摘要：小學(xué)要抓住科技創(chuàng)新人才成長的關(guān)鍵期，以科技教育回應(yīng)科教興國戰(zhàn)略需求，提高青少年的科學(xué)素養(yǎng)，培育具備科學(xué)家潛質(zhì)、愿意獻身科學(xué)研究事業(yè)的青少年群體。大連市中山區(qū)中心小學(xué)傳承并發(fā)展科技教育特色，強調(diào)以家國情懷作為科技教育的價值引領(lǐng)，建設(shè)立體多維的科技教育課程體系，如“金點子”項目式學(xué)習(xí)課程、人工智能課程和“科技+”跨學(xué)科課程等，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)興趣、科學(xué)家精神和科學(xué)家思維，提高學(xué)生通過動腦創(chuàng)意、動手操作去解決真實性問題的能力。

關(guān)鍵詞：家國情懷；育人價值；課程圖譜；項目式學(xué)習(xí)；跨學(xué)科課程

習(xí)近平總書記指出，要在教育“雙減”中做好科學(xué)教育加法，激發(fā)青少年好奇心、想象力、探求欲，培育具備科學(xué)家潛質(zhì)、愿意獻身科學(xué)研究事業(yè)的青少年群體。這一重要指示，將“雙減”政策與黨的二十大報告中“實施科教興國戰(zhàn)略，強化現(xiàn)代化建設(shè)人才支撐”的戰(zhàn)略舉措緊密聯(lián)結(jié)起來。大連市中山區(qū)中心小學(xué)（以下簡稱“學(xué)?！保┳プ】萍紕?chuàng)新人才成長的關(guān)鍵期，以家國情懷作為科技教育的價值引領(lǐng)，把科技教育融入育人育才成長目標，創(chuàng)設(shè)沉浸式科技教育時空，開展“科學(xué)和科學(xué)家精神”主題活動。學(xué)校建設(shè)立體多維的科技教育課程體系，積極探索“科技+”跨學(xué)科課程，引導(dǎo)學(xué)生解決真實性問題，加強探究實踐，以科技教育助力“雙減”，回應(yīng)科教興國戰(zhàn)略需求，為加快建設(shè)教育強國、科技強國、人才強國奠定堅實基礎(chǔ)。

一、以涵養(yǎng)家國情懷作為科技教育的價值引領(lǐng)

科技教育必須確立為黨育人、為國育才的根本宗旨，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)興趣和創(chuàng)新思維，培育具備科學(xué)家潛質(zhì)、愿意獻身科學(xué)研究事業(yè)的青少年群體。學(xué)校努力做到科學(xué)性與人文性相統(tǒng)一，以家國情懷和責(zé)任擔(dān)當(dāng)作為科技教育的價值引領(lǐng)。

（一）把培養(yǎng)“長于創(chuàng)造”的時代新人作為目標價值

學(xué)校科技教育起源于20世紀80年代的科技興趣小組，經(jīng)過多年的傳承，形成了鮮明的科技教育特色?？萍冀逃欣谂囵B(yǎng)學(xué)生勇于探索的科學(xué)精神、善于解決問題的實踐能力，增強學(xué)生的家國情懷和社會責(zé)任感。依據(jù)“培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義事業(yè)建設(shè)者和接班人”的教育方針，學(xué)校結(jié)合卓越辦學(xué)基因與科技教育傳統(tǒng)，把科技教育特色融入“培養(yǎng)全面發(fā)展、長于創(chuàng)造的新時代好少年”的育人目標，著重培養(yǎng)學(xué)生“文化理解與傳承”“溝通與合作”“思辨與創(chuàng)造”“公共事務(wù)參與”等核心素養(yǎng)。

學(xué)校科技教育特色的傳承與發(fā)展積聚非凡的精神力量，涵養(yǎng)獨特的校園文化。學(xué)校培育“玩中學(xué)、做中學(xué)、創(chuàng)中學(xué)”的沃土，涵養(yǎng)“好學(xué)專注、玩學(xué)有得”的學(xué)風(fēng)，積淀“追求卓越”“勇于創(chuàng)新”的文化基因。

