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做好科学梦的引路人——体现创新的科技辅导员活动

本刊特约记者:陈染

2016-09/总第246期

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  全国青少年科技创新大赛是面向全国中小学生开展的规模最大、层次最高、影响最广的青少年科技竞赛活动,在大赛中,学生的科技综合素质得到充分的锻炼,这也离不开广大科技辅导员在背后的默默支持。

  同时,创新大赛也是面向全国科技辅导员展开的规模最大、级别最高的比赛,在大赛中,面向科技辅导员设立了专门的科技辅导员科技创新项目,包括科技发明、科技教育方案及科教制作3个类别。大赛为了鼓励为科学教育作出出色贡献的科技辅导员,也为了让更多的教师加入到科技辅导员队伍中,设立了包括“十佳优秀科技辅导员”在内的多项科技辅导员相关奖项,以表彰科技辅导员在科技教育活动中取得的成就。

  那么,是什么原因让众多科技辅导员愿意投身于科技教育事业之中,并积极参加全国青少年科技创新大赛,科技创新大赛又给科技辅导员带来了什么呢?

  上海交通大学附属中学科技教师彭禹曾带领学生参加多次全国青少年科技创新大赛及英特尔国际科学与工程大奖赛(ISEF),并取得优异成绩。彭老师从学生认识的角度谈及创新大赛对于科技辅导员的促进作用。他认为,对于教师而言,创新大赛是一个非常重要的机会。大部分中学教师没有科研经验,即便是研究生学历的教师,很多也未能构成严格意义上的科研经验。经验的缺乏让教师对于中学生的科研能力能够达到的高度和深度缺乏认识,很多人认为中学生的科研也做不了什么。科技辅导员到创新大赛的活动现场去看一看,和一流的学生进行交流,会产生不一样的观感,从感性的角度体会好的科研是什么样的。

  北京第二中学教师高凯也表达了类似的想法,在创新大赛中,教师和学生的比赛项目放到了一起,可以了解各个层次学生的动手水平,对于学校的教学很有指导意义,教师的备课能够变得更有针对性。

  北京大峪中学科技教师陶术研则从教师本身的素质出发,认为创新大赛对于教师本身的学习能力及专业基本功有很大的促进。陶老师以他发明的“3D透明锁”为例,为记者讲述了参赛历程。3D透明锁是在日常教学中弥补观察法缺陷的一个发明,在参加创新大赛的过程中,教师首先需要选择出色的、有实用价值和创新价值的选题参赛,通过申报专利等一系列发明深加工,以及区级、市级比赛的层层筛选,才有机会走到全国赛。全国赛对于项目质量有着很高的要求,这对教师的主动学习能力有深入的锻炼,对教具发明项目则会产生正反馈作用,促进教师主动查找资料,强化学习意识。同时,这个过程也提高了教师的专业基本功。创新大赛让教师的发明创造先走了一遍流程,深度认识教学的困难,做到在指导学生的时候能够有的放矢,开展更加高效的科技教育。

  创新大赛产生的交流也为科技辅导员带来诸多好处。高凯认为,创新大赛的教师项目展示环节,是一次增进全国顶尖科技教师互相了解的机会。在这里,可以看到来自全国各地的专业教师的科教方案和科教理念;可以与评委进行深度交流,获得科技教育中困惑问题的解答;可以了解先进的教学理念,对日后的工作产生指导性的意义。

  创新大赛不仅促进了教师对于学生及自身的了解,同时也进一步促进了社会科技教育资源的整合,让教师主动寻求社会机构的合作,东莞中学初中部的肖小亮老师就是一个典型的例子。肖老师通过和科技馆进行馆校合作,开创探秘微观生物世界的科学工艺课,整合科技馆资源优势与学校人才优势,不仅让自己的学生受益,同时也惠及本市的其他兄弟学校学生。肖小亮认为,通过这种模式给学生的想法一个机会,能够为学生的研究方向提供指引。

  不同的教师对创新大赛的促进作用有着不同的理解,彭禹则将创新大赛提升到一个如何对教师角色进行重新定位的问题。在教育界有句老生常谈的话“要给学生一碗水,教师就得有一桶水”。这句话对于基础学科的教育来说,确实是这样;但对于全国青少年科技创新大赛而言,却并非如此。创新大赛让学生走出课程的框架,在课程框架之外,科技教师的认识与学生并没有太大区别,如果学生要做的课题你不懂,该怎么办?彭禹认为,越是不懂的课题,越要带。如果学生一来就找到专业教师,专业教师会认为学生认知太过肤浅,很难听得下去学生对于课题设计的描述。而只有对专业领域不懂的教师,才能够去掉“一桶水”的自尊,才能看到很多课题背后不一样的东西。科技教师在学生的课题研究中,不是导师,而是顾问。不管多有深度的题目,学生需要向科技教师反复解释自己研究的内容,直到教师听懂。教师则要通过进一步学习验证学生提出的东西对不对,渐渐将课题的逻辑梳理清楚,与学生共同进步。

  全国青少年科技创新大赛的确给不同的科技辅导员带来不同的收获,而为了进一步增进科技辅导员对于科技教育的认识,大赛组委会为科技辅导员准备了科教论坛、教师工作坊等多个活动项目。

