“一核四径”：提升小学生科技创新能力的实践探索

摘要：科学兴趣、创新意识是少年儿童科技创新能力的基石。在科技创新教育中，全方位、多维度、多领域地培养少年儿童的科学兴趣和科技创新意识显得尤为重要。自2021年《全民科学素质行动规划纲要（2021—2035年）》颁布以来，关于少年儿童的科技创新教育更多停留在理论研究和科学课堂教学的实践研究领域，缺少针对少年儿童科技创新能力全方位、多维度、多领域的研究。本文基于科技创新教育行动研究不足的现状，结合本校多年科技创新教育经验，提出“一核四径”科技创新教育新模式。“一核”指的是以培养学生的科学核心素养为核心。“四径”具体包括琅琊“小牛顿”行动、科学调查类行动、科技制作类行动、科技竞赛类行动。以“核心素养”为核，依托“科学实验类行动、科学调查类行动、科技制作类行动、科技竞赛类行动”四条路径，全方位、多维度、多领域培养少年儿童的核心素养，形成特色鲜明的小学科技创新行动教育新模式。本文的研究成果丰富了小学科技创新能力行为研究内容，同时为其他兄弟学校的科技创新能力教育提供了借鉴。

关键词：一核" 四径" 科学素养" 科技创新能力

引言

2020年9月11日，习近平总书记在北京主持召开了科学家座谈会。座谈会上习近平总书记反复强调：“少年期是培养科学兴趣、创新意识、创新能力的关键时期。小学应注重学生的科学兴趣的培养，在科学兴趣培养的基础上，更进一步注重学生创新意识和创新能力的培养。”习近平总书记语重心长地说：“少年儿童的好奇心强，从娃娃抓起引导和培养他们对科学探索的兴趣，使他们从小掌握丰富的科学知识，学会正确的科学方法，树立严谨的科学精神，从而形成一大批具有未来科学家潜质的少年儿童群体。”

2021年6月3日，国务院发布了关于印发《全民科学素质行动规划纲要（2021－2035年）》的通知，纲要提出了五项提升行动，青少年科学素质提升行动被摆在首位。小学应坚持育人为本，激发少年儿童的好奇心，保护少年儿童的想象力，培养少年儿童的科学兴趣，增强少年儿童的创新意识和创新能力，为加快建设科技强国培育一大批具备未来科学家潜质的少年儿童群体，激励少年儿童树立投身于祖国科技事业的远大志向。

各地小学积极响应国家的政策，将科技创新教育提上日程，普遍的做法是在日常科学课堂教学中融入科技创新教育。由于每所学校科技教学资源和设备的差异较大，科学教师的科学素养良莠不齐，科技创新教育的课程内容设置不合理等一系列问题，科学课的科技创新教育仍停留在科学理论知识的简单传授上。科技创新教育仅靠科学课是远远不够的，科技创新教育不仅要提高科学课堂教学的质量，还要依托全方位、多维度、多领域的课外实践活动。

一、明确核心概念，理解创新实质

（一）一核

一核指的是以培养学生的科学素养为核心。《义务教育科学课程标准（2022年版）》，指出科学素养包括了解科学知识、了解科学研究方法、了解科学技术对个人乃至社会所产生的影响三个部分。课程标准要求科学课程充分体现育人价值，可以从科学观念、科学态度、科学思维、科学精神等方面着手，逐步引导学生在学习科学过程中，形成适应个人终身发展和社会发展所需要的正确价值观、必备品格和关键能力。

（二）四径

四径指的是琅琊“小牛顿”行动、科学调查类行动、科技制作类行动、科技竞赛类行动。琅琊“小牛顿”行动：通过对目前小学生科技创新能力培养的现状与模式的研究，根据学生的年龄和认知特点，分学段开展特色科技创新实践课程“小牛顿”的教学。科学调查类行动：以每年的青少年科学调查体验活动为契机，在校内外开展科学调查和科学金点子等综合实践活动，并通过收集和分析相关数据，进行研究性学习，例如“创意点子”调查活动、绳扣比赛活动、“废物利用，塑料瓶的再生”活动、“读一本科普书籍”实践活动、“异想天开”设计、投稿评比活动等，让学生在活动中体验，在活动中感悟，全面提升科学素养。科技制作类行动：学生通过发现生活中的问题，尝试用所学知识去解决它，并获得了成功，增强了学习科学、应用科学的兴趣；或在教师指导下，学生动手动脑，利用准备好的材料，制作一些科技作品，比如电路串并联、马得堡半球、手摇发电机等；或在科创教室学习编程、机器人等相关知识。科技竞赛类行动：根据学生的兴趣爱好并结合各学科优势，开展科技小论文撰写、小发明、小制作、科学幻想画等活动。师生共同参与各级科技创新大赛，培养并提升科技创新能力。

