学。

在义务教育“双减”工作向纵深发展，以突出实践、变革育人方式为重要原则之一的新课程方案、新课程标准全面实施的当下，我们需要进一步思考中小学科技创新活动的价值意义、育人属性、活动样态与实施路径，将中小学科技创新教育纳入学校课程改革的整体框架中，让科技创新活动与学校办学实践融合，与科学教育改革融合，与深化教学改革融合，真正发挥科技创新活动的育人价值。

一、理念的先声：让中小学生在创造中主动学习

数十年来，国际科学教育的理念，经历了从“科学作为知识”到“科学作为方法”，再到“科學作为过程”，及至当前的“科学作为实践”的发展历程。我国科学教育理念进展的逻辑亦是如此。梳理与总结科技创新大赛及相关活动对中小学科学教育的影响，有助于我们传承其经验，更好地发挥科技创新活动在“双减”背景下独特的实践育人价值。

（一）破除唯分数论，把活泼主动的学习还给学生

青少年科技创新活动在发端之始，就提出过重的课业负担不利于人才培养。1979年10月4日，《中国青年报》发表社论《培养人才的重要途径——祝贺全国青少年科技展览开幕》（以下简称“社论”），指出：“有的同志总以为灌输知识愈多，人才也出得愈多。于是，在一些学校，过多的课外作业，频繁的突击考试，占了学生的大量时间。学生丰富多彩的科技、文体活动不见了，甚至美术、音乐等课程也被砍掉了。学生陷入茫茫的‘题海战术而不能自拔，有的德智体水平显著下降。这哪里还谈得上出人才呢！”社论进一步呼吁：“我们建议，对这方面还没有引起重视的学校的领导和教师切实解决学生负担过重的问题，创造必要的条件，使他们有足够的时间和精力搞一些科技活动，真正做到使学生生动、活泼、主动地学习，德智体全面发展。”[1]

我们在教育“双减”背景下重读这段社论，可以发现“过重课业负担影响了出人才”“学生需要生动、活动、主动的学习”早已是教育者的基本认识，然而“没有引起重视”的现象依然存在。“双减”文件的出台，让学生有足够的时间参与到科技创新活动中去，是培养创新人才的必然要求，是对做好科学教育工作的历史共识，应当激起现实的回响。在中小学多开展科技创新活动，无疑是做好科学教育加法的应然选择。

（二）承认科创潜能，鼓励中小学生解决现实问题

首届全国青少年科技作品展览有3000多件作品参展，涵盖科技制作、科技发明、科技论文。之后的全国青少年发明创造比赛更是鲜明地倡导青少年参与到“发明创造”活动中来。对比当时的自然教学大纲的要求，我们可以发现，在课程目标以“扩大知识”为主的时代，青少年科技创新大赛承认儿童具有科技创新的可能，倡导儿童青少年应当积极参与到创造发明的活动中去，在理念和学习方式上具有开创性和先导性。

发明创造通常从敏锐地发现生活中的一个小问题开始。例如，南京市铜山小学的学生发现“打扫卫生时，风很大，吹得树叶到处都是，簸箕扫进去的树叶又被风吹走了”，在老师的指导下，经过数次改进，制成簸箕和垃圾袋融合的防风簸箕，解决了这个问题[2]。中小学生可以发明创新，他们以自己敏锐的眼睛发现生活中的问题，并用自己的方法提出解决问题的方案，正如张华教授所说：“我们并非长大了才有创造性，我们是在创造中长大。”[3]