  科教论坛

  8月15日,由中国科协青少年科技中心、中国青少年科技辅导员协会、英特尔公司和华东师范大学共同主办的“第31届全国青少年科技创新大赛科教论坛”在华东师范大学举行。本次科教论坛面向参赛科技辅导员开设,围绕“STEM教育与创客教育”主题,为科技辅导员提供一个与STEM教育领域的前沿学者、一线科技教师和创客领军人物交流的机会。

  在论坛上,华东师范大学党委常务副书记任友群教授、台湾师范大学洪荣昭教授、上海交通大学附属中学彭禹老师、美国年轻创客Joey Hudy分别进行了主题演讲。4位来自不同背景的科技教育研究者和实践者,从不同角度分享了他们对于科技教育的研究成果和实践经验。

任友群

  任友群从一位多年科技教育领域研究者的角度作了“科技创新、STEM教育与中国教育改革”的主题报告。在报告上,任友群根据对参加全国青少年科技创新大赛学生多年的跟踪研究成果,比较了全国青少年科技创新大赛一类的综合类竞赛与单科类竞赛(如“奥赛”)和未参加竞赛学生的素质,发现参加综合类竞赛学生的敏感性、敢为性、谦逊包容性、兴奋性和创造性的评价分值显著提高。然而调查表明,在中国学校中,相对于奥赛,综合类竞赛项目的认知还存在明显不足。为此,任友群对全国青少年科技创新大赛和中国科技教育提出4点建议。

  (1)将青少年科技创新人才培养纳入创新型国家战略体系;
  (2)聚焦真实问题,将科技创新纳入教学体系改革;
  (3)加强国内综合科技创新大赛的自身建设,提升大赛知名度和认可度;
  (4)创新评价体系,将学生创新能力纳入高考评价体系并给予大学更多自主权。

  

洪荣昭

  洪荣昭作出了“台湾创客与STEM发展”报告。在演讲中,洪荣昭展示了自己组织举办的世界夯机器人大赛、仿生机器人大赛、机关王等台湾经典青少年科技创新赛事案例,指出在传统的教育领域中,学生训练了解决问题的能力,却缺乏发现问题的能力,而科技竞赛可以弥补传统教育的不足。提及组织机器人比赛的经验,他认为机器人比赛一定要发挥学生的动手能力,让学生能够独立完成项目,如果条件允许,要做到“当天做,当天比”。这种竞赛模式能够让学生把知识的学习和知识的应用结合起来,学生能够独立发现问题并解决问题,让学生得到能力的全面提升,并更有助于提高比赛的公平性。

彭禹

  彭禹从一位带领学生项目的一线教师的角度作出了“永无终点的当下学习”的主题演讲。他说,如果知识是一个世界的话,那么我们为学生设立的课程和考纲,就是在自然世界中建立了一个玻璃房子,学生的活动空间被限制在玻璃房子里面。玻璃房里固然可以学到知识,但学生的认识和学习方式都被囚禁在里面。创新大赛等综合性比赛的目的在于把学生带出玻璃房子之外,科技教师的目标不在于专业上的指引,而是构建一道带领学生走出玻璃房子的桥梁。当学生走出玻璃房子之外,科技教师的角色是什么呢?在互联网时代,一切的专业知识都能在网络中得到答案。学生学习了一定知识,完成研究项目之后,需要与他人产生共鸣,共同体会自己的研究成果。科技教师在这个时候需要让学生知道可以去哪里找到同伴,有谁会支持他们,让学生看到希望,感觉到每一个当下,后面还有路可以走,有事情可以做,有同伴可以前行,他们的路可以走得越来越远。

Joey Hudy

  Joey Hudy的分享内容是“我的创客成长之路”。Joey Hudy是一名创客,目前在深圳柴火空间担任技术支持。他从小就喜欢创造和制作,8岁的时候制作了苏打火箭,14岁就在白宫科学节上展示了自制的棉花糖大炮项目,受到美国总统奥巴马的接见,并多次参加“制慧节”(Maker Fair)。Joey从一个学生创客的角度谈创客教育对于自己学习知识的作用,他讲述了自己从设计玩具到制作实用性工具,再到设计复杂用品的发展历程,并指出在这一过程中家人和教师对他的支持与帮助。在这个过程中,他不仅享受到了自己动手制作的乐趣,还学到了科学知识,学会了如何与人相处、交流及如何管理团队。他认为,创客学习知识比其他方式更有趣有效,创客教育是他理想中的学习方式。

  科技辅导员科学工作坊

  科技辅导员科学工作坊是第31届全国青少年科技创新大赛专为科技辅导员设立的一个特色活动。工作坊旨在为科技辅导员提供一个开拓视野、体验科技教育的创新方式、提升职业水平的机会。本次科技创新大赛共开设5场工作坊,分别为“UTC STEM课程之升降机”、“创客造梦机”、“能量收集——纸发电机”、“侏罗纪冒险世界”及“创意工程挑战赛之绿色能源”。

