名师工作室科技教育改革创新的实践与探索

张晓容 谢永平 徐光德 杨波 冰洁 满天

张晓容，四川天府新区华阳中学科技教师，正高级教师，全国优秀教师，四川省特级教师，四川省、成都市、天府新区三级名师工作室领衔人。长期进行中小学创新人才选拔与培养研究，提出培养中小学生科技创新能力的SGC & UP 实践模式，出版专著3 部、教程10 册，发表学术论文30 余篇，研究成果获国际工程与技术教育优秀项目奖、国家教学成果二等奖、四川省人民政府教学成果一等奖。

当前，全球科技创新进入空前密集活跃期，科技与人才是国力强盛最重要的战略资源。明天的人才源自今天的培养，中小学是培养学生科技创新后备人才的重要基地。随着中小学科技教育的快速发展，科技教师队伍建设与发展面临新的挑战。如何打造综合素质优、教学能力强的科学教师队伍，如何进行科技创新教育的教学改革，是摆在中小学科技教育高质量发展进程中的重要命题。成都市科技创新名师工作室以专业化的集体组织，聚焦当前科技教育存在的问题，将理论学习、学术探讨、教学指导等纳入同一体系，通过骨干科技教师的辐射带动作用，促进、引领科技教育教学改革。

名师工作室科技教育改革探索实践策略

科学组建团队，促进校间协同发展

成都市科技创新名师工作室由具备丰富科技教育经验的一线优秀科技教师、四川省特级教师张晓容担任主持人，以成都市各区县23名中小学优秀科技教师为骨干，以企业、科研院校热心青少年科技教育的专家为补充，达成科技教育的育人共识，在中小学开展科技教育理论研究和实践探索，形成优势互补，实现校间互助。

目标明确，功能定位 科技创新名师工作室成员拥有相同的科技教育职业认同感、职业情感和职业愿景[1]。工作室以立德树人为根本任务，以素养导向、思维发展、能力提升、生涯规划等的理论研究和实践探索为建设内容，旨在探索中小学生科技创新能力提升的路径与策略，研发培养中小学生创造能力的课程，发现科技创新后备人才发展的内在规律，在提升工作室成员自身职业能力的同时，发挥示范引领、辐射带动区域科技教育的作用，促进区域整体科技教师队伍水平的提升。

分组实践，集中教研 按照工作室成员个人的兴趣特长，成立人文调研、科学探究、创造发明、人工智能、科学影像、生态环境、拔尖培养7 个工作坊，围绕全国青少年科技创新大赛、青少年科技调查体验活动、科学影像、机器人、人工智能、高校科学营和英才计划等活动，通过分坊实践、工作室集中研讨等方式，实现校间科技教育协同发展。

内外关联，跨界融合 与科技馆、一线企业、科研院校合作，把校外科普资源、领域前沿、科研课程转化为适切于中小学生的科技教育校本课程，实施跨段、跨界的科教融合，助力学生科技创新能力培养。根据整合资源的学科综合程度和种类不同，构建学科拓展、技能实训、主题探究、个性化学术研究性学习4 种类型的科技创新实践活动课程，重点关注对问题的设计，融入创造技法，促进学生创新素质的培养。

教育科研促进科技教育改革

工作室将科技实践活动中遇到的问题进行分类整理，围绕难点热点问题，侧重实践研究，然后将解决方案、策略迅速应用于教学实践，并不断迭代、不断推广，从而促进工作室成员科技教育知识的丰富、技能的发展，推动科技教育關键环节的突破。

探索培养学生创造性的融合实践课程 2011—2015 年，为解决学生创造性与融合能力弱的问题，着力探索科技创新特长生涌现通道，工作室开展了“基于育心的中学科技创新教育有效性策略研究”。在4 所学校组建科技创新试点班，创建了学科拓展、主题探究、工程技术、主题科研等实践活动课程，构建起“全员普及到个性培育”的“3+1”进阶式融合课程，形成了“学科+ 创造”“操作+ 创造”“学科+学科+ 创造”“学术+ 创新”的融合实践课程样态。

