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彰显“工程科创”特色,培育创新素养

2021-12-02徐宏亮

教育家 2021年45期
关键词:科创特色人工智能

徐宏亮

作为一所有着70多年办学历史的公办完全中学,上海第二工业大学附属龚路中学(以下简称“龚路中学”)在《基础教育课程改革纲要(试行)》的指引下,积极探索开发校本课程开发,21世纪初就已在航模制作、串珠、剪纸等校本课程开发方面初有建树。2005年9月,学校成为上海第二工业大学附属学校,有了高校的支持,加之政府对教育投入力度的加大,学校陆续建成了环保素养创新实验室、职业生涯指导教室、数字学习中心、智能飞行器创新室、机器人实验室和人与城市规划馆等创新实验室,语音视听室、录播教室、心理活动室等各大专用教室也得到了进一步升级,与此相匹配的一系列校本课程得以开发、实施。

然而,如何将一个个零散的课程,由点连成线,再扩展成面,最后形成科学、系统的课程体系,彰显办学特色?如何让课程体系更加符合新时代对高素质未来公民培养的要求,促使学生“全面而有个性”地成长?如何提升教师的教育教学理念和能力,支撑课程建构持续发展?龚路中学结合自身的办学理念、育人目标和文化传统,提出了构建“思绎敬道”课程、彰显“工程科创”特色的课程建构途径。

深植“思绎敬道”课程的文化内涵

在开足开齐国家规定课程的前提下,学校统整现有课程,构建“思绎敬道”课程体系,落实核心素养培育目标,促进学生“全面而有个性”地成长。通过梳理学校办学理念、育人目标、文化传统和社会需要及学生需求之间的关系,明晰了“思绎敬道”课程的文化内涵。“思绎敬道”课程理念深植于学校的“思敬”文化之中。“思敬”是学校的曾用名,“思”指乐学善思;“敬”指以敬为本,强调敬学、敬教、敬研、敬创。“思敬”文化即“乐学善思,循道而行”。这与学校“求真返璞,乐业齐贤”的办学理念具有高度一致性。“绎”取“络绎不绝”之意,“思绎”是思维的不断发散、更新,即创新。“敬道”即以敬为本,循道而行,“实践是检验真理的唯一标准”,“实践”是最好的“敬道”。因此,学校将“思绎敬道”课程理念解读为“创新+实践”。基于此,学校构建“思绎敬道”课程体系,并设置了具体的课程培养目标。

学生层面,致力于培养能自主学习、懂得提问、有创新思维、人际和谐、筹划未来的学生。教师层面,培养一批能够开发实施科创课程的骨干教师,促进教师教学观念的转变,由教书工匠蜕变为新时代教师,为学生的个性化发展保驾护航。学校层面,依托高校资源优势,以“创新+实践”的课程理念为引领,构建课程体系,彰显“工程科创”特色课程,打造龚路中学教育品牌。

学校“思绎敬道”课程按照“基础学科类”课程、“学科拓展类”课程和“综合素养类”课程的区分进行了统整与重构,体现了对学生核心素养培育由夯实基础到个性化成长的进阶过程,循序渐进地实现“全人+创新力”的育人目标。其中,“基础学科课程”和“学科拓展课程”侧重于培养“全人”,而“综合素养课程”则在此基础上,从学生的需求和学校现有的资源出发开发课程,实施个性化培养,帮助学生提升个人竞争力。

学校鼓励全体教师积极参与“思绎敬道”课程的建设研究,注重发挥每名教师的聪明才智和个人特长,使课题的研究与实践不仅促进学校内涵发展、有利于学生“全面而有个性”地成长,也有助于教师自身的专业发展。