四个行动具体细化为若干活动。

琅琊“小牛顿”行动：①小牛顿启蒙班；②小牛顿初级班；③小牛顿中级班；④小牛顿高级班。科学调查类行动：①金点子实践活动；②科学调查体验活动；③科技实践活动。科技制作类行动：①小发明制作；②小实验制作。科技竞赛类行动：①科技创新大赛；②宋庆龄杯发明大赛；③皖新杯科技发明大赛；④机器人与编程大赛。

围绕科学核心素养，依托四个路径，全方位、多维度实现小学生科学素养的提升。

（三）小学生科技创新能力

小学生科技创新能力指小学生在某一技术领域具备发明创新的综合能力。其包括小学生的知识水平、知识结构、创新意识、创新思维、创新精神等五个主要因素，这五个因素缺一不可。其中知识水平是科技创新最基本的条件；知识结构是小学生进行科技创新所需要的专业知识；创新意识是意识活动中的一种积极的、富有成果性的表现形式；创新思维是一种创造性的科学思维方式，它能够使学生突破常规思维的界限，提出与众不同的解决方案；创新精神是小学生具备的创造力、创作灵感等。

二、落实行动路径，扎实有效推进

（一）琅琊“小牛顿”行动

根据《中国教育改革和发展纲要》，中小学要由“应试教育”转向全面提高国民素质教育，全面提高学生的思想道德、科技创新能力、劳动技能和身心素质，促进学生全面地发展。为了更好地培养学生的科技创新能力，课外科技活动是一条重要途径。成立“小牛顿”科技社团，利用周末半天时间，对学生开展科技类课程的教学。“小牛顿”科技社团学习内容包括声、光、热、电、磁、力等六个板块，设立四个维度的教学，对1～6六年级全覆盖。开展“小牛顿启蒙班”“小牛顿初级班”“小牛顿中级班”“小牛顿高级班”等四个维度的教学。小牛顿科技社团的设立，提高了学生的科学思维能力和动手操作能力。比如小牛顿中级班《纸电路》这一节课，对象是四年级的学生，学生之前在校内科学课上已经接触过简单的电路，但局限于课内实验器材和场地、时间等因素，学生学习效果并不是很好。而“小牛顿”科技社团课很好地弥补了这些缺憾，学生通过实验器材很快完成了简单串联电路和并联电路的设计。通过对课外知识的学习，学生在一次次动手动脑实验后，萌发了创新的种子。

通过“小牛顿”行动，学生更能发现问题、解决问题。课外活动能开阔学生的眼界，培养学生的科学兴趣和爱好，是课堂教学的重要补充，取得了非常好的效果。学生发挥了个性和特长，形成了勇于探索、敢于创新的精神。

（二）科学调查类行动

科学调查类行动以培养青少年科学兴趣，增强其创新意识和实践能力为目标，通过访谈、问卷调查、统计分析等手段，提高青少年的科学探究能力。通过金点子创意活动、科学调查体验活动、科技实践活动三个方面，全方位培养学生科技想象能力，科学调查应用能力等。

金点子创意活动将各种创新和实用的想法，用文字或图片表达出来。在金点子创意活动中，学生投稿非常积极，比如一位五年级学生创作了一把“夜行多功能安全雨伞”，将伞的顶部布满LED灯珠，伞的底部固定一个可伸出旋转360度并能调节远、近光的LED电筒。在雨夜打开开关灯珠亮起，给来往的车辆以警示，使行人更加安全。将LED电筒拉出并调节好角度，起到照明作用的同时，解放了另一只手，便于做其他的事。金点子创意活动提高了学生的想象能力，给学生的思维插上了腾飞的翅膀。

