指向协同创新的科创类课程开发

【关键词】协同创新；学习空间；课程群；多元评价

【中图分类号】G637 【文献标志码】B 【文章编号】1005-6009（2024）23-0038-03

【作者简介】陈立军，南京市江宁高级中学（南京，211112）副校长，高级教师，南京市优秀教育工作者，南京市教学先进个人。

党的二十大报告明确提出：“教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。”在积极践行“协同教育”的过程中，课程是主要载体，协同创新是其内在应然要求。

南京市江宁高级中学高度重视科技创新教育，以协同教育为核心理念，通过不断创新和优化课程体系来丰富育人路径、实现育人目标，着力培养德行兼备、科技素养突出的新时代青年。

一、“知·行·创”协同创新课程的内涵表达

科技是强国之基，创新是民族之魂。学校秉持“知·行·创”协同创新课程理念，推动跨学科融合，推进“人工智能+”教育，加强与高校和高科技企业合作，探索开发“求真知、勤实践、争创新”的融合式协同课程（见图1）。

求真知，指崇尚科学、追求真知，重在知识储备；勤实践，指勤于实践、躬身力行、科学应用，力求学以致用；争创新，包括思维创新和行为创新，是呼应新时代对创新型人才培养的新目标和新要求。三者相互联系、相互支撑，不可割裂。真知是实践和创新的基础，实践是对真知的运用，也是创新的平台，创新是在培养追求真知和勇于实践的人才基础上思维和行动的创新突破。

二、重构学习空间，为协同创新提供场域支撑

学校结合江苏省课程基地建设，高标准升级改造现有场馆，前瞻性谋划，着眼跨学科融合和“人工智能+”，规划建设“数智化支撑的未来科创学习探究中心”。科创学习探究中心立足基础课程，指向未来科技，打破学科壁垒，一方面充实学生的科学精神底蕴，另一方面为学生的科学探究活动提供必要的物理空间和技术支撑。科创学习探究中心建筑面积近5000平方米，分为三个区域，每个区域按功能建设各类场馆（室），包括理科探究实验室、东西方科学发展史展馆、科学模拟论辩中心、科学名人互动馆、人工智能融合探究中心、机器人工作室、无线电测向等项目活动室和创客工作坊等。场馆建设过程中充分利用数字技术和数据驱动，实现智能化、自动化运行。

其中，东西方科学发展馆将厚重的科学发展历史凝练化，将复杂的科学原理生动化，深入浅出、通俗易懂地展现东西方科学的发展过程，加深参观者对科学发展史的系统理解和内涵理解。科学模拟论辩中心再现科学史上的重大事件现场和实验场景，让学生在虚拟场景的论辩中体验基于证据的推理和科学家之间的争辩，进而形成理性质疑、求真务实、勇于创新、包容失败的科学精神。科学名人互动馆以时空为线索，串起科学史上名家巨匠的科学创新事迹与科学成就。人工智能融合探究中心是学校科技创新活动的综合场馆，是融合多学科的项目探究中心。机器人工作室是任务驱动下工程设计与新技术创新体验的主要场所。

三、开发主题课程，为协同创新开辟新赛道

基于“知·行·创”协同创新课程理念，聚焦“自立自强、科学精神、实践创新”关键素养的培育，立足基础课程，学校从资源、内容、方式等维度协同创新，开发了系列科创类主题课程群落，为协同创新开辟了新赛道。

1.构建技术支撑下的DIS科学探究实验课程

物理、化学、生物等学科是高中阶段的基础课程，实验教学是学科教学的重要内容，也是培养学生动手实践能力和科学探究精神的重要载体。

DIS（Digital Information System）即“数字化信息系统”，是由“传感器、数据采集器、实验软件包（教材专用软件、通用扩展软件）、计算机”等构成的新型实验系统，支持智能化信息技术与物理、化学、生物及通用学科实验教学的全面整合。同时，各学科教研组开发线上使用的智能化开放性互动课程平台App，探究实验过程线上线下协同融合的方式，实现实验资源的云端共享。

2.开发跨学科融合的“人工智能+”课程群

南京市江宁高级中学是江苏省人工智能试点学校，学校开发了跨学科融合的“人工智能+”课程群落，打造人工智能大课堂，开展项目式学习，推动师生、生生合作探究，努力构建“学生、教师、学校、社会”四位一体的人工智能教育生态圈。