以“工程科创”特色课程培育学生创新素养

2017年7月,国务院印发《新一代人工智能发展规划》,明确指出人工智能成为国际竞争的新焦点,提出实施全民智能教育项目,在中小学阶段设置人工智能相关课程,逐步推广编程教育,建设人工智能学科,培养复合型人才,形成我国人工智能人才高地。习近平总书记曾指出:“惟改革者进,惟创新者强,惟改革创新者胜。”培养学生科技创新能力是人工智能时代赋予学校的新使命和新任务,学校应将学生创新素养培育作为教育的一项重要任务,积极构建创新素养教育活动平台,做到课内与课外相结合、学习与实践相结合、学科与学科相结合,加强对学生思维能力、动手能力、表达能力、参与能力、设计能力的培养,引导学生树立科学理念、团队意识和批判精神,促进学生创新素养全面提升,培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。

纵观学校发展历史,“工程科创”特色早已萌芽,学校科技节活动已延续传承十余年,从早期的航空航天模型课程、串珠课程、剪纸课程到现在的人工智能课程,学校一直在探索和实践。2013年,学校与上海第二工业大学环境工程学院合作开发了“环保素养”课程;2014年与上海第二工业大学招生就业处合作开发了“职业生涯规划”课程;2017年成功申报上海市浦东新区第二批创新素养培育实验校,以“无人机”特色课程建设为切入点,探索学生创新素养培育的路径。经过多年的实践探索,学校的“工程科创”特色愈发凸显。

在具体实践过程中,“工程科创”特色课程属于“综合素养类”课程,以社团活动的形式开展,实施走班制,每周2~4个课时。鉴于“工程科创”特色课程的复杂性,学校采用阶梯式、纵向螺旋上升的方式展开教学。结合青少年好奇心强、挫折感差、持久性差的心理特点,课程体系贯彻循循善诱、理论与实践相结合的策略,通过启蒙班—基础班—进阶班循序渐进地落实相关知识的学习。此外,学校每学年结合科技节、艺术节等活动,以项目式学习的形式,实施跨学科学习,帮助学生在不同学科领域之间建立更完善的知识链接与体系。在跨学科的学习过程中,既锻炼了学生提出问题的能力、相互合作的能力、知识整合的能力,又培养了科学思维和创新精神,同时也敦促教师转变教学观念、更新教学方式。

以“无人机”特色课程为例,启蒙班的学生主要通过参观学习、模型演示和理论学习来认识无人机。学校借助上海第二工业大学的资源优势,带领学生实地参观飞机,聆听飞行器专业教师的理论讲授,让学生对无人机以及飞行器有更直观的感受和理解,以此来激发学生的学习兴趣。随后,经过一个学期的理论学习和参观体验之后,学生有了初步的知识储备,通过现场知识竞答,有兴趣的学生可以进入基础班进行更具体的学习。再经过一个学期的系统练习,学生可以熟练掌握无人机的飞行、组装、调试及航拍等复杂理论和技能。此时,学生可以进入进阶班,开始尝试操控包括娱乐型无人机、自组无人机以及专业航拍无人机在内的各类无人机,并自主完成常规任务飞行、障碍穿越飞行以及制定轨迹航拍任务飞行等多种复杂模式的无人机操控。学生把掌握的无人机知识和操作技能运用到校园生活中,例如在教师的指导下,学生对运动会、升旗仪式等活动进行了航拍,一方面极大地丰富了校園文化生活,另一方面也是对所学知识的最好检验。

“工程科创”特色课程的实施策略

横向跨学科整合。“工程科创”特色课程作为综合素养类课程,强调知识与能力的综合性,其知识往往横跨多个学科,因此非常适合开展项目式学习,来帮助学生在不同学科领域之间建立更完善的知识体系,从而培养学生的自主学习能力、提出问题的能力、人际交往的能力、创新思维的能力。

纵向螺旋上升。“工程科创”特色课程的跨学科性和知识复杂性决定了这类课程的学习是有难度的,在实践过程中适合采用阶梯式、纵向螺旋上升的方式展开教学,通过启蒙班、基础班、进阶班循序渐进地落实相关知识学习。