（二）圍繞“家國情懷”創(chuàng)設(shè)科技教育時空

學(xué)校圍繞家國情懷創(chuàng)設(shè)科技教育時空，引導(dǎo)學(xué)生加強對祖國、家鄉(xiāng)的了解和熱愛。學(xué)校分別以“海洋強市”“科技生活”“航天國防”“探究發(fā)現(xiàn)”“挑戰(zhàn)未來”“空天科技”為主題建設(shè)樓層文化，讓校園成為沉浸式的科技場館。其中，“海洋強市”主題大廳展示了大連海上國防科技、海上風(fēng)電技術(shù)、造船航運技術(shù)、水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)、海綿城市建設(shè)和旅游觀光業(yè)等內(nèi)容。當(dāng)學(xué)生看到潛入深海的水下機器人一邊游走一邊伸出機械臂將海底的海參、扇貝等海產(chǎn)品抓取進筐內(nèi)，充分感受到新興科技的神奇，激發(fā)起建設(shè)海洋強市、科技強國的志向和情懷。水下機器人的訓(xùn)練場就設(shè)置在海洋主題大廳里，照片墻展示著學(xué)生參加全國水下機器人大賽的精彩瞬間。大廳里還設(shè)置了舷窗造型的大型水族箱，其利用教師自主研制的自動過濾水循環(huán)系統(tǒng)，使水族箱內(nèi)的水經(jīng)過三次過濾后循環(huán)進入箱內(nèi)供養(yǎng)魚、龜、貝等水生物?！翱仗炜萍肌敝黝}大廳里展示著“兩彈一星”“載人航天”“嫦娥”登月、“天問”探火、“北斗”組網(wǎng)、“天宮”攬勝等中國航天的探索歷程與喜人成果。大廳頂棚設(shè)計模擬太空，鑲嵌著等比例的“天宮”空間站、戰(zhàn)斗機模型等，激發(fā)著學(xué)生的好奇心和自豪感，在學(xué)生心中種下“航天夢”，使其立下爭做祖國航天事業(yè)接班人的志向。

（三）圍繞“科學(xué)精神和科學(xué)家精神”開展教育活動

科學(xué)無國界，但科學(xué)家是有祖國的。在開展建黨百年慶?；顒悠陂g，學(xué)校以“科學(xué)與科學(xué)家”為主題開展嘉年華活動，校長和大隊委員組成解說團，向?qū)W生介紹在我國科技領(lǐng)域突破各項核心技術(shù)、為祖國作出重大貢獻的科學(xué)家，講述科學(xué)家克服萬難報效祖國的感人故事。通過圖文并茂的宣講，學(xué)生認識到這些愛國科學(xué)家才是自己應(yīng)該追隨的榜樣和明星。

為弘揚科學(xué)精神和科學(xué)家精神，學(xué)校邀請中國空間技術(shù)專家、神舟號飛船首任總設(shè)計師戚發(fā)軔院士來校與師生共話科技強國夢。戚院士在學(xué)校創(chuàng)客工坊觀看了科創(chuàng)團隊的隊員介紹科創(chuàng)作品，與其面對面暢談。戚院士語重心長地鼓勵學(xué)生：“成就偉大事業(yè)首先要有夢想，要有強國夢，有了夢想還不夠，還要有愛心，愛國家、愛事業(yè)、愛團隊、愛學(xué)校、愛教師、愛父母；有了夢想，有了愛心，我們還要實干，做學(xué)生要愛學(xué)習(xí)，要學(xué)好知識，要掌握本領(lǐng)，要為國家實現(xiàn)第二個百年奮斗目標，成為科技強國做好準備，要為中華民族偉大復(fù)興貢獻力量。”

二、建設(shè)加強探究實踐的科技教育課程體系

探究實踐是科技教育課程的關(guān)鍵。學(xué)校提煉了科學(xué)課探究實踐教學(xué)的四大要素，促進學(xué)生在各學(xué)科學(xué)習(xí)中習(xí)得“玩中學(xué)、做中學(xué)、創(chuàng)中學(xué)”的學(xué)習(xí)方式，也使學(xué)校課程整體呈現(xiàn)出綜合性、實踐化、跨學(xué)科、融學(xué)科的傾向，從而推進核心素養(yǎng)導(dǎo)向下學(xué)校新課程體系的建設(shè)進程。

