基于科技创新项目的校本课程开发与教学模式
杜春燕
[摘 ? 要]课程是培养学生核心素养的重要载体，其中科技创新课程是培养学生科学素养、创新精神和实践能力的重要路径。通过开发与实施“纳米防晒化妆品创新课程”，对基于科技创新项目的校本课程开发与教学模式开展行动研究，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和任务驱动型的科技创新课程实施模式，为更多学校开发与实施科技创新课程提供参考。
[关键词]科学素养;科技创新项目;校本课程
人才培养是教育的本质要求和根本使命，衡量中小学教育质量的第一标准就是人才培养水平，培养什么人和怎么培养人是其核心问题。推进青少年科技创新人才的早期培养，开展科技创新教育，培养青少年的科技素养和创新能力是落实立德树人根本任务，促进青少年全面而有个性发展的内在要求[1]。
一、中小学科技创新校本课程
的开发与实施背景
课程是培养学生核心素养的重要载体，构建适合学生科技创新素养发展的课程体系，是培养学生科技创新思维，提升学生科技创新能力的关键[2-3]。
目前，中小学校本课程尤其是科技创新课程的开发与教学呈现两种趋势。一是单纯依靠高校、科研院所或者各类教育机构，课程内容涵盖最新的热门科技话题如物联网、人工智能等。但深入分析发现，这些课程缺乏真正动手实践和探究的内容。二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教学工作相对轻松的非高考科目教师或其他行政人员。受教育背景所限，以这种方式开发的校本课程通常围绕个人专业或特长，难以实现培养青少年科技素养、创新精神和实践能力的目的。当然，越来越多的教育专家、学者以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、博物馆等各类专业场所或者专业实验室，通过各类实践活动让青少年理解科学，感受科技创新[4-5]。但是这些更多还是停留在实践活动层面上，学校应该在科技创新课程开发方面投入更多的人力、物力和财力，确保科技创新课程的数量、质量和实施效果。
二、源于科技创新项目的
校本课程开发思路与原则
科技创新项目，在此是指青少年个人或者小组在专业导师指导下完成的科学探究小课题。近年来，国家对培养青少年科技创新能力高度重视。教育部出台的《普通高中课程方案》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。以北京市第三十五中学为例，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，平均每年完成一百多项科技小论文或报告。这些成果涉及多个科技领域，且很多与现实生活密切相关，非常适合用作开展科技探究项目的基础课程素材。
研究表明，通过源于科技创新项目的课程开发与实施，能够丰富校本课程资源，充分调动学生的参与热情，更好地提升学生的自主探究意识和创新能力。然而需要注意的是，科技创新项目与科技创新课程具有较大的不同。科技创新项目是由学生个人或小组完成，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实验操作内容。而科技创新课程作为一门课程，要面向更多的学生，要有相对明确的教学目标和内容。而且考虑到学生知识水平的差异，需要进行学科基础知识的普及。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，以保障学生的参与度。
1.科学性。基于科技创新项目的课程开发要充分提炼项目中的科学知识和原理，并将其与中学学科知识进行整合，搭设学生学习的台阶，避免跨度太大给学生造成过重负担。如笔者在“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课程中学到的“分散系”“胶体”的概念联系起来，让学生认识到纳米材料其实已经学习过，消除学生的陌生感和恐惧感。
2.可行性。科技创新项目中的实验内容相对较多，且有些实验耗时较长。为了符合课时安排，需要对实验内容进行模块化，让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，如果实验涉及精密仪器的使用，教师还需要提前对学生进行仪器原理和操作的培训，以确保学生能够合理利用精密仪器。
3.实践性。为实现培养青少年科学素养、创新精神和实践能力的目标，必须保障课程的实践性。为此，在将科技創新项目中的研究内容进行单元化分割时，一定要保留学生动手实践的内容，切忌为了课程实施方便而使这些内容缩水。值得注意的是，课程的实践性并不仅仅体现在让学生动手操作，“照方抓药”式的实验操作对学生科学素养的培养并无益处。因此，教师在科技创新课程开发中要深刻理解项目的精粹在于其“创新性”，要给学生留足独立思考的空间。如笔者在“纳米防晒化妆品创新课程”开发中，就将测试装置设计、纳米防晒品制作及测试等重点内容以任务的形式安排给学生，让学生分组思考并提出方案。然后，由笔者点评学生小组的方案，并让各组按方案进行实验。在实验过程中，笔者引导学生及时总结实验方案的优缺点，并不断改进。