（三）搭建创新平台，让拔尖人才的种子脱颖而出

拔尖创新科技人才决定了国家创新发展能够达到的高度。相较于一般性人才培养，拔尖创新人才培养在理念、制度、内容、方法与途径上截然不同，是非常态的，不存在固定的培养模式，必须及早发现、精准施策、个性化培养[4]。《全民科学素质行动规划纲要（2021—2035年）》指出，要“建立科学、多元的发现和培育机制，对有科学家潜质的青少年进行个性化培养。开展英才计划、少年科学院、青少年科学俱乐部等工作，探索从基础教育到高等教育的科技创新后备人才贯通式培养模式”。中小学科技创新活动及各级竞赛平台，就是拔尖创新人才早期培育的一个有力、有益的抓手，让中小学生在问题引领下求索，在创新制作中学习，在竞赛交流中相互激励。

据初步统计，全国每年参加发明创造和科学论文撰写活动的青少年约有1500万人[5]。2022年，南京市各区提交到市一级参加青少年科技创新大赛的科创作品近800项。在众多的参与者中，许多未来科技之星被唤醒和点亮。

二、问题省思：回到育人的根本问题上去

反思过去的中小学科技创新活动，存在“成人替代多，学生实践少；动手操作多，动脑思考少；重视成果多，重视过程少；少数学生参与多，多数学生参与少”等问题。如果说功利化、锦标化倾向在一定程度上破坏了科技创新活动的公信力和教育价值，那么内在而深层的问题是理念认识、专业能力和评价方式的缺失。如何更好地开展科技创新活动本质上是学校育人方式变革的问题。在理解科技创新活动的本源价值的基础上，回到学校课程与教学改革的视域中，一方面解决好指向学生核心素养的全面育人问题，另一方面提升具有科技创新拔尖人才潜质的学生早期培养的质量，实现普及与提高的均衡。

（一）在科技创新活动中发展学生核心素养

当前，学校开展科技创新活动最为广泛而突出的认识偏差是——它仅是一种由科技辅导员指导，部分学生参加的活动。这样的认识，降低了科技创新活动在素养导向的学校课程教学改革中的重要地位，忽视了科技创新活动作为开展科学技术综合学习的载体作用。

科学精神和人文底蕴是核心素养的重要内容，探究能力和创新精神是“有本领”的核心要素，“知行合一、学思结合”“做中学”“用中学”“创中学”是变革育人方式的基本要求。“能力只有在需要能力的活动中才得以培养，素养只有在需要素养的活动中才得以形成。”[6]没有个体真实、完整、深刻的科技创新活动体验，科技创新素养就无法形成。同时，科学教育要解决科学和人文交融的问题，解决做现代中国人的问题。一所学校可能培养不出多少科学家、发明家，但是可以培养爱生活、负责任、懂科学、有创意的公民。理解科学，最重要的就是要理解并应用科学思想方法提升决策能力，解决生活和工作中的各种问题。要把科技创新活动的目标定位在为学生未来的生活注入创意的活水，增添生活的趣味和品质上。从这个角度说，创新能力发展的精妙在于对人文的关爱，各具特色的生活创新无不蕴含着深厚的文化底蕴与浓郁的人文气息。

（二）定准中小学科技创新活动的目标尺度

科技创新是科学原创和技术创新的总称，中小学生科技创新活动究其根本是一种教育的手段，本质上是通过学习、模仿科学家和工程师进行科学研究和工程设计活动的教育活动过程，是以“创作有意义的作品为导向”的学习方式，其目的是使学生了解、体会、领悟科学与技术创新的思想方法，提升科学技术素养。符合科学本质、体现教育价值的过程比结果更重要。首先，对创新成果的认定，对中小学生来说，如果能出现“小发明”“小创造”当然是非常好的事。但是，那些现实生活中已有，对中小学生来说前所未闻、前所未见的，他发现了、实现了，就可以认定为“创新”。其次，新技术不断涌现，给中小学科技创新活动带来新内容，但并非所使用的技术越现代化、越高端、越前沿就越创新，中小学引入新技术仅仅满足了学生的“新奇”“好奇”，未能触及学习机制的变化，并不符合触发学生自主探究与创新实践学习的要求。此外，为追求在竞赛中脱颖而出而采取的拔苗助长的行为，更加戕害了科学伦理，是一种负面的教育。

