科技教育的创新路径探究

摘 要 科技创新在国家发展中的地位愈发重要，教育、科技、人才三位一体，相互支撑。针对科技教育这一核心概念进行界定，研究发现小学科技教育的现有困境，提出解决小学科技教育问题的五点建议：理解科学与技术的区别与联系；大众教育和特长生采用不同的教育；教材、教学均应注重对学生的思维培养与情感熏陶；对教师进行创新创造力相关理论培养；利用资源支持学习活动与评价。

关键词 科技教育；信息科技；科学精神；素质教育

中图分类号：G623.58 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2024）19-00-04

0 引言

在开启全面建设社会主义现代化国家的背景下，培养科学技术创新人才的迫切性日益突出，成为教育的重要目标，是教育研究中需要解决的重点问题。党的二十大报告指出，我国要完善科技创新体系，坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位。科技教育是我国素质教育的重要组成部分，初等教育阶段是儿童成长的黄金时期，所以小学阶段的科技教育具有重要的基础作用。

本文以小学信息科技教育为例，对现有科技教育发展困境进行分析，提出创新路径建议，期待为我国科技教育注入新活力。

1 问题提出

2016年，习近平总书记在全国科技创新大会、中国科学院第十八次院士大会和中国工程院第十三次院士大会、中国科学技术协会第九次全国代表大会上指出“科技是国之利器，国家赖之以强，企业赖之以赢，人民生活赖之以好。中国要强，中国人民生活要好，必须有强大科技。”[1]习近平总书记的讲话深刻揭示了科技对于国家发展、企业进步、民生改善的重要意义。当前，尽管我国科技事业取得了举世瞩目的成就，但我国科技工作在某些核心领域还存在着“卡脖子”问题。科学技术创新是解决关键领域“卡脖子”问题的关键所在，只有不断加强科技创新，提升自主创新能力，才能在激烈的国际竞争中立于不败之地。

培养科技创新人才是增强国家科技竞争力、实现高水平科技自立自强的战略突破口。党的二十大报告明确指出教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的战略性支撑，强调“要坚持教育优先发展、科技自立自强、人才引领驱动，加快建设教育强国、科技强国、人才强国，着力造就拔尖创新人才[2]”，进一步强调了科技创新在国家发展中的战略地位。

科技创新人才的培养不只是高等教育阶段的教学目标，各级各类学校都应高度重视创新人才的培养，将其培养贯穿整个教育阶段，贯通推进创新教育。信息科技是现代科学技术领域的重要组成部分，初等教育阶段的信息科技教育对培养学生科技创新能力具有重要作用，通过引导学生掌握信息技术基础知识，锻炼实践能力，激发科技创新意识，提高信息素养，为未来的科技创新人才培养奠定基础。

我国十分重视在中小学开展科技教育，然而在实际教学中，小学信息科技课程仍面临一些挑战，需要不断探索和创新小学信息科技教育的路径，以更好地培养学生的科技创新能力。

2 科技教育概念界定

科技教育包含科学教育和技术教育，是二者的总称。科学教育是关于人类迄今所获得的科学知识和方法的传授以及科研技能的培养，目的是造就现代社会所必需的科学人才[3]。从目标层面看，科学教育是科学素养教育[4]，是一种提高学生科学素质的教育。从过程层面看，科学教育是关于科学知识、科学方法与社会建制的整体性教育[4]，让学生学会知识建构，运用科学方法来解决现实问题。技术教育是当代各类技术的传授和训练，目的是造就社会所必需的技术人才和管理人才[5]。科学偏抽象，技术偏具体。领略科学内涵的意义可以让学生举一反三、融会贯通，而对学生进行实践类的技术教育可以帮助学生理解科学内涵，转化成更容易接受的知识。现代的科学教育和技术教育正呈现出一种合流的趋势，二者互相补充，综合成为科技教育。

