基于科技创新项目的校本课程开发与教学模式实践

　　摘要：通过纳米防晒化妆品创新课程的开发与实施，对基于科技创新项目的校本课程的开发与教学模式进行行动研究，归纳出包括科学性、可行性、实践性在内的科技创新课程开发原则，并实践了任务驱动型的科技创新课程实施模式，为丰富学校课程建设，开发切实可行的科技创新课程，培养青少年科学素养与创新能力提供参考。

　　关键词：科技创新项目 校本课程 科学素养 教学模式

　　《德州学院学报》本刊的办刊宗旨是：繁荣学术、求是创新。办刊方针是：坚持党的领导，坚持为社会主义服务的方向，以马列主义、毛泽东思想、邓小平理论为指导。

　　目前各學校校本课程尤其是科技创新类校本课程的开发与教学呈现两个极端。一是单纯依靠高校、科研院所或者各类专业机构，开发的课程内容通常非常“高大上”，涵盖各领域前沿科学技术及最新的热门话题如物联网、人工智能等，但深入分析这些课程会发现，其课程内容较为空洞，或充斥各种高深科学理论，或是科普讲座类型，缺乏学生真正动手实践和探究的内容。另外一个极端则是完全依靠学校教师，有些学校更是将校本课程开发与授课的任务安排给了教学任务相对轻松的非高考科目教师或其他行政人员。

　　这些教师由于专业领域或教育背景所限，很难将前沿科学技术引入课程中，通常开发的校本课程围绕教师个人兴趣或特长，更多的是学科实践活动或传统文化艺术体验课程，难以达到培养青少年科技素养、创新精神和实践能力的目标。当然，越来越多的教育专家学者及中小学校长和教师认识到了科技创新课程在培养学生创新能力方面的重要性，开始实行科学教育改革，将科学教育课堂移至科技馆、博物馆等各类社会场所或者高校及科研院所，通过各类实践活动让青少年理解科[1-2]学，感受科技创新。但是这些更多还是停留在实践层面，课堂作为教育的主阵地，承担着科学教育的根本任务，学校应该在科技创新课程开发方面投入更多人力资源及物力，确保科技创新校本课程的数量、质量和实施效果。

　　笔者希望以本校科技创新课程的开发与教学模式为例，总结归纳出一套较为可行的科技创新课程开发与实施模式，为更多学校拓宽校本课程开发思路，拓展校本课程开发资源，为学校真正开发出学生感兴趣，适合青少年学生认知水平，且能够真正培养学生科学素养和创新能力的课程提供参考。

　　一、源于科技创新项目的校本课程开发思路与原则

　　本文所提到的科技创新项目是青少年个人或者小组(一般不超过3人)在高校/科研院所导师或校内科技教师指导下完成的一项相对完整的探究课题，具有完整的多组实验数据或创新作品，且最终呈现形式是结题论文或研究报告。由于近年来国家对青少年科技创新能力培养的重视，教育部《普通高中课程方案》也将研究性学习纳入国家必修课程计划，越来越多的青少年参与到科技创新活动中来。以本校为例，每年有近300名学生参加科技创新课程，分小组完成科技创新项目，最终完成科技论文100多篇。这些科技创新作品涵盖了前沿科技的多个领域，且很多与现实生活密切相关，非常适合作为校内其他学生进行科技探究项目的启蒙或基础课程，因此是非常好的科技创新课程素材。

　　但是科技创新项目与科技创新课程具有较大的不同点。科技创新项目是学生个人或小组完成，最终目标是为了参加各类青少年科技创新大赛或展示活动，因此项目注重创新性，通常涉及较多的高于高中学业水平的理论知识和较多的实验操作内容。这与科技创新课程有所不同。科技创新课程作为一门课程，要面向更多学生，要有相对明确的教学目标和内容。且考虑到学生知识水平的差异，需要进行相关学科背景知识学习。

　　因此科技创新课程在内容设置上需要遵循科学性、可行性、实践性的原则，保障更多的学生能够参与到课程中。

　　(1)科学性。基于科技创新项目的课程设置要充分提炼项目中的科学知识和原理，并将这些科学知识和原理与中学学科内容进行整合，搭设学生学习的台阶，避免跨度太大给学生造成过渡负担。如在纳米防晒化妆品创新课程开发中，将纳米材料与学生在高中化学学科中学到的分散系、胶体等概念联系起来，让学生认识到纳米材料其实就是学生学习过的一类物质，从而消除了学生在认知上的陌生感和恐惧感。