探寻中小学生科技创新能力发展路径 2017年，进一步深化“3+1”课程融合实践研究，依托省级教育规划课题“STEAM 课程培养中小学生创造力的实践研究”，依据思维型教学原理和创造心理学理论[2]，融入STEM 课程理念，以创新思维发展为核心，借鉴STEM 优秀案例[3-4]，探索创造性学习方法，提炼从认知冲突到应用迁移的科普教学法，收集典型案例，探寻科技创新拔尖后备人才的成长路径。

推广应用深化科技创新育人实践 2020 年至今，以“中小学科技实践活动培养学生创造性的探索”课题为抓手，牵手37 所学校，大面积推广工作室科研成果，即“融合实践、思维发展、层级提升”策略，检测实践效果，优化实践方案。探索多主体协同赋能培养科技创新后备人才策略，追踪科技创新特长生后续发展情况。

名师工作室科技教育改革探索实践成果

构建“3+1”进阶式融合课程

坚持核心素养导向，以问题为起点，着力发展学生创新思维和实践能力，构建从全员普及到个性发展的“3+1”进阶式课程。3 类普适性课程包括“学科拓展”“工程技术”和“主题探究”，旨在激发学生科技兴趣，培养创新意识，帮助学生掌握科学研究基本方法；个性发展课程为“主题科研”课程，主要针对个体兴趣特长进行个性化培养。

在普适性课程学习中逐渐发现学生的优势智能，再通过个性化课程对学生的兴趣特长进阶培养。“3+1”课程有助于学生循序渐进地掌握知识，并持续深化和提高，有利于科技创新后备人才的涌现与培育。

探索创造性学习的教学策略

建构创造性学习“串珠模型” 依据创新思维认知历程理论和中小学生心理特征，工作室提出了创造性学习“串珠模型”（如图4）。学生以创意产生、行动计划、物化实践和交流评估4 个活动序列为问题解决的逻辑线，串联知识、技能、环境、资源，形成连贯、系统的跨学科知识结构，使之共同发力，达成任务，表达交流，并在迁移应用中提升创造性水平。学习中尤其注重引导学生掌握解决问题的核心知识与技能，理解学习过程，形成积极的内部学习动机、正确的价值观、积极的态度和高级的社会情感，锤炼创新品格，实现创新能力与创造心理协同发展。

提炼创造教育“六步教学法” 基于项目式学习理论，以学习者为中心，创新素养为导向，引导学生研讨、探究、协作解决问题，并开展专业化的实践活动。根据思维型教学原理，构建从认知冲突到应用迁移的思维型教学流程，指导学生把创造技法运用于项目实践，鼓励学生大胆想象，产生和实现创意，并在交流评价中拓展创新。与此同时，将评价融入学习过程，采用素养导向的多元化评价策略，实现教学评一体化。在教学实践中，整理出版了教学实施案例“基于STEM的PBL 教学案例”、“创新实验”教学片与“Arduino 小创客”。

研发中小学创新思维型教程

工作室针对中小学各年龄段学生创新能力发展特点和学习经验，依据思维型教学原理、STEM教育理念和项目式学习理论，面向应用实践，研发了《实践与创新——中小学STEM 教程》系列校本教材，涵盖小学、初中、高中共10 册，以持续性培养、提升学生的科技创新能力。该教程以创新素养为导向，以创新思维为核心，以“情境引入—任务要求—自主探究—交流反思—拓展研究”为主线，通过生活情境中的真实问题激发学生的探究欲望，引导学生整合知识技能，聚焦问题，完善方案，探究验证，交流反思，实现迁移应用和再创造。

探寻科技创新后备人才的层级式发展模式

工作室对学生整体科学素质提高与科技创新拔尖后备人才培养进行统筹考虑，提出从学生群体到学生个体的层级式发展模式，整合校内外科技教育资源，探索出培养中小学科技创新拔尖后备人才的途径与策略。培养途径分为3 个层次。第1 层次面向全体中小学生开展科普教育活动，包括学科拓展、技能实训、主题探究，让学生加深基础课程并通过选修课程的学习拓展知识；教师强化培育学生的创新意识、创新精神，为科技创新后备人才的涌现营造环境与土壤。第2 层次面向科技特长生开放个性化研究性学习活动课程资源，学生在活动中自主研学自身感兴趣领域的知识和技能，欣赏前沿科学的魅力，构建个性化的知识结构，培养科学精神并提升科学素养。第3 层次针对科技创新拔尖后备人才设置课程，联合高校、研究所、企业为学生搭建脚手架，鼓励和辅导学生亲历具有挑战性的主题科研过程，让他们更加热爱科学，早立志、立大志，早日成為国家科技创新的栋梁之才。

