授人以魚，不如授人以漁，還不如授人以漁場(chǎng)。這是陳水章老師多年來秉持的科學(xué)創(chuàng)新教育理念和教學(xué)主張，也為長郡芙蓉中學(xué)的特色科創(chuàng)教育錨定了前進(jìn)的方向。在陳水章牽頭創(chuàng)立的“漁場(chǎng)”式“未來科學(xué)家活動(dòng)中心”里，學(xué)生們有興趣、生想法、勤動(dòng)手、見成果，真正被植入了創(chuàng)新基因，播下了科學(xué)家的種子。

陳水章，中共黨員，高級(jí)教師，國家級(jí)高級(jí)科技輔導(dǎo)員，長沙市中小學(xué)科技創(chuàng)新名師工作室首席名師，省級(jí)骨干教師，中國發(fā)明協(xié)會(huì)理事，曾獲“全國優(yōu)秀教師”“全國十佳科技輔導(dǎo)員”“湖南省芙蓉名師”“長沙市優(yōu)秀教育人才初中科技創(chuàng)新名師”等榮譽(yù)稱號(hào)，曾任湖南省教材編、審委員會(huì)專家組成員，長沙市初中生物兼職教研員，長沙市創(chuàng)新教育專家組成員，芙蓉區(qū)初中科學(xué)兼職教研員。獲國家專利22項(xiàng)，編寫出版省級(jí)教材4部，編寫各類專著9部，10篇論文發(fā)表在省級(jí)以上刊物，有3篇論文獲國家級(jí)一等獎(jiǎng)，6篇獲省級(jí)一、二、三等獎(jiǎng)，8篇獲市級(jí)一、二等獎(jiǎng)。他親自參與或指導(dǎo)師生完成的作品獲各級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)300余項(xiàng)，指導(dǎo)師生申報(bào)并獲得專利100余件。

漫科學(xué)：您提倡“授人以魚，不如授人以漁，還不如授人以漁場(chǎng)”的科學(xué)教育理念，那應(yīng)如何定義“漁場(chǎng)”，它在科學(xué)教育中發(fā)揮了怎樣的功能？

陳水章：我們一直提倡的“漁場(chǎng)”就是為學(xué)生打造一個(gè)可以自主學(xué)習(xí)、合作探究、創(chuàng)新實(shí)踐的平臺(tái)。在這個(gè)平臺(tái)里，我們期待學(xué)生能養(yǎng)成一種科學(xué)創(chuàng)新的行為模式，即通過教師的引領(lǐng)、策劃和組織，學(xué)生能完成自主學(xué)習(xí)任務(wù)與實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目，然后一步一步在“漁場(chǎng)”里面獲得相關(guān)知識(shí)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)自己的個(gè)性發(fā)展。而我們所創(chuàng)立的“未來科學(xué)家活動(dòng)中心”其實(shí)就是這樣一個(gè)集人工智能與智能造物一體的綜合創(chuàng)新式“漁場(chǎng)”，一個(gè)能讓學(xué)生將想法變成現(xiàn)實(shí)的科學(xué)教育平臺(tái)。

漫科學(xué)：那在這個(gè)“漁場(chǎng)”式的未來科學(xué)家活動(dòng)中心里，學(xué)生們接受了怎樣的訓(xùn)練呢？

陳水章：首先是課程引領(lǐng)。目前，學(xué)校已經(jīng)把科學(xué)創(chuàng)新課程規(guī)劃成了由普到專的三級(jí)課程，同時(shí)配套由學(xué)校教師自行編寫、湖南科學(xué)技術(shù)出版社出版的校本教材，我們把這個(gè)課程叫作“青少年科創(chuàng)STEAM實(shí)踐課程”。