（三）将科技创新活动纳入学校课程体系

笔者对140位小学科学教师进行的调查显示，30%的科学教师没有担任学校除科学课外的科技创新类课程的辅导员，约半数学校只有10%及以下比例学生常态性参与科技创新类课程活动。纠正中小学科技创新活动少数学生参与、少数教师参与、少数学科参与、少数时间开展的偏差，其核心在于准确定位科技创新在整个课程教学体系中的意义价值，用全局观念厘清科技创新活动在学校课程中的实践框架和脉络。首先，培育科学素养、创新精神，发展实践能力，是整个课程改革的培养目标、基本原则的要求，而非单一学科的要求，科学教育的目标要有机融入全部学科课程和学校综合实践活动中。其次，加强科学、数学、物理、化学、生物学、信息科技、通用技术等科学类学科教学，让学生获得“像科学家和工程师那样”的学科思想方法，为参与科技创新活动打下坚实的学科基础。再次，提升跨学科实践中的科技创新含量，《义务教育课程方案（2022年版）》要求各门课程用不少于10%的课时设计跨学科主题学习，以主题化、项目式学习等综合性教学形式开展的学习活动，蕴藏着丰富的作品导向的科学探究与工程实践的机会，扩展了科学技术实践的时空，是中小学生开展科技创新活动的契机。

（四）在普及科技创新教育基础上加强拔尖创新人才早期培养

科技竞争的核心动力是人才，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的关键是用心呵护、早期发现和早期培育。一项关于创造力的研究曾经测量了1600名3至5岁的孩子，发现98%的孩子得分在“创造性的天才”的水平上；5年后，该批孩子再次參加测试时，只有32%的孩子得分维持在这个水平上；再过5年后，比例下降到10%。这一研究显示，学生随着年龄的增长，创造力急剧下降。托尼·瓦格纳甚至观察到，“我们的孩子在学校里的时间越长，他们的好奇心就越弱”[7]。由此可见，儿童皆有创新的潜质，为每一个孩子创造科技创新学习的机会是保护和激发他们潜能的必需。同时，人各有禀赋，真正具有科学家潜质的学生或许并非样样优秀，使他们在丰富的科学探究和实践中发展兴趣，显现潜能，并给予最好的包容、呵护，树立从事科学技术工作的志趣，才能避免具有科技创新潜质人才的埋没。

三、推进路径：整体构建中小学科技创新活动新模式

中小学科技创新活动与学科实践整合，向课程转化，要谨防陷入“指令性陷阱”，即：只有理念倡导和政策指引，缺乏策略支持与专业跟进。在不具备资源支持条件和专业行为导引的情况下，教师无法将培育学生科技创新素养的理念向具体实施的活动转化，产生“究竟做什么”“到底怎么做”的困扰。学校要对科技创新课程建设与实施、科技创新活动开展做出系统计划和路径设计，这是科技创新活动向课程实践转化的关键。

（一）构建科技创新教育的完整图景

避免科技创新活动在学校课程实施中碎片化、简单化、装饰性开展的关键是系统设计，全局性谋划其融入学校课程的完整图景与连贯路径。学校应在办学的理念价值、目标愿景和特色追求中将科技创新教育作为全面育人的一根梁柱，统筹校内外、软硬件资源整合建设，明确在学科教学与跨学科实践中渗透或彰显科技创新教育、鼓励与推进科技创新活动的思路。