（一）上好以“探究實踐”為主要學(xué)習(xí)方式的科學(xué)課

學(xué)校科學(xué)課以大任務(wù)/大主題為教學(xué)單元，把真實性、挑戰(zhàn)性任務(wù)作為探究載體，設(shè)計并使用表現(xiàn)性評價，以引導(dǎo)性問題推動學(xué)生在探究經(jīng)驗和大概念之間協(xié)同思考，建構(gòu)新概念和積累新的經(jīng)驗智慧，培養(yǎng)學(xué)生像科學(xué)家那樣思考、像工程師那樣實踐。

1.圍繞大任務(wù)/大主題下的“大概念”目標開展教學(xué)

學(xué)校的科學(xué)課注重完成真實性任務(wù)、解決真實性問題?？茖W(xué)教師在集體備課中通過頭腦風(fēng)暴聚合概念目標，通過“大概念”“大觀念”來結(jié)構(gòu)化重組一個單元或一個主題下的諸多學(xué)習(xí)內(nèi)容?！按蟾拍睢蹦繕艘唤?jīng)確定就決定著教師需要重組學(xué)習(xí)內(nèi)容，設(shè)計挑戰(zhàn)性任務(wù)群，在實踐探究中生成主策略，認同或提煉可持續(xù)遷移的觀點、原理，形成學(xué)生終身受益的素養(yǎng)和智慧。

2.設(shè)計“真實性、挑戰(zhàn)性任務(wù)”作為探究載體

科學(xué)課中每一個項目作品都是一個來自真實生活的挑戰(zhàn)性任務(wù)。在新課程建設(shè)中，挑戰(zhàn)性任務(wù)是學(xué)科實踐的橋梁和載體，也是培育核心素養(yǎng)的必由之路。挑戰(zhàn)性任務(wù)的設(shè)計既要結(jié)合學(xué)生生活，又要錨定概念目標。因為，結(jié)合生活設(shè)計真實、虛擬、虛實結(jié)合的任務(wù)情境才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，在所解決的任務(wù)群中達成概念性目標，給予學(xué)生解決問題的方法策略，形成可跨時間、跨情境、跨文化的智慧。

3.設(shè)計并使用“表現(xiàn)性評價”指導(dǎo)學(xué)生探究實踐

科學(xué)課上，教師設(shè)置表現(xiàn)性評價、過程性評價量表，引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)有序地進行探究。教師從學(xué)習(xí)結(jié)果逆向思考“哪些證據(jù)和表現(xiàn)證明學(xué)生完成了任務(wù)、達成了目標”“達成目標學(xué)生應(yīng)該有怎樣的行為表現(xiàn)”“他們將完成哪些作業(yè)作品或測試，達到怎樣的層級標準”，圍繞知識的“知道”、新觀點的“理解提煉”、技能策略的“會用能做”，設(shè)計并使用表現(xiàn)性評價量表，細化學(xué)生的行為表現(xiàn)等級。表現(xiàn)性評價能使教師更具有指向性地設(shè)計和組織學(xué)習(xí)活動，而學(xué)生能對照表現(xiàn)性評價量表學(xué)會自我修正和自主達標。

4.以“協(xié)同思考”培養(yǎng)“高階思維”

協(xié)同思考是學(xué)生把自己經(jīng)歷的生活實例、作業(yè)作品和想法提升到觀點概括的過程，強調(diào)教師通過事實或日常技能引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會思考，把握新舊知識之間的聯(lián)系，讓學(xué)生跨越時間、文化和情境去遷移知識與概念，為其形成核心素養(yǎng)做終身學(xué)習(xí)者提供支持性大腦圖示，這是引導(dǎo)學(xué)生探究實踐的最終目的。此外，科學(xué)課教師應(yīng)在綜合性、探究性學(xué)習(xí)中設(shè)計引導(dǎo)性問題，促進學(xué)生在事實、體驗和大概念之間協(xié)同思考，為其提煉可持續(xù)理解的觀點和可遷移應(yīng)用的方法策略。