多元评价促发展。学生并不缺乏表现力和创造力,缺少的是展示能力的机会。在每周的社团活动中,学生提前进行知识学习,在课堂上以小组讨论、知识竞答、PPT演示等形式向同学展示自己的所学所得,在学习中遇到问题则认真听取不同的意见和看法,取长补短。学校要为学生的积极和热情保驾护航,扩展展示平台。例如利用学校宣传橱窗定期进行作品展示,积极申报各级各类科创类比赛,为学生提供充分展示自我和体验成功的广阔舞台。同时,学校还完善教学评价机制,将学生在社团活动中的表现以附加分的形式计入综合素质评价中,引导更多学生参与。

做实保障,引领课程体系高质量建设

在实施“工程科创”特色课程的过程中,学校坚持实事求是、循序渐进的原则,充分考虑学校的实际情况和学生的实际水平,研究制定切实可行的活动方案,有目的、按步骤地稳妥推进,逐步实现课程建设目标。学校坚持多部门联动原则,以“工程科创”特色课程工作小组为核心,课程教学部、学生发展部、教师发展部等相关部门予以配合和协助,外聘科技专家组及本校指导教师分工明确,各司其职、各尽其责,努力确保课程活动有序开展、取得实效。学校坚持“创建特色、发展特长”的原则,外聘科技专家组及本校指导教师需定期研究课程建设目标、辅导计划,认真围绕目标构建活动内容,并创建富有特色的校本课程和活动方式,深入开展相关工作,指导学生开展活动,促进学生个性化发展,提升教育教学质量。学校坚持“创设条件、保障安全”的原则,切实保障经费,为课程的开展创设物质条件。同时,重视学生的安全纪律教育,建立健全规章制度,确保各项活动安全有序开展。

“工程科创”特色课程的专家团队主要来自上海第二工业大学,例如“无人机”科创特色课程,学校聘请了上海第二工业大学机电学院大飞机制造专业负责人及其团队作为专家组导师。以“人形智能机器人”为载体的“人工智能”科创特色课程则聘请了上海第二工业大学智能制造工程学院的研究生导师作为专家组导师。此外,学校还安排了数名教师跟班参与,一方面了解熟悉“无人机”和“人形智能机器人”的专业知识,另一方面保障教学活动安全有序开展。当然,笔者也清楚,完全依靠外聘教师绝不是长久之计,学校科创特色课程的长远发展亟需一批擅长课程开发、能指导学生科技创新的骨干教师。不仅科创特色课程如此,其他的社团课程也是如此。因此,学校邀请19名来自不同学科的青年教师组成综合素养教研群,进行集中培养,帮助教师革新教育教学理念。学校还为“工程科创”特色课程的教师报名参加专业培训,熟悉了解现代科技的基础理论和基本操作原理及课程设计要点,夯实课程建设的师资基础。

学校还搭建多元化的展评平台,展示学生的学习成果,并建立相应的奖励机制,促进学生综合素养的发展。在组织文化建设方面,除了相应的现代化教学设施和条件外,学校还营造富有无限可能的育人环境与学习氛围,建设契合且支持“综合素养类”课程的组织文化。

随着学校持续推动课程建设,“工程科创”特色课程成为学校办学特色,吸引了一批热爱科技创新的学生,他们在全国、市、区级科创比赛中获奖超150余人次。學校还研发了《青少年无人机航拍教程》《人工智能之机器人读本》等多个校本课程读本,2019年学校成功申报成为“上海市中小学(幼儿园)课程领导力行动研究”项目实验校,以“人形智能机器人”为载体设计开发“人工智能”特色课程,探索人工智能时代学生综合素养培育模式。接下来,学校将紧紧围绕“实践+创新”的课程理念,深入探索“工程科创”特色,更清楚地体现初高中的层次性,使课程建设更加立体化,培育学生的价值认同感。

责任编辑:黄硕

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