无线电测向和定向越野活动是一项“人工智能+数学、物理、地理、体育”等学科的融合竞技活动课程，体现了学科之间的高度融合，是业余无线电爱好者进行无线电技术研究和实践的活动延伸。此项活动赛事需要一定的时间投入和较为广阔的地理空间，需要教师和学生具有健康的体能、良好的心理竞技状态、必备的学科知识和良好的沟通协作能力。学校通过校社合作，依托方山国家地质公园、大金山国防园等校外社区资源，建立实训基地群，并跨学科组建辅导教师团队。同时，学校借助人工数字智能实现信息技术与课程实施的结合，提升了活动的质量。如智能运动心率手环可以实时追踪定位，监测学生的项目完成进度和运动健康数据，包括最大心率、步数、时间分配等。持续跟踪及数据显示，为师生在活动过程中分析问题、解决问题提供数据支撑，系统预警提示有效预防训练中出现的各种运动安全风险。

3.创建任务驱动下的工程技术类课程群

学校以机器人项目为主体，开发了以实践创新为核心，以任务驱动为主要方式的工程技术类课程。目前，学校成功开设包含VEX-EDR金属机器人、轮式机器人、四足机器人（机器狗）、人形机器人、飞行机器人（无人机）等多个种类的工程技术课程。每一类机器人的工作任务是不同的，所需要的工程技术也不同。在工程技术类课程实施过程中，教师以任务驱动实施项目学习，学生以小组协作的方式开展协同探究。任务驱动促进多学科知识的融合，培养学生的计算思维、设计思维和工程思维，有效提升学生的协同学习能力和实践创新能力。

以VEX智能机器人项目为例，它是需要与队友协同完成竞技类任务的对抗性机器人项目。学生需要根据赛季主题明确任务，综合运用数学、物理、艺术等学科的知识，基于规则自行创意设计方案并制作机器人。在课程实施过程中，学生沟通协作，分步完成阶段任务：确定电机数量和机器人整体外观尺寸；自行设计机械结构、选定相关器具；将底盘和各种机械进行组装；实践操作，并不断修改和调试，从而让机器人在对抗比赛中取得最佳效果。

创意设计和动手制作，既增强了学生的实践能力和创新能力，也让学生收获了科技创新成功的喜悦。

四、实施多元评价，为协同创新提供制度保证

学校丰富科创教育的评价内容，创新科创教育的评价方式，发挥多元评价的促进作用，多渠道、多路径搭建广阔舞台，展示学生科创活动成果，为协同创新的坚守提供有力的制度保证。

1.设立主题科技节，形成浓郁的科学氛围

学校每年5月的“点亮科学梦想，弘扬科学精神”主题科技节，紧跟时代科技浪潮，引导学生关注科技发展趋势，激发学生的科技报国梦。学校借助国旗下讲话、主题班会等活动，利用电子班牌等介绍学校科创活动和科创成果，积极鼓励学生献身科学事业；通过科技书籍读后感评比，大力弘扬科学精神和科学家精神。

2.开展科创活动，优化评价方式

学校定期组织学生走进未来科创学习探究中心，开放主题场馆（VEX机器人、无人机、人工智能、创客工坊、数字美术室），让学生动手实践，创作属于自己的“小可爱”，以成果导向优化评价方式。学校每学期举办机器人、人工智能等社团展演活动（人形、机器狗、冰壶、掌控车、无人机等），搭建展示学生协同创新成果的舞台，激发学生创新探索的热情。学校还组建了跨学科“科技精英俱乐部”，组织学生参加各级各类科创赛事。科创活动发展了学生的创造力，提升了学生的科学素养，为科创人才的培养打下了坚实的基础。

【参考文献】

［1］奚晓丽.“科·创”联盟：构建“科·创”课程群，为科创素养培养提供强劲引擎［J］.上海教育，2023（18）：30.

［2］曾宪一.以“2+X”课程群培育学生科创素养［J］.江苏教育，2022（82）：66-67.

［3］丁健雯.数字化信息系统与虚拟实验平台在物理教学中的应用［J］.职业教育研究，2012（7）：175-176.