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 科技创新教育教材建设研究

 

侯先槐
(忻州师范学院附属外国语中学  山西省忻州市  034000)

      摘要:该项研究以一个普通的高中班作为实验班,分为五个试验小组,分别采用不同的教学模式和教学内容,训练相同的科技创新技法,以达到提高学生科技创新能力为相同的目标进行了实验,实验结果表明,案例分析和实例训练相结合的办法最为理想。在此基础上,明确了科技创新教育的教材的编写内容和方法,并制订了科技创新教育教材的编写大纲。为进一步完成教材的编写奠定了基础。
关键词:科技创新教育;教材;创新技法;创新能力;教材编写大纲

      1.前言
      科技创新已成为21世纪经济和社会发展的主导为量。新的科学发现和技术发明,特别是高新技术的不断创新和产业化,将对全球化的竞争,对世界的发展和人类文明的进步,产生更加深刻而巨大的影响。对我国来说,在科学技术和高新产业方面与先进国家的差距是明显的。我国要在激烈的国际竞争和复杂的国际政治斗争中取得主动,要维护国家的独立和安全,要使国民经济健康快速发展,要改善人民生活,提高全民族的科学文化素质,都必须大力发展科技,加强科技创新和创新教育。特别是我国历史上长期以来的封建文化传统和习惯,在很大程度上阻碍了创新的发展,虽然经解放后半个世纪的建设,已有巨大改观,但科学技术仍明显落后于先进国家,这正是加强创新教育迫切性的最主要原因。
      我国的创新教育起步晚,发展比较缓慢。调查表明,我国青少年普遍缺乏创造力,只有近15%的青少年具有初步创造力特征。创造力特征是指三项基本能力:探索能力、与新事物相关的想象力和收集信息的能力。有关分析认为,过于严谨、思维定式、从众心理、信息饱和是创造性思维的四种主要障碍。这四种障碍在多数青少年头脑中普遍存在并且随着年龄的增长,这一倾向将日益增强。由于中小学长期以来是以“应试教育”为中心,各科教育互相割裂,学生的创造力受到很大限制。因此,加强科技创新教育已是刻不容缓。
      如何加强青少年科技创新教育,以应对时代的挑战,是摆在所有中小学校面前的一项重要课题。要深人实施科教兴国战略和人才强国战略,应努力增强青少年的自主创新能力,加快科技教育发展,把科技教育放在优先发展的战略位置,全面实施素质教育和固本强基工程。科技创新教育的号角吹的越来越响亮,全国各中、小学都对此有了一定的了解和实施,但适合中学生的科技创新教育的教材甚少,一些书籍在理论上谈的多,实实在在能实施的少。在中学中开展科技创新教育,迫切需要一本浅显易懂、内容具体、容易推广并具有思维启发性的优秀教材。所以,对科技创新教育教材建设的研究具有重大意义及价值。
      山西省忻州师范学院附属中学是一所由山西省教育厅直管的完全中学,学校领导对科技创新教育非常重视,在2006年国务院颁布《全民科学素质行动计划纲要》之后就提出了将科技创新教育作为学校的办学特色的目标。现在,我们忻州师范学院附属中学已经是“山西省科技教育基地学校”,“中国青少年科学素质教育提升研究”的实验校,而且中高考的升学率也是名列前茅。开展科技创新教育课程建设和开发适合中学生科技创新教育的教材,早已是想要尽早完成的一项重要工作。我们组织了我校的一批省级优秀科技教师,组成科技创新教育教材研究小组,从2010年就开始了这项研究。到目前为止,我们完成了“如何培养学生的科技创新能力”的研究并制定了“科技创新教育教材的编写大纲”。
      2.程序与方法
      2.1查阅资料,学习讨论,提高认识,统一思想
      课题组成员分头查阅资料,然后组织学习,并分析中学生的年龄特征、知识水平和发展趋势,审视我国基础教育的现状,结合我校开展科技创新教育的初期实践进行讨论,统一思想,提高认识。经过学习讨论,并结合中学生的年龄和知识水平,我们认为,科技创新的教育理论对中学生来说深奥难懂,给中学生讲逆向思维、发散思维、集中思维和辩证思维的含义和作用等,估计是起不到多少作用,应多以案例分析和实例训练相结合的形式开展教育较为实用,效果也应不错。不过还应进行试验后才可确定。
      2.2 拟定方案,分组实验,观察效果
