以学生为中心的科创教育支持系统探究

摘" " 要：随着科技的飞速发展，科创教育在未来将迎来更加广阔的创新空间。温州市实验中学教育集团将科创教育全面纳入学校课程体系，并在“做好科学教育加法”的背景下以“让学生创造着长大”为宗旨，着力构建以学生为中心的科创教育支持系统。具体实践包括：由学生主导空间设计，提供灵活的物理与虚拟学习环境；重构多维课程，使其涵盖从基础知识学习到创新实践的多层次学习路径；创新学习方式，通过项目化学习连接科创与真实问题。

关键词：科创教育；以学生为中心；科创教育支持系统

“科创教育是新时代科学教育高质量发展的新路向。它的时代内涵是以创新为要义，以培育学生的科学核心素养为宗旨，促进学生关于客观现象与规律知识系统的形成以及创造性应用的教育活动。发展科创教育有利于激活学生创新内驱力，推动基础教育课程改革，促进教育现代化以及提升全民科学素质。”［1］温州市实验中学教育集团自2012年率先在义务教育阶段开展科创（创客）教育，引起了国内外的广泛关注。学校将其全面纳入学校课程体系，以此作为撬动学与教变革的新支点。在“做好科学教育加法”的背景下，学校以“让学生创造着长大”为宗旨，着力构建以学生为中心的科创教育支持系统，设计了一系列培养学生科学核心素养与创新能力的综合性支持措施，旨在在空间、课程、学习方式等多个维度提供系统化支持，保障学生的自主探索与创新实践。

一、由学生主导空间设计，提供灵活的物理与虚拟学习环境

建构主义学习理论认为，学习是一个主动建构知识的过程，学生通过与环境和他人互动，自主构建知识体系［2］。自我决定论进一步强调，学习者只有在满足自主性、胜任感和关系感等基本心理需求时，才能最大程度地激发内在动机，从而实现创造性发展［3］。因此，学校应是一个充满生命力与支持学生学习并不断动态发展的空间。学生是学习的主人，学校的设计应该以学生为中心，从而确保这些空间能够真正满足他们的学习需求和期望。

“未来学校设计”项目便是学校基于这一理念的实践。2020年暑期，学校组织30名在校学生、9名毕业生组成“未来学校设计”项目组，设计了科创中心等校园空间。他们将科创中心命名为“Alt_space”，其灵感来源于计算机键盘上的Alt键，Alt，即Alternate，意味着更改、变换，代表未来的科创教育应该不断地更替与革新，以解锁更多的可能性。

“未来学校设计”项目结束后，学校建设了Alt_space科创楼。科创楼的一楼保留大面积的公共交流区。其中，大阶梯的设计充分还原了学生对开放空间的设想。学生对Alt_space的文化解读也被布置到大阶梯前最醒目的墙面上。由学生主导空间设计体现了学校对学生学习自主性和创造力的全面支持。通过让学生参与“未来学校设计”项目，学校不仅让他们成为学习环境的设计者，而且强化了他们对学习过程的掌控感，从而提升了他们的学习动机和创造力。

10多个布置在公共空间的AI互动装置充分体现了科技和人文的结合，真正实现了学生“玩中学”的梦想。打开任意一扇门，学生都可以与其他校区的同学或历史名人进行一场跨越空间或时间的交流。

根据学生的设想，Alt_space中除了创客空间外，还设有AI+AR体验室、AIGC（生成式人工智能）创作室、黑匣子剧场、科学演绎空间、3D造型屋等。学生提出的“能量盒子”工作室分布在科创楼的二楼，供学生组建工作室开展各种科创项目研究。

二、重构多维课程，使其涵盖从基础知识学习到创新实践的多层次学习路径

在设计Alt_space时，学生设计了科创中心的学习宗旨——“开放共享，创造力平权”，这也成为学校科创教育的目标。为了让每一个学生都享有创造的机会，找到发光的舞台，学校建构了义务教育阶段基础课程、拓展课程两大类科创校本课程，包含胜任者、发现者、实践者、研究者、合作者和创新者六个维度的子课程。这些课程虽然各有侧重，但在学生的实际学习过程中，它们并非独立存在，而是形成一个有整体性且相互补充的学习生态系统。两大类科创校本课程的体系如图1所示。

（一）“胜任者”课程：基础学习，多维应用

根据新课程理念，结合科学教育育人本质，学校梳理了科学、信息技术、数学、艺术等学科的教材内容，以大概念方式将教材内容进行重组，大幅度融合AI、物联网、技术与工程等内容，打造了“胜任者”课程。该课程以项目驱动学习，借助在线学习平台打造虚实结合的学习环境，引导学生利用科学技术解决日常问题，充分发挥学生的学习主动性，让每一个学生都能够把握时代脉搏，成为时代的胜任者。