  UTC STEM课程之升降机

  升降机课程为面向中小学生、校外科技教育机构和科技场馆的STEM主题系列课程,在美国联合技术公司资助下由美国康涅狄格州科学中心开发。2015年,受中国友好和平基金会委托,由中国青少年科技辅导员协会、江苏汉博教育培训中心共同进行该课程的本土化开发,并在全国范围内推广。
在这项课程中,科技辅导员需要通过创设校园中工程问题的真实情境,分析升降机工程需求;探究力与运动、能量、简单机械、做功与机械增益等物理与工程的基本原理;设计和搭建升降机模型,测试和改进动力系统,计算相关参数,找到解决工程问题的有效途径和方案。

  江苏汉博教育培训中心根据科技辅导员特点,精心设计了课程内容。在工作坊中,除了教导科技辅导员如何进行升降机的教学之外,还一起分享了中小学STEM课程的特点、教学模式与开发方法,以及如何通过STEM教育培养青少年问题解决能力、创造性思维能力的教学策略。

 创客造梦机

  创客造梦机是由“科技学堂”自主研发的一门面向6—8年级的创客类课程。该课程遵循“从制造中学习”的原则,让参与者经历从“发现需求与灵感”、“分析与设计”到“动手创作”的过程,最后通过展示作品和阐释设计理念,完成一项完整的创客课堂设计。

  在这项课程中,科技辅导员首先要放下心态,通过热场活动,将科技辅导员的心态调回童年,全程释放自己的童心与想象,想象自己是1名6—8年级学生,将如何对创客这个陌生的领域进行探索。活动为每一组教师准备了丰富而具有开放性的器材,有电子逻辑硬件、各类纸质结构件、各类装饰材料等,配备了热熔胶枪、美工刀、剪刀等各类常用工具。科技辅导员需要通过电子线路设计及材料配比,设计出独一无二的自动吹泡泡机。科技辅导员还需要为吹泡泡机设计一个故事,并进行分享。

  创客造梦机讲师张宜婕认为:“创客活动的意义在于打开每个人的想象力,单纯的制作只是机械的操作练习,而激发大脑的想象力,让每个人能发自内心地创新创造才是创客的魅力。”科技辅导员应该能够在课堂上激发学生的想象力,为他们打开创客的大门。

  能量收集——纸发电机

  本课程由上海STEM云中心制作,是一项融合了STEM教育多个元素的创客课程。在纸发电机课程中,科技辅导员体验了用我们的手和简单的1张纸就能产生能量,仅通过敲击、拍打让纸片产生电流并将其收集起来。

  在课程中,科技辅导员需要了解电流、电压的产生原理,根据相关线索,设计并完成能量收集装置。利用提出问题、分析问题、解决问题的思路,解决在科学研究中遇到的困难,进一步对实验原理和方法进行思考和技术改进。本次课程将科学、技术、工程、数学的知识串联起来。在科学层面,科技辅导员需要了解动能和电能的转化及能量守恒;掌握电路的基本知识,了解电流、电压和电子的关系;在技术层面,需要掌握制作设计闭合电路的方法;在工程层面,科技辅导员需要利用纸发电机点亮1盏LED灯;而在数学层面,需要计算产生的电量值,以及计算纸发电机的最优面积。

 侏罗纪冒险世界

  侏罗纪冒险世界是广州中鸣数码科技有限公司带来的一项以恐龙为话题的课程。活动背景设计为科学家通过基因工程复活了恐龙,并建立了主题公园。前来学习的科技辅导员将扮演侏罗纪管理员的角色,负责照顾恐龙的饮食起居,以及一些突发情况。

  侏罗纪冒险世界课程设计的特色在于建立起一个完整的故事背景,科技辅导员根据预设的任务进行项目式课程学习。在活动中,科技辅导员需要了解机器人工作的基本原理,综合计算机编程设计的技术和齿轮、滑轮、连杆和触控、声控、光电等常规传感器进行机器人工程设计,从而实现STEM的项目式学习。

 创意工程挑战赛之绿色能源

  创意工程挑战赛之绿色能源是台湾智高公司根据40多年积木教材开发经验带来的一项科学课程。在工作坊上,科技辅导员们参与视频感知、动手制作,感受如何通过创意机关及绿色能源设计出一项融合STEM教育各方面的科学课程。

  这项工作坊活动,让科技辅导员们体验了绿色能源中最经典有趣的水能系列。通过组装水循环、水力发电、液压挖掘机、喷射车等模型,从课程中学习表面张力、浮力、压力等水的知识,或用这些知识原理设计出有趣的科学实验。

  在第31届全国青少年科技创新大赛闭幕式上,中共中央政治局委员,中华人民共和国副主席李源潮同志对科技辅导员发出了殷切的期盼,他指出“青少年科技辅导员的工作很有意义,希望你们当好孩子们实现科学梦的引路人。希望全社会都来关心支持青少年科技创新活动,共同营造鼓励创新的良好社会氛围。”全国青少年科技创新大赛举办了短短6天,但科技辅导员收获的是满满的经验和希望,回到日常教学岗位后,会更好地为学生服务,将科学梦的引路人做得更好。


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