南京市教育局在全市中小学科技创新教育“星光计划”中，引导科技创新活动课程专业化，要求学校完善科技创新活动的目标、内容、序列、评价体系，系统思考目的、资源、活动、评价之间的关系，提升科创课程研发与实施的质量。在对140所科技创新教育“星光基地”学校的评估中，南京市教育局明确要求将科技创新教育作为学校课程整体发展的重要组成部分，纳入学校课程建设的中长期规划，在规划中体现理念系统、操作系统与保障系统协同推进的计划安排。例如，铜山中心小学构建了学校周边山、水、田、林等自然资源全情境支持，街、村、场、集全社区参与，“家-校-社”全资源融合的样态，形成“创新学习社区”。他们将科技创新素养的培养纳入课内课外、校内校外，形成学科融入式学习、场景体验式学习、创新伙伴式学习、创新学徒式学习等学科实践与跨学科实践的学习指导模型，采取“生活体验—问题发现—创新学习—创意解决—生活运用”的基本学习路径，并与家庭生活、生产劳动、社会公益衔接，形成全要素、全领域、全过程的整体规划。

（二）落实科技创新素养发展目标

一方面，科技创新素养是一种综合性素养，其坚实的基础来自扎实的学科学习与学科实践。各学科要明确在本学科中落实科技创新教育的目标和方法，用不同学科的思想方法，引领学生从不同侧面理解科学精神，学习科学方法，发展科学技术能力。例如：数学是自然科学的重要基础，承担着发展学生理性思维、科学精神的任务；信息科技是现代科学技术领域的重要部分，主要研究以数字形式表达的信息及其应用中的科学原理、思维方法、处理过程和工程实现；语言文字是科学交流、论证、表达的工具，在语文学习过程中，学生的直觉思维、逻辑思维、形象思维、创造思维得到培养发展，同时，诸多与科学家、科学技术史等相关的阅读实践，促发学生对科学家精神的体悟。有了各个学科扎实的基础，学生丰富的创意才能被激活，进而从“想到”到“做到”。

另一方面，要在跨学科实践中探索科技创新活动型实践模式。面向生活情境的跨学科实践，常会融入科学和技术元素，学生要在迁移运用多学科知识和多学科能力的基础上，开展科学探究和设计制作活动。教师要引导学生像科学家和工程师那样，学会定义问题，明确解决问题的标准，在探究实践中生成解决问题的方案，设计、制作和测试产品原型，并不断优化解决方案，从而发挥跨学科实践促进学生科技创新素养发展的效能。南京市教学研究室在与基地学校共同研究实践的基础上，明确了科技创新活动型实践模式应该做到的“六个一”要求，即：一个驱动性问题，这个问题要来自对生活的观察；一组核心知识，明确知识关联目标，实现学科大概念与跨学科概念的迁移，与实践技能的运用建立起联系；一个高阶认知挑战，指向学生批判性思考、逻辑推理及创新思维的发展；一个贯穿全程的评价设计，特别关注学生在学习过程中的科学探究能力和创新思维品质的表现，及时发现问题、指导实践行为；一组创造性完成作品的学习活动，包括实验探究、工程制作、文献研究、参观考察等几种活动的整合；一次彰显创新活动价值的公开展示，学生通过小论文、小发明、小制作、小设计、小影视、小报告、小建议、小方案等多种学习成果的公开展示和实际运用获得激励，体悟科技创新活动的意义。

（三）整合配置学校科技创新学习资源

如何建设好、配置好科技创新资源空间，发挥资源面向全体、面向全科、面向全程的作用，从而更好地支持学生的科技创新活动，应回归学习需求进行理性思考和专业建设。科技创新空间和资源的投入，要充分考虑学生学习行为的属性，加强空间资源的“跨学科”“多功能”“全领域”整合。仅以体验、感受及拓宽视野为目的的资源，适宜在校外基地中去寻找，开发和利用好社会资源同样可以达到目的，并且节省学校空间、经费；以探究、实验、制作、创造为方式的科创活动空间，要充分考虑其与学科教学、创意制造、研究性学习、會议研讨等学习功能整合，便于在索恩伯格所总结的“营火式”“水源式”“洞穴式”“生活式”等不同的学习场景中切换。