三、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项目课程的目标，规划开展流程[6]，而项目课程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，笔者围绕核心问题“防晒品的原理和制作”设计了5个课程单元及其对应的驱动任务。
单元1的主题是“防晒品背景知识”，对应的驱动任务是选择合适的防晒品。该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。
单元2的主题是“防晒品的防晒能力测试方案”，对应的驱动任务是设计并完善防晒品防晒能力测试装置的方案。在该环节，教师引导学生设计测试装置，并画出草图，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，并通过生生间的讨论交流，达到不断完善测试装置设计方案的目的。
单元3的主题是“防晒品的防晒能力测试实验”，对应的驱动任务是利用设计装置测试防晒品的防晒能力。在该环节，教师引导学生根据单元2完善的测试装置设计方案搭建防晒能力测试装置，并引导学生测试市场上几种防晒霜的防晒能力，记下测试结果。测试结束后，要求学生对测试数据进行统计分析，并采用合适的方式展示实验结果。在该环节，笔者发现学生的信息技术水平不同，使用的展示手段也各不相同。部分学生采用了列表形式，也有学生采用了柱状图形式，还有学生利用画图软件合并多组数据以方便对比分析。这说明本环节开放型的任务设计，能够锻炼学生利用跨学科知识解决问题的能力。
单元4的主题是“纳米材料在防晒品中的应用”，对应的驱动任务是自制纳米防晒品并进行防晒能力测试。在该环节，教师通过不断提问和与学生的交流，指导学生设计并完成实验，培养了学生的实验设计和探究能力。问题示例：“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作了哪些规定？”“在规定用量内如何设置实验组的用量？”
单元5的主题是“展示探究成果”，对应的驱动任务是制作实验探究项目的展示稿。通过本环节的实施发现，尽管教师事先就如何进行科技成果展示做了培训，但是学生在制作展示文稿的过程中仍然做不到活学活用。比如标题的选择，如表1所示，不同学生的关注点不同，在标题选取中没有遵循“尽量涵盖自变量、因变量及其相互关系”的原则[7]。因此，本环节实施过程经历了“预展示—修改完善—终展示”三个阶段。
需要指出的是，在科技创新课程实施中发现，提升教师的专业广度非常重要。一般一个科技创新项目会涉及多个学科，因此教师需要了解多学科的背景知识，这样才能高效地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”的实施，激发了学生的科学兴趣，有效提升了学生的科学素养和创新能力，促使学生主动运用科学方法解决遇到的实际问题。更重要的是，参加了该课程学习的学生，在课程学习完成后又提出了新的研究问题，从而分小组开展新的探究。学生们在学习该课程基础上完成的新的科技创新项目还参加了各级青少年科技比赛。因此，可以说，学校实现了从科技创新项目到科技创新课程再到新探究项目的良性循环，这一良性循环能够极大地丰富学校课程资源，拓展学生自主发展的空间，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]刘宏森.想象力：创新能力培养的“切入口”——青少年创新能力培养途径分析[J].山東省青年管理干部学院学报，2007（1）：33-36.
[2]李啸瑜.建设创新实践平台，促进学生创新发展[J].上海教育，2015（Z2）：26-27.
[3]高琢，房彬.高中化学实验校本选修课程的设计与实施[J].基础教育参考，2018（10）：50-51.
[4]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[J].基础教育参考，2017（12）：80.
[5]徐向东.大学附中培养创新人才的研究[D].上海：华东师范大学，2016.
[6]胡红杏.项目式学习：培养学生核心素养的课堂教学活动[J].兰州大学学报（社会科学版），2017，45（6）：165-172.
[7][美]达西·哈兰德.STEM项目学生研究手册[M].上海：科学普及出版社，2013.
（责任编辑 ? 张慧籽）