科学调查体验活动通过设计贴合少年儿童日常生活的活动内容，选择不同的主题进行相关知识的学习。科学调查体验活动主题分别是“节气日记”“知水善用”“节能从哪做起”“绿色校园”“运动与安全”“低碳生活”“节约粮食”，共17项活动可供学生选择。通过设计多种活动，充分吸引少年儿童参与科学调查、科学探究和科学体验活动，让少年儿童在参与活动的同时，学习基本的科学知识，掌握初步的科学探究方法。活动以学校（班级或小组）、家庭为单位开展，建立3～5人的小组，选择感兴趣的主题，下载活动资源。科学调查体验行动，培养了少年儿童团队意识和协作精神，让少年儿童体验科学探究的乐趣，培养少年儿童学科学、爱科学、用科学的良好习惯，增强了少年儿童社会责任感和科学道德感，提高了科学素质。

（三）科技制作类行动

学生的创新思维往往是从发现问题开始的，而生活中处处是问题，教师要利用学生对事物的好奇心和求知欲，引导学生观察生活，能够发现生活中一些不合理部分，并运用所学知识和技能，大胆地想办法去解决。

“多功能晾衣架”是一名在校五年级学生发明的。他通过观察生活，发现自家的晾衣架在晾晒衣服时，经常被风吹到楼下，衣服也时常被风吹走。他发现了生活中的这个问题，并对衣架进行了仔细观察和研究，发现了衣架存在的问题：衣架挂钩是半圆弧设计，不能进行闭合，容易被风吹落，他想到钥匙扣的原理，通过在挂钩处设计一个封闭曲环，起到了固定晾衣架的作用；晾衣架功能单一，只能晾一类衣服。这位学生通过查找资料，请教老师，进而对晾衣架进行改进，使衣架两臂长度尺寸可以调节，既可以晾晒成人衣服也可以晾晒儿童衣服，扩展了衣架的实用性，做到了功能的改变。

学生通过发现生活中的问题，尝试用所学知识去解决它，并获得了成功，增强了学习科学、应用科学的兴趣，提高了动手操作和解决实际问题的能力。同时，这也培养了学生的问题意识、创新思维，使创新能力得到了进一步的提高。

（四）科技竞赛类行动

让学生积极参加各种科技类竞赛，以赛促练，往往会调动学生更大的积极性。近几年来，教育部认定的科技类比赛越来越多，比如“中国青少年科技创新大赛”“中国青少年机器人竞赛”“全国青少年创意编程与智能设计大赛”“宋庆龄杯发明比赛”等。

以我校2021年度安徽省科技创新大赛一等奖作品“一种可升降安全窨井盖”（右图）为例，其发明者是我校一名四年级学生，该学生从上幼儿园开始就爱动脑动手，喜欢拼装玩具，喜好积木。学校每年围绕科技创新大赛开展校内选拔赛，这名学生在家长支持和老师鼓励下，总是积极报名参加。一年级时发明的“多功能小板凳”获得了琅琊区三等奖，虽然成绩不算太好，但通过科技创新大赛的平台，孩子有了很多的收获，开启了创新思维。科创比赛年年都有，该学生年年参加，通过大赛的锻炼，能力和创新思维越来越强，从一年级参赛，直到2021年发明了“一种可升级安全窨井盖”，脱颖而出，取得了滁州地区近几年最好成绩。回顾这名学生这几年的创新历程，这是他坚持不懈的结果，是科创比赛给他提供了这个施展特长、施展才华的平台。

三、结语

创新能力是综合能力的体现，发展学生的创新能力，要按照创新能力发展的规律激发学生的好奇心，激发学生的求知欲和创新的兴趣。一线辅导员老师要围绕“一核四径”充分利用内部和外部条件，全方位地给学生建构和提供创新平台，利用多种有效途径为学生科技创新创造有利条件，做学生科技创新的引路人。

参考文献：

[1]习近平主席主持召开科学家座谈会并发表重要讲话［EB/OL］.http：//politics.people.com.cn/GB/n1/2020/0911/c102431858723.html？ivk_sa=1024320u.

[2]中华人民共和国教育部.义务教育科学课程标准（2022年版）［S］.北京：北京师范大学出版社，2002.

[3]朱应荣.重视科学教育 提升科学素养——略论提高小学生科技教育素养策略[J].新课程，2021（9）：611.

[4]逯敏飞.曹列彦.陕西省青少年科学调查体验活动的现状及对策建议[J].科协论坛，2018（5）：610.

责任编辑：黄大灿

**本文系安徽省教研课题“‘一核四径’：提升小学生科技创新能力的行动研究”的研究成果，课题立项号为JK23033。