      2.2.1分实验小组
      选一个学生素质和学生学习成绩中等的班级作为实验班,将实验班的学生按性别、学习成绩、实验课表现和任课教师评价等为参考,平均分为五个组,每个组约10~12人,每个组所教的科技创新技法和拟实现的目标一致,但采用的方法和教学材料内容不同。
      2.2.2各组的教学内容与方法
      第一组先讲创新理论,如什么是逆向思维?逆向思维的作用是什么?在科技创新中会产生什么效果等等。在此基础上再讲述相关案例,进行案例分析。这些案例是可以用于教学的典型的科技创新的成功案例,可以是以往本校学生的创新项目,也可以是校外的。然后,设计一些实例,让同学们进行模拟案例进行创新技法训练。这些实例可以是以前有人做过的,也可以是以前还没有人做过的,可以是一件实物,也可以是一种自然现象。在完成前面教学内容后,在一个设定的现场进行实习,实习内容从选定课题到设计方案,从完成研究到撰写研究报告等。
      第二组不讲创新理论,而是根据要培训的创新技法讲述案例并进行案例分析,接下来进行实例训练,最后完成现场实习。与第一组相比少了创新理论的讲述,其余都一样。
      第三组先讲创新理论,而后案例分析,最后现场实习。与第一组相比少了实例训练,其余都一样。
      第四组先讲创新理论,而后实例训练,最后现场实习。与第一组相比少了案例分析,其余都一样。
      第五组只讲案例分析,然后就是现场实习。
      2.2.3实验效果的观察与评价
      从现场实习情况评估各组的教学效果和科学素质的提升情况。最后,再从参加省市科技创新大赛获奖情况来评价实验班和其他班级的科技创新能力,以及评价实验班各组的科技创新能力,并由此试验情况确定科技创新教育教材的编写大纲。
      3.结果
      3.1实验班的选定
      高中部61班的学生素质和学生学习成绩在所在年级都是处于中等水平,选为实验班。
      3.2分组情况
      将实验班的学生按性别、学习成绩、实验课表现和任课教师评价等为参考,平均分为五个组,每个组约12人。具体分组情况如下:
      第一组:赵斌、王一冰、李文杰、李鹏涛、冯子林、张浩宇、王婷、王一鸣、张宇婷、王成、郑娜、张毅博。
      第二组:智峥、乔子钊、周泽华、韩琛、袁龙、孟晓敏、杨洋、苏欣、李艳、张家宇、卢宇、王文炳
      第三组:曲效鹏、邸吉廷、樊高宇、翟燕兰、刘柄宏、温雨雁、刘未未、李超、李美霞、张梁、高艳梅、刘昭融
      第四组:李磊、唐晓燕、王晋、张小燕、程慧泽、李倩、赵卓慧、王旭锋、郝晓宇、刘琪、王琪淼、张哲源
      第五组:李文才、段雨彤、冀拓、郭兰英、王斌、李肖君、申燕、武世雄、高源远、段成刚、武敏、郝国祺
      3.3考察结果
      按照2.2.2的程序与方法,进行了设问法、列举法、自然现象探求法等创新技法的训练,并进行了查阅资料和撰写研究报告的指导,然后在校园内、实验室、超市等地现场实习,最后依据2.2.3对各组进行了考察,结果是第一组和第二组各项指标考察结果相当,都比较好;第三组、第四组和第五组相当,但成绩次于第一组和第二组。
      在忻州市和山西省青少年科技创新大赛中,实验班61班的同学们取得了非常好的成绩,其中第二组的智峥等八位同学的项目《大豆、豌豆、大米、小米中皂苷含量比较》荣获忻州市一等奖、山西省一等奖、全国三等奖,乔子钊同学的项目《冬季积冰鞋底防滑措施研究》荣获忻州市一等奖,韩琛同学与第三组的翟燕兰同学的项目《机械能守恒条件研究》荣获忻州市一等奖,李艳同学的项目《金山铺香瓜甜的原因》荣获忻州市二等奖。第一组的王一冰等八位同学的项目《加杨叶落叶前后黄酮含量研究》荣获忻州市一等奖、山西省二等奖,冯子林同学的项目《平抛实验装置的一种设计》荣获忻州市一等奖,张毅博同学的项目《原平市农村小学办学现状的调查与研究》荣获忻州市一等奖。第四组的唐晓燕和程惠泽同学的项目《垃圾优化处理方案研究》荣获忻州市二等奖。第五组的郭兰英同学的项目《关于超市检票合理性的调查研究》荣获忻州市一等奖、山西省三等奖。第四组的张小燕同学、第三组的邸吉庭同学和第一组的王婷同学的项目《龙爪槐落叶前后总黄酮含量研究》荣获忻州市一等奖、山西省二等奖。实验班61班全班的获奖数量占全校的60%以上,获一等奖项目数占全校的90%以上。
