“科技创新”这个词越来越频繁地出现在大众视野中,它是技术的更新迭代,是对未知领域的探索,是便捷生活的不竭源泉。而对学生而言,从事“科技创新”更多的是搞一项发明或做一项研究,它的前提是先找到合适的项目课题。
那么,什么样的课题才适合中小学生呢?又该如何找到适合自己的课题呢?
一、适合中小学生的项目类型
(一)生活类科技创新项目
这类项目贴近生活,取材于生活,大多为发明或现象探究。
1.小问题中有大发明
很多人都能发现生活中的问题,但大多数人对它们习以为常,只有少数人会发掘这个创意“宝藏”。
比如,人们对家庭厨余垃圾司空见惯,很多人在对其的分类和处理上进行了尝试。常德芷兰实验学校学生伍哲浩、高森俊毅、程柏威先后对这一课题展开探究,从不同角度出发,完成了厨余垃圾生物处理器、厨余垃圾仿生处理器、吃垃圾的仿生机器人等作品,并在青少年科技创新大赛中先后获得常德市一等奖、湖南省一等奖、全国一等奖、全国发明展览会金奖,以及四项发明专利。
2.透过现象探究本质
日常生活中所有现象的产生都包含一定的科学原理,有些现象我们无法用常识来解释,如果对这些现象一一加以剖析就是不错的选题。
比如,常德芷兰实验学校学生钱柏程在用吸管吸食饮料时童心大发,玩起了吹泡泡的游戏,他发现气泡上升到水面后爆裂,随着吹气力度的增大,水面气泡爆裂的概率也在增大。这引起了他的兴趣,于是他邀请同班好友丁晟源一起探究这个现象,最终完成了《空气动力洗衣机及其洗涤机理的研究》,该项目先后获得第37届湖南省青少年科技创新大赛一等奖、第32届美国匹兹堡国际发明展金奖等奖项。
(二)课堂类科技创新项目
这类项目的灵感源于课堂教学或实验,大多为科研发明、实验改良和探究。
1.科研发明类课题
科研发明类课题根据灵感来源的不同,可以分为两类:
第一类灵感来源于学习生活。比如,目前寄宿生的年龄越来越小,他们的生活自理能力差,环境适应能力弱,给学校管理带来一定难度。常德芷兰实验学校学生范渝松利用编程知识完成了“寝室看护神”的研究,帮助宿管员全天候对寝室的出入情况实施动态统计与分析,并实时预警,大大提高了宿管员的管理效率,成为帮助学校管理寝室的一大神器。
第二类灵感来源于学科知识,即将所学知识创新性地应用于从未涉及的领域。比如,常德芷兰实验学校学生李贻曦的家里种植了许多名贵植物,有一次由于家人外出旅游的时间较长,家中的花草都枯萎了。为了解决这一问题,他受科学课本中黑、白色吸热原理的启发,完成了简易太阳能智能浇水器的制作,在第117届法国巴黎国际发明展览会上获得金奖。
2.实验改良和探究类课题
这类课题主要对中小学生科学或物理、化学、生物等学科中的实验内容进行研究,最常见的就是发明新的实验器材、设计新的实验方案。
比如,常德芷兰实验学校初三学生周炎治发现,老师在演示八年级下册的动能实验时,由于装置本身的原因造成实验数据不精确、实验过程耗时长、实验现象对比不明显,影响了老师的“教”与学生的“学”。他结合现有的数字技术与AI技术,完成了“动能势能演示实验装置的改良”课题研究。
二、选题“236法”
发现了问题,接下来就要对问题进行甄别,作出判断,即科技创新的课题立项。可按以下流程进行。
在确定课题的流程中,“调查研究”至关重要。调查研究主要针对课题研究有无价值、有无他人研究、有无可行方案等三个方面开展。当思路形成有困难时,可学习他人的研究经验,促成或优化思路的形成。
经过长期的科创教育实践,我们逐步完善并确立了选题“236法”。其中,“2”是指2个方向——社会生活与学习生活,学生在选题时,先根据自己的兴趣与特长确定研究方向;“3”是指3个要点——找缺点、寻热点、提出希望点,确定方向后选择一个要点进行衍生;“6”是指6个方面——节能、节水、环保、安全、特殊人群需求与人工智能,学生可围绕其中的1至2个方面进行探究。
比如,常德芷兰实验学校学生李昕芮对科技创新非常感兴趣,但苦于找不到合适的课题。我们按照“选题236法”对其进行指导:首先他确定研究方向——社会生活,将课题对象选定为爸爸送给他的搅拌水杯;然后选择3个要点中的“找缺点”——搅拌水杯需要经常更换电池,不节能也不环保,使用不太方便;最后从6个方面中选择“节能、环保”2个方面对搅拌水杯进行改良。
在“236法”的指导下,李昕芮顺利设计并制作了热能搅拌应急充电水杯。该作品不仅荣获第32届美国匹兹堡国际发明展金奖,还申请了发明专利。
综上所述,选择一个合适的课题,就是迈开了科技创新的第一步。只要善用会发现的眼睛,开动会思考的大脑,就一定能找到属于自己的独特课题。[本文为湖南省教育科学“十四五”规划2021年度课题(课题名称“科技创新活动促进青少年科学创造力培养的实践研究”,课题编号XJK21CJC055)相关论文]