金陵中学河西分校所构建的空间开放、资源富集、学习组织样态多元的新学习场域“创想学习港”，由领域学习区、项目实践区、开放共享区三部分组成。其中，领域学习区包括比特实验室、无人机实验室、人工智能教师、木工坊、VR实验室、创意美术室等，满足学生专门技术的学习需求；项目实践区以小组协同工作为功能指向，分为若干个相对独立的小型区域；开放共享区是一个开放大厅，承担展示、展览、报告、分享、休憩等功能。整个设计具有“贯穿、无边界、融合一体化”的特点，既能满足科技创新学习的时空流动要求，支持研究型、项目化、合作式学习，又可以使有关学科教学的功能室得以保障，是一种可行的空间资源建设模型。

（四）构建科技创新拔尖人才早期培养区域新机制

培养拔尖创新人才，仅靠中小学校普及性推进科技创新活动是不够的。一是科技内容类型众多，学科门类与实践面向丰富，建设特色项目学校，以学校为基地培养科技特长学生，服务面窄，很多科技特长学生难以享受到适切、独特的优质科创学习资源，且很多学校资源闲置，未能充分发挥作用；二是科技创新人才通常需要在与具有相同研究兴趣和课题的伙伴对话、交流、合作中不断精进，而这些学生因为身处不同学校，缺乏跨学校对话的机会；三是具有创新潜质的学生，需要具有学科和项目指导力的教师专才和高层次专家指导，由一所学校整合多方优质师资为不同学校服务的可能性不大；四是围绕创新创造的项目课程开发，需要更具专业性的课程研发能力来支持，单个学校，特别是小规模学校在力量上不足，造成课程开发水平低，实施效果不佳。

为了解决上述问题，南京市教育局与南京市科学技术协会联手，调动在宁高校及研究所、有关区域教育行政与教学研究部门、市区科技创新基地学校，在南京市科技馆建设了面向全市、服务于中小学生科技创新学习与科创人才培养的创新实践基地——南京市中小学生科技创新教育中心。中心以传统的科学类学科、新兴科技领域与跨学科创新实践为指向，积聚适合中小学生科技创新学习需要的硬件和软件资源，整合全市科创教育研究者、科创名师资源、高校科创专家协作，研发科技创新类项目学习课程，探索与推广运用创新学习的策略与方法，承担科创普及与具有创新潜质的拔尖人才孵化功能，在课程精建共享、学习方式变革探索推广、打通“中小学—高校研究所”科创潜质人才培养上，形成完整的全域服务机制系统。

在“双减”背景下做好科学教育加法，要尤为突出让中小学生“像科学家和工程师那样”，在科学探究实践中发展知识与技能，并在科学技术活动中创造性地迁移应用，解决新问题、应对新情境。中小学科技创新活动是“做中学”“用中学”“创中学”的典型样态，与学科实践和跨学科实践相结合，融入学校课程教学改革的全局中规划、设计、实施，久久为功，必将为转变育人方式、提升科学教育质量、培育拔尖创新人才发挥其独特的价值。

参考文献：

[1] 培养人才的重要途径——祝贺全国青少年科技展开幕[N].中国青年报，1979-10-04（1）.

[2]周兴全.我们一起面对的挑战：来自乡村“少年硅谷”的项目化学习手记[M].南京：南京出版社，2021：184.

[3]张华.让学生创造着长大——2022版义务教育课程方案和课程标准核心理念解析[M].北京：教育科学出版社，2022：1.

[4]刘世清.深化贯通培养  造就拔尖创新人才[N].中国教育报，2023-04-18（2）.

[5]翟立原.中国青少年科技创新大赛的发展历程[J].科普研究，2008 （8）：12.

[6]余文森，龙安邦.论义务教育新课程标准的教育学意义[J].课程·教材·教法，2022（6）：9.

[7]赵勇.就业？创业？从美国教改的迷失看世界教育的趋势[M].周珊珊，王艺璇，译.北京：教育科学出版社，2014：10.

责任编辑：殷伟