　　(2)可行性。科技创新项目中的实验操作内容相对较多，且有些实验费时较长。为了适合课程时长，要对科技创新项目中的实验内容进行单元整合，使学生在每次课上都能够完成一部分相对完整的实验内容。另外，如果项目内容中涉及到精密仪器的使用，教师还需考虑在转化为课程时如何确保学生能够自己动手操作精密仪器，在该板块的实验设计中需要提前对学生进行仪器原理和操作的培训。

　　(3)实践性。科技创新课程如果想真正达到培养青少年科技素养、创新精神和实践能力的目标，必须保障课程的实践性。从笔者所在的化学学科来说，在课程中保障学生的动手实践环节至关重要。因此由科技创新项目开发出来的科技创新课程在实践性上具有很大的优势。科技创新项目中的研究内容在进行单元化分割时，要确保将真正让学生进行动手实践的内容保留，教师切忌为了课程实施方便将实验内容进行缩减。但同时值得注意的是，课程的实践性并不仅仅是让学生动手，“照方抓药”式的实验操作对学生科学素养的培养并无益处，仅仅能提高动手能力，因此教师在科技创新课程开发中要深刻理解科技创新项目的精粹——创新性，在转化为课程的过程中也要为学生留足独立思考的空间。如在纳米防晒化妆品创新课程开发过程中，将测试装置设计、纳米防晒品制作的实验方案、测试方案等重点内容以任务的形式安排给学生，让学生分组思考，提出自己的方案，随后教师进行点评，让每组学生按照自己思考出的方案进行实验，并引导学生在实验过程中及时总结实验方案的优缺点，并不断改进。

　　二、任务驱动型的课程实施模式

　　有效开展项目课程的关键在于明确[3]项目课程的目标，规划开展流程。项目目标的完成和凸显则取决于实施过程中各教学环节的驱动性任务设计和教学组织，为此，在纳米防晒化妆品创新课程中，笔者设计了5个课程单元及与各单元对应的驱动任务，分别阐述如下。

　　核心问题：防晒品的原理和制作

　　单元1：防晒品背景知识

　　驱动任务1：如何选择合适的防晒品

　　本环节以真实生活情景引入，激发学生的兴趣，引发学生对防晒品的思考与探究。学生看视频，阅读文献资料。

　　单元2：防晒品的防晒能力测试方案

　　驱动任务2：如何测试防晒品的防晒能力

　　教师引导学生认识紫外强度测试仪器——紫外照度计。引导学生进行测试装置设计，并画出测试装置草图，之后分组进行交流。本环节考查学生利用所学知识进行实验设计的能力，同学间不同的分析角度相互刺激，达到不断完善实验装置设计的目的。值得一提的是，本环节采用的紫外照度计是学生在课堂学习中没有接触过的一种测试仪器，但其原理和使用方法都比较简单，适合中学生独立使用。

　　单元3：防晒品的防晒能力测试实验

　　驱动任务3：如何利用设计装置测试防晒品的防晒能力

　　教师引导学生根据上一单元交流完善的测试装置设计稿搭建防晒品防晒能力测试装置，并引导学生测试市场上销售的几种防晒品的防晒能力，记下测试结果。测试结束后要求学生进行测试结果统计分析，并采用合适的方式展示实验结果。

　　在本单元的实施中，笔者发现学生的信息技术水平不同，使用的展示手段各不相同。部分同学采用了列表形式，还有同学采用了柱状图形式，还有一位同学在没有学习到如何利用excel将多组数据同时作图的情况下，将测试所得的紫外可见吸收光谱图采取PS形式合并到了一张图中。这说明本单元的开放性任务设计能够充分激发学生利用跨学科知识解决问题的能力。

　　单元4：纳米材料在防晒品中的应用

　　驱动任务4：自制纳米防晒品并进行防晒能力测试

　　教师介绍纳米防晒剂原理、分类及使用方法，引导学生制订纳米防晒品制备方案和测试方案，小结点评学生实验设计方案的可行性。通过点评学生关于纳米防晒剂的用量问题，完善学生控制变量的实验设计原则;通过点评学生关于对照组的选取问题，加强学生对实验设计中对照组与实验组的认识和运用。