由此，本文将科技教育定义为以实现提高学生科学和技术素养为目的，在科学理论知识的指导下开展的工程与技术活动的教育。

科技教育致力于激发学生的创新灵感，培养实践技能，旨在孕育出一批科技创新领域的杰出后备人才，为国家发展提供坚实的科技人才基础。科技教育具有四个特征：1）有具体的实际成果，这些成果可以表现为各种人工制品、设计蓝图或研究论文等明确的显性作品；2）强调方法的科学性，必须有逻辑、能证伪；3）重视思维能力，如科学思维、设计思维、创新思维等；4）科技教育本质上是一种跨学科的综合性教育活动。

科技教育可结合实际引入生活、生产、科研中广泛应用的各类软硬件应用及新兴科技项目，如机器人、无人机、航空航天等，鼓励青少年积极参与电脑编程、工程挑战、头脑奥林匹克等各项竞赛活动，从而有效激发青少年对科技的兴趣和爱好，帮助他们广泛地接触科技知识，掌握常用科技工具的使用方法，训练科学技术思维，并将学习到的科技知识用于解决具体问题。

3 小学信息科技教育的现有困境

3.1 仍以低阶思维为重，高阶思维培养不足

目前，部分信息科技教师在教学模式的探索上缺乏积极性，受传统教学理念的影响，仍将教学重点集中在知识记忆、技术操作等低层次的教学内容上[6]。这种一贯使用事实性问题的培养无法高效锻炼学生的逻辑思维能力，侧重技术层面的培养不应该是教育教学的主要目的。反之，解决探究性问题能锻炼学生的高阶思维。

根据美国认知心理学家布鲁姆的教育目标分类，分析、评价和创造属于高阶思维。小学生高阶思维的培养尤为重要，是科技教育创新路径的一大突破口。高阶思维主要是指学生在学习过程中高水平运用相关知识、掌握学习方法和深度思考问题等所需要的重要能力[7]。其中，设计思维、创新思维和科学思维尤其重要。设计思维是指综合运用知识，能够选择适当的创新方法和技能，在经历一定的探索之后，不断迭代生成问题解决的策略以创造性地解决真实问题的一种能力[8]。关于创新思维，何克抗提出，发散思维、形象思维、逻辑思维、纵横思维、辩证思维是创新思维的五个要素，并建议从这五个环节来培养创新思维。科学思维是一种理性模式思维，是以探索和发现事物的本质、建构科学知识系统体系为焦点的认知性思维[9]。

3.2 创新和科学精神培养不足，缺少方法指导

在素质教育的背景下，教学既要重视学科知识的传授，也要重视学生精神品质的培养[10]，创新精神和科学精神是科技教育的重要目标。先进的教育理念会促使教师主动摒弃传统教学方式，是培养学生创新能力的前提[11]。2022年教育部门随机抽取10所小学调查学校师生对信息技术课程认识程度，结果发现经常有信息技术课被占用，部分师生认为信息技术课程可有可无以及教学模式传统的情况[12]。由此可见，很多师生未能及时更新素质教育理念，对于信息技术课程重视程度不够，对科技创新的重要程度缺少认识，创新精神和科学精神落实不到位。

创新精神与意志、热情、激情、兴趣、好奇心、求知欲望、怀疑感、创新需求、思维独立性等因素有关。创新精神是教育发展的根本动力，具备创新精神是教育者的责任。托马斯·威斯在《科学精神》这篇文章中，将科学精神定义为：“对逻辑的尊重，对寻找数据的渴望，对知识和理解的愿望，对结果的考虑，对前提条件的考虑，对验证的要求，以及质疑一切”[13]。教师在教技术的同时，必须将其中的科学道理讲明白，融合科学的内涵。在变化且丰富的操作中，能够抓住科学本质，培养学生的科学观念和科学意识。还有些现实情况是，中小学非常重视创新和科学，但是部分教师由于自身教学能力的局限性，难以使用创新性的教学模式引导学生掌握知识[14]，以感性和经验为主的活动居多。所以教师需要掌握对学生科技创新的指导方法。创新精神和科学精神对学生成长成才和全面发展影响巨大，重视创新、融入科学，促进学生对概念核心的深层理解，更有利于形成思维的逻辑闭环。