名师工作室科技教育改革探索实践效果

成都市科技创新名师工作室的教学改革实践探索，形成了一套创新的实践范式，通过示范课、直播课、录播课、专题辅导等形式，应用到39 所学校或地区进行实践，效果良好。

提升了学生的科技创新能力

学生的科学素养、探究能力、创造思维能力、创造力倾向、创造性水平得到了极大提升，养成了以好奇、钻研、坚忍性和科学精神为主要特征的创新人格，兴趣与志向逐步聚焦，参加创新类竞赛频频获奖。2013 年以来，团队成员辅导的学生参加各级各类科技创新比赛，获国际奖8 项、国家级奖62 项、省级奖200 余项，34 人入选国家中学生拔尖后备人才培养计划，22 名学生通过国家遴选公派参加国际青少年科技竞赛或交流。

促进了教师的专业发展

课题组启动课题研究以来，工作室成员频频获奖，成果丰硕：全国优秀教师2 人，省特级教师1 人，省“教书育人名师”2 人，省级以上优秀学科教师或学科指导教师15 人；学科赛课获省级以上奖18 节，参编省部级教材4 本；在学术期刊发表论文50 余篇，开发教程10 册、教学片74 集、专著2 部。

产生了良好的社会效应

课题成果获得国际技术与工程教育协会最高奖“全球STEM 优秀项目奖”（国内首次获奖），推广案例获得“全国教育改革优秀案例奖”。2所学校科研成果获得国家级教学成果二等奖，3 所成员学校被评为全国“十佳科技教育创新学校”。研究成果在国际技术与工程教育协会年会、“科创筑梦”全国青少年科技创新服务云平台、国家教育资源公共服务平台、四川科技云等多个平台上推广。中央电视台、中国教育报、省市电视台等10 余家媒体对研究成果进行了深度报道。工作室多次参与精准扶贫、“乡村振兴”计划、科普进社区等公益项目。团队成员先后在校长、科技教师培训会上贡献示范课、专题讲座200 余次。

助推了学生的后续发展

跟踪119 名普通高中试点班学生的后续成长，根据问卷、访谈、案例数据分析，发现学生所学的专门课程和主题科研与他们大学所选专业匹配度高。科技教育课程培养起来的专注度、意志力和实践能力，提升了个体在兴趣领域的可持续发展，从统计图可以看出，所跟踪学生的78.15% 在大学阶段学业成绩综合排名进入前30%，有89.08% 的学生升入研究生阶段学习。

名师工作室科技教育未来展望

科技教育改革创新是一个长期工程，需要学校、家庭、社会转变观念，形成改革合力。成都市科技创新名师工作室将继续扩大实验范围，对已经形成的课程及策略模型进行修正，对学生进行科技创新能力的系列测试，探究大面积学生创造性学习的效果，提炼出适合于全国的科技创新后备人才培养范式。通过国家教育资源网、中国科协网、天府科技云等平台把团队先进的教育理念、创新教研成果推广应用，推进我国科技教育发展。

参考文献

[1] 王永红. 高职院校名班主任工作室建设的探索与实践. 常州信息职业技术学院学报[J]. 2023，22（04）：71-74

[2] 林崇德. 创造性心理学[M]. 北京：北京师范大学出版社.2018（5）

[3] 张晓容，谢永平. STEM 实体生态空间设计及使用效果——以成都市华阳中学STEM 空间设计为例. 教育科学论坛[J].2019（20）：28-30

[4] 张晓容. 基于STEM 教育理念的学科单元教学法. 课程教育研究[J].2017（15）：160+179