（二）開設(shè)科創(chuàng)類“金點子”項目式學(xué)習(xí)課程

學(xué)校把“金點子”傳統(tǒng)做法轉(zhuǎn)化成項目式學(xué)習(xí)課程，學(xué)生作為科創(chuàng)主體和課程主體，從生活中發(fā)現(xiàn)問題，提出“金點子”創(chuàng)意，并綜合應(yīng)用數(shù)學(xué)、科學(xué)、編程、工程、技術(shù)、藝術(shù)等多學(xué)科知識技能去解決問題。

1.“金點子”項目式學(xué)習(xí)課程的四種課型

學(xué)校研發(fā)的“金點子”項目式學(xué)習(xí)課程分為創(chuàng)新引領(lǐng)課、項目選優(yōu)課、校賽籌備課、市賽培優(yōu)課四種課型。

學(xué)生的創(chuàng)意在創(chuàng)新引領(lǐng)課中生成。每年寒假前夕，科技教師會為全校三到六年級學(xué)生上創(chuàng)新引領(lǐng)課，引導(dǎo)學(xué)生留心生活中的“五不”現(xiàn)象，即不方便、不滿意、不理想、不實用、不科學(xué)，使其從中發(fā)現(xiàn)最有價值的問題，并從“三性”（科學(xué)性、可行性、創(chuàng)新性）的角度來思考，把問題變成自己研究的課題和項目，形成“金點子”創(chuàng)意，最終制作出科技創(chuàng)新作品。創(chuàng)新引領(lǐng)課上，教師還會給學(xué)生展示國家、省市創(chuàng)新大賽的優(yōu)秀作品，指導(dǎo)學(xué)生開闊思路，表述自己創(chuàng)意的由來、作品名稱、科學(xué)原理與設(shè)計圖等，填寫“金點子”創(chuàng)意作業(yè)單。

項目選優(yōu)課上，學(xué)生依據(jù)“五不”和“三性”原則完善自己的“金點子”創(chuàng)意作業(yè)，并制作PPT在課堂上展示。教師按照“展—議—評—查”四個板塊，引導(dǎo)學(xué)生與其他同學(xué)展開對話，由班主任、科學(xué)教師共同組織和指導(dǎo)評議，并最終選出優(yōu)勝“金點子”創(chuàng)意作品參加學(xué)校創(chuàng)新大賽。

校賽籌備課上，首先，班級選出的創(chuàng)意項目進行“眾籌組閣”，由主創(chuàng)者和參與者雙向選擇并確立研發(fā)團隊；其次，選聘校外理工科指導(dǎo)教師對學(xué)生進行工程與技術(shù)指導(dǎo)；最后，學(xué)生分工合作，力求在學(xué)校創(chuàng)新大賽上呈現(xiàn)最佳的展示交流效果，獲得更多的選票。

市賽培優(yōu)課是為了迎接市級以上創(chuàng)新大賽，由學(xué)校組建指導(dǎo)團隊為參賽選手授課，逐個對作品進行指導(dǎo)。市賽培優(yōu)課最大的特點是指導(dǎo)團隊有針對性地指導(dǎo)，每個項目組的學(xué)生在教師和專家的指導(dǎo)下完善作品、修改展示方案，最終師生選拔出高水平的項目組參加市級、省級、國家級青少年創(chuàng)新大賽。

2.“金點子”項目式學(xué)習(xí)課程的價值和效果

“金點子”項目式學(xué)習(xí)課程讓學(xué)生經(jīng)歷科創(chuàng)項目研究制作的全過程，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力、團隊意識與協(xié)作能力，以及解決問題的高階思維、戰(zhàn)勝困難的毅力等核心素養(yǎng)，培養(yǎng)出小發(fā)明家、小創(chuàng)客。

“金點子”項目式學(xué)習(xí)積累了很多優(yōu)秀作品。例如，學(xué)生關(guān)注人口老齡化問題，利用編程、電子電路等知識為老人研制帶有定時服藥和服藥種類提示功能的“智能藥盒”等。

（三）深研人工智能教育

學(xué)校研發(fā)人工智能課程，引導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)編程知識，開展機器人領(lǐng)域探究式、項目式學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的計算思維、設(shè)計與工程思維、創(chuàng)客思維，以及溝通合作、思辨創(chuàng)造能力。