      4.结论
      通过以上一系列分组实验研究,可以得出如下结论。
      4.1在中学进行科技创新教育不需要对创新理论详细讲解和深入研究,讲与不讲效果不明显,若讲还需占用时间,所以应取消。
      4.2在中学进行科技创新教育采用案例分析和实例训练相结合的办法效果最好。
      4.3创新理论与案例分析相结合、创新理论和实例训练相结合或只进行案例分析的效果不如前两者,但也比不进行任何训练要好的多。
      5.分析与讨论
      5.1创新理论对中学生来说有点深奥,所以只做简单的介绍即可,再说,由于高考压力很大,开展科技创新教育占用时间太多会遇到很大的阻力,反而得不偿失,所以在编写教材时应尽量避开。
      5.2既然案例分析和实例训练相结合的办法最好,在编写教材时应基本上采用这种编写思路。不过在案例和实例的选择上要达到精选。
      6.研究成果-科技创新教育教材编写大纲
      经过以上所述研究,我们初步确立了如下科技创新教育教材的编写大纲。
      6.1课程的性质与任务
      科技创新教育是独立于现有文化课教学,又建立在研究性学习和通用技术课程之上的一门学校自主发展的校本课程,任务是培养和提高中学生的科技创新意识和科技创新能力,使中学生的素质教育得到再提升。
      本教材将主要内容分为三部分:一、关于“中学生科技创新意识的培养及品质的塑造”的教学内容;二、关于“中学生科技创新技能的训练”的教学内容;三、关于“中学生科研报告及科技论文的写作”的教学内容。
      本教材既可以作为科学素质教育的教材使用,也可以作为学生的课外读物,还可以作为中学教育教学的教师参考书。
      6.2教材编写指导思想
      为全面实施素质教育,提高中学生的科技素质,培养科学创新精神,紧紧围绕学校工作目标,以实践育人为基本途径,把培养学生创新精神作为工作根本。把学生培养成为具有创新意识的新世纪合格人才。为学生提供展示个性的平台,丰富学生的课余生活,培养学生自主探究科学的兴趣和能力,培养学生“勇于探索、敢于创新”的勇敢精神,全面提高学生的科学素养,从而促进学校的科技创新教育工作。本教材每一部分都力求做到浅显易懂,回避深奥的教育学理论,尽量以案例或实例启发和训练学生,使学生从中获得尽可能多的益处。以落实学生发展为本的现代教育理念为根本,以提高学生综合素质为核心,以培养学生的创新精神和科技创新能力为重点。
      6.3教材编写原则
      以体现时代性,实用性为原则。不追求科技创新教育的理论深度和探讨,力求浅显易懂,实用高效,学生喜欢,教师好用。以案例分析,实例训练,现场应用为主要内容。体现鲜明的创新意识和和创新观念,使学生从中获得尽可能多的益处。
      6.4编写目录
      第一章    中学生科技创新意识的培养及创新品质的塑造
      §1.1 敏锐的洞察力,善于从生活中发现创新素材能力的培养
          案例1,案例2,案例3.分析,感悟。
          实例素材1,实例素材2,实例素材3.尝试,体验。
          自我训练。
      §1.2敢于开辟新径,大胆探索的勇气培养
          案例1,案例2,案例3.分析,感悟。
          实例素材1,实例素材2,实例素材3.尝试,体验。
          自我训练。
      §1.3正确的创新动机,强烈责任感的培养
      国内外科技发展水平和科技创新教育的对比,形势教育。
      §1.4谦虚谨慎,合作精神的培养
          案例1,案例2,案例3.分析,感悟。
          实例素材1,实例素材2,实例素材3.尝试,体验。
          自我训练。
      第二章  中学生科技创新技能的训练
      §2.1设问法案例及技能训练
          案例1,案例2,案例3.分析,感悟。
          实例素材1,实例素材2,实例素材3.尝试,体验。