其中，一級(jí)課程是全員普及課，這門課程已經(jīng)進(jìn)入初一年級(jí)學(xué)生的課表，每班每周有一節(jié)，所有的學(xué)生都要接受一年的科學(xué)訓(xùn)練，讓科技創(chuàng)新成為學(xué)生的基礎(chǔ)技能。其實(shí)，將其設(shè)為常規(guī)課程是為了實(shí)現(xiàn)學(xué)校的育人目標(biāo)，長郡芙蓉中學(xué)的育人目標(biāo)是育有創(chuàng)新基因的中國少年。我們希望給學(xué)生植入一個(gè)創(chuàng)新基因，具體表現(xiàn)為學(xué)生對(duì)這個(gè)世界應(yīng)該始終保有好奇心與問題意識(shí)，在這種意識(shí)引領(lǐng)下進(jìn)而提升實(shí)踐能力與創(chuàng)造力。

一級(jí)課程的實(shí)施分兩個(gè)學(xué)期，第一個(gè)學(xué)期是學(xué)習(xí)創(chuàng)新技法。首先，教師會(huì)設(shè)計(jì)很多創(chuàng)新技法訓(xùn)練，讓學(xué)生先掌握一些常見、常用的創(chuàng)新技法，例如組合發(fā)明法、仿生思考法等等。學(xué)生了解創(chuàng)新技法的原理與方法以后，教師會(huì)設(shè)計(jì)具體的情境案例，讓學(xué)生用這些技法解決現(xiàn)實(shí)生活中的具體問題。學(xué)生們?cè)谡n堂上也會(huì)針對(duì)這些問題產(chǎn)生多種多樣的創(chuàng)意想法，這個(gè)過程就是在發(fā)展他們的創(chuàng)新思維，提升他們的創(chuàng)造力。

通過技法學(xué)習(xí)，學(xué)生能掌握一定的技術(shù)，同時(shí)讓創(chuàng)新思維獲得一定的發(fā)展后，就要進(jìn)入第二個(gè)學(xué)期，開始對(duì)知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)新應(yīng)用。我們始終給學(xué)生灌輸一個(gè)思想，要思考如何把所學(xué)的知識(shí)融入生活去創(chuàng)造性地解決問題，而不是通過大量刷題去鞏固知識(shí)。我們始終鼓勵(lì)學(xué)生用知識(shí)去解決具體的問題時(shí)，一定要有創(chuàng)造性的想法。其實(shí)，我們的核心宗旨就是孩子的思維方式?jīng)]有定式，可以大膽去想。那么在課堂上，學(xué)生就會(huì)產(chǎn)生各種創(chuàng)意想法，做出各種創(chuàng)意設(shè)計(jì)方案。盡管這些想法或者方案往往過于理想化，是很粗獷而且不能夠?qū)嵤┑?，還需要進(jìn)一步打磨。

于是，我們的下一步就是對(duì)學(xué)生的創(chuàng)意方案進(jìn)行篩選。畢竟不是所有的學(xué)生都想成為、都能成為科學(xué)家，教師需要在課程中觀察學(xué)生慢慢顯露出來的天賦。了解學(xué)生的創(chuàng)意想法、創(chuàng)意設(shè)計(jì)方案就能看出他是否具有創(chuàng)新的潛力；記錄、判斷學(xué)生的學(xué)習(xí)與思考軌跡能幫助我們挑選出一批學(xué)生進(jìn)入二級(jí)課程——個(gè)性化選修課，接受我們的“0℃催化科技創(chuàng)新”。