1.開拓人工智能教育空間

學(xué)校統(tǒng)籌使用信息教室、科學(xué)實驗室、人工智能創(chuàng)客工坊、機器人工作室、人工智能實驗室等場所，形成教、學(xué)、做、創(chuàng)、秀、賽“六度一體”學(xué)習(xí)空間，不僅開展常態(tài)化教學(xué)，還定期組織AI嘉年華、校園創(chuàng)新大賽、機器人比賽等活動，營造人工智能學(xué)習(xí)氛圍。其中，人工智能創(chuàng)客工坊設(shè)有工服工具區(qū)、電子焊接區(qū)、3D打印區(qū)、激光切割區(qū)、程序設(shè)計區(qū)、作品展示區(qū)，支撐AI時代學(xué)生的發(fā)明創(chuàng)新活動。

2.研發(fā)人工智能課程

學(xué)校設(shè)置機器人領(lǐng)銜教師工作室，既作為教師機器人教學(xué)專業(yè)發(fā)展高地，又作為機器人社團學(xué)生賽前集訓(xùn)地。工作室成員集體研發(fā)了三種機器人課程，有省統(tǒng)一教材“圖形化”編程課程，有“綠蔭小將”足球機器人和Python校本課程，有C++信息學(xué)奧賽編程社團課程等，并印發(fā)相關(guān)校本教材。

3.學(xué)校人工智能課程成效顯著

學(xué)生作品先后榮獲第十五屆宋慶齡少年兒童發(fā)明獎人工智能編程二等獎，WRC2020世界機器人總決賽超變戰(zhàn)場二等獎，全國人工智能普及教育微視頻大賽一等獎，第四屆中國上海未來發(fā)明家選拔賽人工智能創(chuàng)意作品金銀牌3枚。2021年，學(xué)校被評為“全國中小學(xué)人工智能教育特色學(xué)校”；2022年，學(xué)生機器人大賽共獲國家級獎項23項、省級11項、市級69項。

三、嘗試“科技+”融合創(chuàng)新的跨學(xué)科課程

學(xué)校把科技教育與語文、美術(shù)、音樂、勞動等學(xué)科融合，提升學(xué)生跨學(xué)科學(xué)習(xí)的能力。

學(xué)校創(chuàng)造性地將科技教育與美育融合起來，為學(xué)生設(shè)計出“樂學(xué)樂創(chuàng)、科技強國”的大主題、多項可選的跨學(xué)科實踐活動。其中，“金點子”創(chuàng)未來活動，引導(dǎo)學(xué)生將科技教育和語文課“學(xué)寫科學(xué)小品文”任務(wù)結(jié)合起來，為自己所在的科創(chuàng)團隊設(shè)計場景式宣傳海報；“大國科技”塑未來活動，引導(dǎo)學(xué)生用超輕黏土彩塑我國多領(lǐng)域科技成果的立體造型。這些跨學(xué)科課程以科技為核心，多學(xué)科融合，使學(xué)生的綜合素養(yǎng)大幅提升，從而獲得更全面的成長。此外，學(xué)校將科技與音樂相融合，帶領(lǐng)學(xué)生開展了跨學(xué)科學(xué)習(xí)和創(chuàng)造。

學(xué)校遵循“科藝融創(chuàng)”的思路設(shè)計并實施跨學(xué)科課程。在“西游記”主題跨學(xué)科學(xué)習(xí)中，學(xué)生將科技元素運用到經(jīng)典作品人物中。例如，學(xué)生利用編程可以控制“牛魔王”的眼睛，使其變換出紅、粉、藍3種顏色，分別代表“牛魔王”性格中的暴怒、冷靜和溫情，利用霧化模塊展示出呼吸的狀態(tài)，利用錄音模塊來播放聲音。學(xué)生運用3D打印、聲光電傳感、手柄遙控、AI編程、人機互動等現(xiàn)代科技手段，以跨界智聯(lián)的方式表現(xiàn)出《西游記》作品中的神魔們，其中涉及的科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程、美術(shù)、音樂等多學(xué)科知識，體現(xiàn)出學(xué)生多樣化與個性化的創(chuàng)造才能，提升了學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

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