（二）“发现者”课程：学会提问，掌握AIGC提示词

随着技术的发展，AIGC将能提供大部分问题答案。AIGC时代，人和人之间的能力差距越来越体现为提问能力的差距，因此发现并提出一个好的问题，是获得一个好答案的关键，人类求知的“问—答”天平会向问题一侧倾斜。“发现者”课程注重激活学生的好奇心，引导学生提出问题、掌握AIGC提示词等。比如，“互动媒体”课程带领学生研究科创中心10个互动装置背后蕴含的科技原理，并在测试中不断提出问题，尝试迭代解决问题。“WHY WHY WHY”课程则借助大语言模型，在解决问题的过程中不断提升向语言模型提出问题、深入对话的能力。

（三）“实践者”课程：问题驱动，学做合一

在以学生为中心的学习中，学生会拥有越来越齐备的帮手，学习行为也会随之发生变化：知识和行为之间的边界会快速打破，知识与实践之间的次序也会发生逆转。以往，学生先学习知识然后通过实践应用知识，而在知识能够通过AI快速获取、快速整理的时代，人们因行而求知。“实践者”课程由多个基于真实情境的子课程组成。学生寻找真实世界中的真实问题，在教师的引导下建立项目组，并开展基于问题驱动的学习，如“Pepper机器人”“你好机器人”“体育AI助手”“AI稻草人”等。

（四）“研究者”课程：基于数据，科学研究

数据是AI的基石，只有开展科学的数据研究才能实现真正创新。“研究者”课程主要开展数据科学研究与数字文献研究。数据科学研究涉及AI、统计学、数学、计算机、数据库、可视化技术等多维度的知识；数字文献研究包括文献检索、多元识读、数据库的应用、大语言模型对话等内容。该课程涉及的具体项目包括探秘“城市大脑”、算法道具、决策树等。

（五）“合作者”课程：有效沟通，聚力协作

随着科学技术的发展，许多传统工作将被取代，而需要人类完成的工作将更加注重沟通和协作。“合作者”课程主要以机甲大师项目为载体，融合合作工具、合作策略等学习内容。合作工具板块包括协作文档、团队文件管理、项目管理、任务分发等内容。该课程由学生担任导师，八年级的社员下沉到七年级社团中，以作品设计、比赛攻略等内容为载体探讨如何在各种场景中开展有效合作学习。

（六）“创新者”课程：注重原创，自主可控

“创新者”课程将PISA创造性思维测评的四个领域进行整理，设立“原创能力”和“创造性解决问题”两大板块，引导学生关注自主可控技术对国家发展的重要性。“原创能力”板块主要从书面表达和视觉表达两方面激活学生的原创兴趣，帮助学生掌握建立和表达原创思想的基本工具与方法。“创造性解决问题”板块主要包括社会问题解决和科学问题解决。课程内容目前有饮食规划系统、城市书房改造、AI绘画、AI写作、创意编程和智能设计等。

三、创新学习方式，通过项目化学习连接科创与真实问题

学校持续推进以科创教育为支点的学习变革，在6个维度的课程中实施大概念驱动下的科创项目式学习，让学生的学习与真实生活紧密相连，弥补了传统学习的不足，引导学生从感性体验中发现问题、提出问题并解决问题，从而唤醒学生的高阶认知，全面提升学生的核心素养。

以“AI稻草人”项目为例，它源于学生的值周活动。学生站岗时发现，校园内时常存在危险行为且经多次提醒问题依然存在，于是思考能否利用AI解决这一问题。学生联想到传统稻田中的稻草人，尝试探索用AI稻草人自动识别校园内的不安全行为，并进行交互反馈。

在项目实施初期，学生提炼了跨学科概念，并在教师指导下设定跨学科素养目标，旨在让学生不仅学习具体的知识和技能，而且理解项目中的真实世界概念，从而将其迁移应用到其他类似问题的解决之中。“AI稻草人”项目的概念地图如图2所示。

在问题解决过程中，学生经历了阅读、调查、畅想、可行性分析、程序设计、外形设计、展演等环节（如图3所示）。该项目涉及机器学习、卷积神经网络等技术，为降低技术门槛，教师提供在线模型平台和AIGC辅助编程工具，支持学生制订行为标准、收集数据集、训练模型、编写程序，最终实现AI稻草人的行为识别和提醒功能。

在这个项目中，学生展现了在制订规则和发挥特长方面的学习主动性。大概念驱动的跨学科项目化学习引导学生进行深入学习，不仅关注知识点，而且注重项目的价值。

随着科技的飞速发展，科创教育在未来将迎来更加广阔的创新空间。学校不仅要在现有的基础上持续探索，而且要紧跟前沿技术的步伐，以保障学生能够应对未来全球化和技术快速迭代的挑战。不断迭代空间、课程、学习方式的支持系统，助力每个学生都能在科创领域成为心智自由的学习者，使每个个体都能绽放光彩，自信地走向未来。

参考文献：

［1］宋乃庆，徐春浪，郑智勇.科创教育：中小学科学教育发展的时代路向［J］.人民教育，2024（1）：43-46.

［2］钟志贤.建构主义学习理论与教学设计［J］.电化教育研究，2006（5）：10-16.

［3］王婷婷，庞维国.自我决定理论对学生学习自主学习能力培养的启示［J］.全球教育展望，2009（11）：40-43.