          自我训练。
      §2.2组合法案例及技能训练
          案例1,案例2,案例3.分析,感悟。
          实例素材1,实例素材2,实例素材3.尝试,体验。
          自我训练。
      §2.3置换法案例及技能训练
          案例1,案例2,案例3.分析,感悟。
          实例素材1,实例素材2,实例素材3.尝试,体验。
          自我训练。
      §2.4移植法案例技及能训练
          案例1,案例2,案例3.分析,感悟。
          实例素材1,实例素材2,实例素材3.尝试,体验。
          自我训练。
      §2.5自然现象规律案例及技能训练
          案例1,案例2,案例3.分析,感悟。
          实例素材1,实例素材2,实例素材3.尝试,体验。
          自我训练。
      §2.6列举法案例及技能训练
          案例1,案例2,案例3.分析,感悟。
          实例素材1,实例素材2,实例素材3.尝试,体验。
          自我训练。
      §2.7现代发明法案例及技能训练
          案例1,案例2,案例3.分析,感悟。
          实例素材1,实例素材2,实例素材3.尝试,体验。
          自我训练。
      第三章 中学生科研报告及科技论文的写作
      §3.1科研报告及科技论文的格式
          案例1,案例2,案例3.分析,感悟。
          实例素材1,实例素材2,实例素材3.尝试,体验。
          自我训练。
      §3.2科研报告及科技论文前言的写作
          案例1,案例2,案例3.分析,感悟。
          实例素材1,实例素材2,实例素材3.尝试,体验。
          自我训练。
      §3.3科研报告及科技论文正文的写作
          案例1,案例2,案例3.分析,感悟。
          实例素材1,实例素材2,实例素材3.尝试,体验。
          自我训练。
      §3.4科研报告及科技论文摘要的写作
          案例1,案例2,案例3.分析,感悟。
          实例素材1,实例素材2,实例素材3.尝试,体验。
          自我训练。
      §3.5科研报告及科技论文图标和表格的制作
          案例1,案例2,案例3.分析,感悟。
          实例素材1,实例素材2,实例素材3.尝试,体验。
          自我训练。
      §3.6科研报告及科技论文参考文献的标注及写作
          案例1,案例2,案例3.分析,感悟。
          实例素材1,实例素材2,实例素材3.尝试,体验。
          自我训练。
      说明:教材中所选案例和实例素材部分来自我校2006年以来的青少年科技创新大赛优秀作品和机器人大赛机器人创意作品(见附件1),剩余部分选自全国青少年科技创新大赛获奖作品和机器人大赛创意作品。
      7、展望
      目前,我们这项研究已经被列入国家社会科学基金课题(BHA100068)“中国青少年科学素质教育提升研究”的子课题,不久将会完成教材的编写工作。

      参考文献
      [1]陆久广. 实施科技教育战略推进科技校园建设[J]. 中国科技教育. 2013,4:6-7
      [2]张英光. 关于科学教育的若干思考[J]. 中国科技教育. 2012,10:6-7
      [3]张恩球. 青少年科技创新教育的探索与实践. 教育导刊. 2007,9:16-18
      [4]胡德敬,谢嘉祥,曹正东. 设计性物理实验集锦——创新教育之实践[M]. 上海教育出版社. 2002,4:39-49

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