3.3 内驱动力呵护不足，学习行为无法持续

科技教育除了信息科技、科学、综合实践活动课之外，兴趣班、社团等也有大量丰富、形式多样的课程资源。低年级阶段的小学生学习科技课程，外界推动或许有一定效果，但要让他们坚持学习科技课程，则需培养其内驱力，让学生在体验课程的过程中产生快乐和兴趣，获得自信，积极主动地学习。科技教育相关课程动手操作内容多，一定程度上能够激发小学生的积极性。但是在进行课程计划时，最初的教学内容必须降低难度，如果一开始就是设计机器人这样的大课题，会让学生畏葸不前，这与科技教育的初衷背道而驰。所以有必要设计出符合学生年龄、满足小学生心理需求、能让其“解渴”的活动，避免产生“无意思”的主观判断，从而影响他们以后的从业理想和愿望。

学生内驱力的保持和教师的支持与认可以及良好的学习环境密不可分，教师对学生的评价制度、奖励制度是否完善，周围学生是否都对科技教育保持良好的态度，是否有学习激情，都会影响学生的内驱力。2021年，教育部办公厅公布2021—2022学年面向中小学生的全国性竞赛活动，36项竞赛活动中，有11项是科技类的竞赛项目。科技竞赛的确是一项开展科技教育活动的有力抓手，但过于依赖竞赛活动，形式单一，学生亦会感到枯燥。

3.4 评价方式单一，缺乏趣味性

开展科技教育活动，评价是必要的，但由于竞赛活动偏多，且活动目的大多指向升学，可能会导致功利性驱动，进而影响科学精神的培养，甚至影响学生未来的职业选择。2018年国际学生评估项目（PISA）调查结果显示，中国学生在数学、科学素养、阅读方面居世界第一。中国此次参选学生中，有48%的学生被评为优秀学生“Top Performers”，全世界平均水平只有13.1%，芬兰刚过平均线，有16.8%的优秀学生，而美国还没到平均线，仅有12.3%的学生被评为优秀学生。但是，在对参与测试学生未来从事职业的询问中，我国男生不到15%的人想从事科学和工程相关工作，女生则不到10%。剩下30%的优秀学生尽管他们学习能力强，但是不考虑这些难度较大的专业。希腊只有4.3%的优秀学生，但是参与测试的学生中有20%的人愿意选择科学、工程等职业。美国的优秀学生比例还没过平均线，但是有接近30%的男生愿意选择能增强国力的高端职业。

这些我国的优秀学生明明学得很好，却不愿从事相关职业的原因之一是，学生在相关课程学习过程中参与性不强，缺乏学习兴趣[15]。教师对学生的评价维度主要从知识这一单一维度出发，缺乏对学生科学素养的评价与剖析，没有关注学生能力的发展。此外，评价采用的方式如果只采用量化或质性的一个方面，那么得出的结果也不充分，需要转向二者相结合的评价方式。

4 小学信息科技教育路径探索

4.1 理解科学与技术的区别与联系

教师首先要认识到科学和技术的关系。淡化科技教育、忽视科学的一个重要原因，是将科学和技术笼统地称作科技，将二者混为一谈，从而导致教学目标模糊。科学是人们对世界的认识和理解，是反映客观事物固有规律的知识体系。形成的知识就是科学知识。技术是人类为了实现特定的目标，而对自然和社会有目的地改造和控制的过程。形成的知识就是技术性的知识。科学知识是实践操作的补充、深化或还原，是课程教学体系不可或缺的一部分内容。信息时代技术迅猛发展，新课标对培养高质量人才提出了新要求，大数据、人工智能等新技术蕴含着丰富且高深的科学技术原理。这些概念对于教师来说，虽然也比较晦涩难解，但如果课堂中忽视这些，那么学生将会缺失一大块学习内容，教师自身的水平也会局限于课本。所以缺少科学内涵与原理的教育会造成教学资源、学科价值的流失，甚至直接与新兴技术脱节。