所謂“0℃催化科技創(chuàng)新”是想為學(xué)生樹立信心，讓學(xué)生相信即便自己在科技創(chuàng)新方面“處于0℃結(jié)冰狀態(tài)”，也能通過引導(dǎo)、催化獲得十足的成長。我們始終秉持的觀念就是，只要學(xué)生感興趣、有想法、愿意參加，他就能在學(xué)校的科技創(chuàng)新課程中有所發(fā)明創(chuàng)造，甚至獲得專利成果。在課堂上，學(xué)生要向大家介紹自己的方案，并接受別人的“挑刺”。其實(shí)很多學(xué)生剛開始不理解，甚至有點(diǎn)難以接受。因?yàn)樽寣W(xué)生自己設(shè)計(jì)方案他可能覺得很難，但是讓他去找別人的問題，他可以把別人的設(shè)計(jì)方案批評(píng)得面目全非，但這對(duì)于被挑毛病的學(xué)生來說是很難受的。而我們一直告訴學(xué)生，被別人指出問題是最好的。為什么？因?yàn)橐粋€(gè)腦袋往往難以思考周全，幾十個(gè)腦袋一起思考一個(gè)項(xiàng)目，那會(huì)得到一個(gè)很好的結(jié)果。

所以，我們的二級(jí)課程主要是進(jìn)行方案的優(yōu)化和設(shè)計(jì)。通過多次論證、評(píng)估，催化作品成熟而后立項(xiàng)，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入第三級(jí)課程——項(xiàng)目化實(shí)施的專修課程。學(xué)生需要根據(jù)自己的發(fā)明方案開展相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究，通過大量的實(shí)驗(yàn)的論證并獲取相關(guān)的裝置和設(shè)備零部件的參數(shù)，比如“電機(jī)要有多大的功率”“節(jié)能面積有多大”。當(dāng)方案、參數(shù)確定以后，學(xué)校未來科學(xué)家活動(dòng)中心的智能造物空間可以立馬按照方案進(jìn)行加工，讓學(xué)生創(chuàng)新思維成果產(chǎn)物化。

中心的機(jī)器設(shè)備包括人工智能設(shè)備、無人機(jī)、3D打印機(jī)、激光切割機(jī)、車床等，在學(xué)生創(chuàng)造出產(chǎn)品后能立馬進(jìn)行性能測(cè)試，達(dá)到要求以后申請(qǐng)專利。經(jīng)過項(xiàng)目化實(shí)施的專修課程，學(xué)生接受了從創(chuàng)意想法到設(shè)計(jì)方案到產(chǎn)品制作再到專利申請(qǐng)的全流程的鍛煉，所以我們把活動(dòng)中心取名為“未來科學(xué)家活動(dòng)中心”，希望為學(xué)生未來成為科學(xué)家奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

漫科學(xué)：基于您這些年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，那些經(jīng)過了一系列的課程與實(shí)踐鍛煉的學(xué)生在哪些方面有非常明顯的變化與成長？

陳水章：我們剛開始開展科創(chuàng)教育的時(shí)候，有一部分家長也會(huì)擔(dān)憂，覺得會(huì)占用孩子的時(shí)間，怕影響孩子的中考成績(jī)，畢竟每個(gè)學(xué)生最終還是要通過中考、高考的關(guān)卡才能升學(xué)。但是，首先目前長沙市的高中招生有科技特長生招生，很多學(xué)生憑借著創(chuàng)新成果進(jìn)入了他們理想的高中，這說明國家始終在大力支持學(xué)生發(fā)展科創(chuàng)方面的能力。

其次，我們開展的項(xiàng)目式研究，其實(shí)是學(xué)生理解、掌握和應(yīng)用理論知識(shí)的最佳途徑，一定會(huì)比刷題更有效。舉個(gè)例子，初中生物學(xué)有一個(gè)知識(shí)點(diǎn)是人體肺部與外界進(jìn)行氣體交換，教師在課堂上設(shè)定了一個(gè)情景“汽車意外落水后，車內(nèi)的人應(yīng)怎么樣保證生命安全？”隨后，教師就開始引領(lǐng)學(xué)生沿著開展調(diào)查、定義需求、確定研究的基本思路進(jìn)行探索。學(xué)生在設(shè)計(jì)、制作裝置之前，一定要清楚自己要解決什么問題，然后再開展實(shí)驗(yàn)論證。這個(gè)項(xiàng)目中，教師跟學(xué)生一起運(yùn)用了物理、體育、生物、數(shù)學(xué)、人工智能技術(shù)等學(xué)科知識(shí)，共同打造了一個(gè)裝置，在性能測(cè)試達(dá)到預(yù)期效果以后，學(xué)生著手整理研究過程中的所有材料。這個(gè)材料梳理過程一定要由學(xué)生親自完成，因?yàn)榍懊娴难芯慷际菍W(xué)生零散的、碎片化的感性認(rèn)知，只有通過對(duì)這個(gè)過程的整理歸納，他的實(shí)踐認(rèn)知才能轉(zhuǎn)化為一個(gè)整體的、系列的理性認(rèn)知，學(xué)生也能在這個(gè)過程中完成知識(shí)的積累與深化。