　　小组合作完成实验，记录数据，得出结论，并完成数据分析。通过再次实验，学生进行完整的自主探究，并充分使用前一单元设计的测试装置和测试方案，进一步提升实验能力和科学探究能力。

　　本单元是本项目课程设计的中心环节，教师在指导学生设计并完成实验过程中，通过不断提问和小组交流，深化学生的实验设计能力，如追问“纳米防晒剂的选取原则是什么”“国际上对纳米防晒剂的用量有没有规定”“在规定用量内如何设置实验组的用量”等。

　　单元5：得出结论，展示数据，提升方法

　　驱动任务5：制作实验探究项目的展示稿

　　教师介绍如何进行科技成果展示，学生自行制作展示文稿，小組交流，教师提问学生展示文稿中的关键问题，提高学生的实验数据总结、分析能力及表达能力。

　　通过本环节的实施，发现尽管教师事先进行了如何进行科技成果展示的理论培训，但是学生在制作展示文稿的过程中仍然不能做到活学活用，比如对于展示稿标题的选择，如表1所示，不同学生关注点不同，没能做到标题的选取中要“尽量涵盖自变量、因变量及其[4]相互关系”的原则。因此本环节实施

　　过程采取了“预展示—修改完善—终展示”3个阶段。

　　三、“全科型”教师在科技创新课程开发与实施过程中的重要作用

　　在科技创新类校本课程实施中，我们发现，提升教师的专业广度非常重要。一般一个科技创新项目内容会涉及到多个学科，因此从科技创新项目到课程的转化过程教师需要了解多学科的背景知识，这样才能高效完成从项目到课程的转化。

　　四、结语

　　纳米防晒化妆品创新课程经过2轮的课程实施，学生的科学兴趣得以激发，科学素养和创新能力得到有效提升，在完成各项探究任务时能主动利用科学方法进行分析，而不是简单地拿别人的文献进行重复。更重要的是，参加了该创新课程的学生，在课程完成后又激发了新的探究方向，从而分小组或个人进行深入探究，完成了若干篇科技创新项目并参加了各级各类科技创新比赛。因此可以说，我们实现了从“科技创新项目—科技创新课程—新探究项目”的良性循环，这种良性循环能够极大丰富学校课程建设，扩大学生自主发展的选择空间，并激发学生的创新欲望和创新动力，进而全面提高学生的创新实践能力和综合素养。

　　参考文献

　　[1]蔡赛超.浙江省温州市龙湾区以创客教育“三驾马车”助推教育现代化.基础教育参考，2017(12)

　　[2]徐向东.大学附中培养创新人才的研究.华东师范大学，2016

　　[3]胡红杏.项目式学习：培养学生核心素养的课堂教学活动.兰州大学学报(社会科学版)，2017，45(06)

　　[4]达西·哈兰德.STEM项目学生研究手册.科学普及出版社

　　作者简介

　　杜春燕，北京市第三十五中学，科技教育中心主任，电子信箱：duchunyan2008@163.com。

　　点评

　　当前，许多中小学都在积极探索开展科技创新类的校本课程，但是在实施过程中存在各种层面的问题。本文作者基于自己学校科技创新课程的开发与教学实践，着眼当下科技类校本课程的不足，较好地把握了科技创新课程与科技创新项目的区别，明确了学校科技创新课程的定位，提出了科学性、可行性、实践性的开发思路与原则，并具体介绍了任务驱动型的课程实施模式，对当前中小学科技创新类课程的设计和开展具有较好的启发和借鉴价值。

　　如果作者能在开始对纳米防晒化妆品创新课程有一个整体的介绍，向读者展示课程的背景及全貌，进一步突出学校科技创新课程的探索和实践，则可读性会更强。此外，本文的题目为课程开发与教学模式实践，话题较大，如果能够进一步统合第一部分宏观层面“开发思路与原则”与第二部分微观层面“教学模式”之间的关系，同时对第二部分进行适当提升和归纳，则更能够突显对于我国中小学开展科技创新类校本课程的借鉴意义。

　　——高潇怡(中国青少年科技辅导员协会常务理事，北京师范大学教育学部课程与教学研究院副院长，教授，博士生导师。第26届全国青少年科技辅导员论文征集活动评审委员会委员)

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文章名称： 基于科技创新项目的校本课程开发与教学模式实践

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