4.2 大众教育和特长生采用不同的教育

根据多元智能的理论，每个人的智能是多元的，并有自己独特的智能组合，所以不可能所有学生都喜欢科技或擅长科技。某种层面上说，科技教育其实是一种普及性教育，向所有学生开放，他们可以获取到科技课程的各类资源。对于大多数学生，教师可以采用先激发兴趣，然后进行科学与创新的精神和思维培养。如果加以引导，也可以成为终身爱好和兴趣。在追求学生全方面发展的同时，也要帮助学生发现自己的特长，进行有效的个性化教学。个体发展具有差异性，对于那些有潜力成为未来科技人才的学生，应通过不同评价方式筛选出来，定制教育，专门培养。宏观层面要优化教育培养的结构，满足快速变化环境的社会需求；微观层面让学生自己具有收获感，明晰目标刻苦努力，从而找到自我实现的价值。

4.3 教材、教学均应注重对学生的思维培养与情感熏陶

学生是教材的使用主体，是教学的主要对象，教材、教学均须实现对学生发展的促进作用[16]。习近平总书记在科学家座谈会上指出，好奇心是人的天性，对科学兴趣的引导和培养要从娃娃抓起，使他们更多了解科学知识，掌握科学方法，形成一大批具备科学家潜质的青少年群体。比如，教材中可以融入科学家精神、科学史等教育内容，还可设定科学家精神系列专题，学习科学家事迹，让学生了解科研工作者严谨、求新的工作经历。

思维是在问题解决中发展的，情感是在情境和活动中通过体验形成的，所以在课程中教师需要开创课题让学生进行实际项目的实践。针对真实情境中的真问题，只有采用真的思维方法才有利于高效地解决，将科学精神的弘扬和感悟真正落地。科学家精神的融入和推广，有利于科学技术的普及和创新精神的培养，能丰富人才培养的内容，在初等教育层次的拔尖人才培养上发挥育人价值。学校还应设置开展科技体验的相关活动，利用研学中的见闻激发出内驱力和创造性。

4.4 对教师进行创新创造力相关理论培养

教师是落实科技创新教育目的的关键，教师应掌握创新创造力培养的相关理论，方能形成创造性解决教学问题的策略和方法。尤其是信息科技学科的专业教师，必须具备先进的教育理念和专业的教育素质。科技教育具有跨学科性质，所以要求信息科技教师要有综合教育的能力、整体思维和全局意识。学校或教育相关部门需要建立全面的培训计划，教师个人秉持终身学习的理念，驱动教师队伍走向高质量、专业化。学校可与高校达成合作，请高校教授来开讲座，探讨如何做好一名研究型教师，丰富一线教师的理论基础。一线教师普遍工作量大，在课后继续学习的成本较高，故而政府层面可设置激励计划，尊重教师内在需求，让教师在课后也行动起来，提升在职教师的专业素养。

4.5 利用资源支持学习活动与评价

资源既是科技创新活动研究的对象，也是支撑科技创新活动研究的条件。学校和教师立足于教育目的进行教学，不仅需要一些基础的设备器材，还要利用各类自然资源、社会资源、人力资源。自然资源有学校周边的自然环境，地质、地貌、土壤、动植物、天文、气象等资源；社会资源有各种场馆和博物馆、商场集市、文物古迹等，亦可与高校合作，走进高校，接触真实科技；人力资源主要是支撑科技活动所需的人。如教师、导游、科学家、技术工程人员、农民、父母等。学生在科技教育活动中自主学习材料，主动与同学合作交流、开展探究、数据分析、方案设计、接受教师指导、开展评价等。目前的趋势是采用数字化方式在人工智能的支持下进行新型教育资源研发，在数字环境中交互活动，丰富学习体验。新型教育资源是信息化时代的产物，不仅可以让学生与教师进行有效互动，推动教育教学改革，还能丰富学生的学习体验，构建新的教学模式[17]。

5 参考文献

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（2022-10-25）[2024-04-30]https：//www.gov.cn/xinwen/2022-10/25/content_5721685.htm.

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DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2024.19.0

作者简介：李云文，副教授。