事實(shí)上，這種練習(xí)思路與當(dāng)前中高考的命題趨勢(shì)也是相吻合的。眾所周知，當(dāng)前我國高考有一個(gè)命題要求“無情境不命題”?；谡鎸?shí)的情境的命題考察什么，是考察學(xué)生用所學(xué)的知識(shí)在特定情境中解決問題的能力，而我們的項(xiàng)目式研究其實(shí)就是幫學(xué)生把低階思維轉(zhuǎn)化為高階思維，他看到考試題目的時(shí)候，能理解題目的底層邏輯，他就更有自信心了。

最后，實(shí)施科創(chuàng)項(xiàng)目其實(shí)也是助力“雙減”的有效途徑?，F(xiàn)在很多學(xué)生作業(yè)負(fù)擔(dān)減少了，參加校外培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的課時(shí)也減少了，那么他們大部分的時(shí)間在干什么？在玩手機(jī)。而我們要把學(xué)生的注意力轉(zhuǎn)移到創(chuàng)新實(shí)踐的漁場(chǎng)里來，我們的學(xué)生經(jīng)常在雙休日或寒暑假來活動(dòng)中心待一天，始終在沉浸式的體驗(yàn)中創(chuàng)新發(fā)明。如果他們一天能有一點(diǎn)小進(jìn)步、解決一個(gè)小問題，他們就會(huì)獲得偌大的喜悅。

漫科學(xué)：您認(rèn)為當(dāng)前處在基礎(chǔ)教育階段的孩子應(yīng)該接受哪些方面的科創(chuàng)引導(dǎo)和幫助，也就是未來的科學(xué)教育最應(yīng)朝哪個(gè)方向發(fā)力？

陳水章：目前我們也提出一種觀念叫作“新時(shí)代的科學(xué)教育”，我也一直在思考目前的新時(shí)代科學(xué)教育有哪些特質(zhì)。我認(rèn)為，第一，教師在設(shè)計(jì)課程時(shí)要敢于打破學(xué)科界限，要不斷思考通過怎樣的項(xiàng)目、怎樣的平臺(tái)能把各學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)、實(shí)踐應(yīng)用都像打太極一樣融合起來。

第二，現(xiàn)在的科學(xué)教育一定要有實(shí)踐創(chuàng)新的平臺(tái)，就是一定要讓學(xué)生自己動(dòng)手操作，突破當(dāng)前這種為了做題而學(xué)習(xí)的瓶頸。比如我們的未來科學(xué)家活動(dòng)中心，截至目前已經(jīng)投入了300多萬元用于購買設(shè)備裝備，活動(dòng)中心的人工智能單片機(jī)、無人機(jī)以及各種數(shù)控現(xiàn)代化設(shè)備都是為了讓學(xué)生在理解原理的基礎(chǔ)上也能自己動(dòng)手做。

第三，一定要讓學(xué)生聯(lián)系生活實(shí)際去創(chuàng)新創(chuàng)造。在學(xué)校中能觀察到現(xiàn)在有些學(xué)生很厭學(xué)，他感覺天天坐在教室里聽課，學(xué)到的東西與生活脫節(jié)了，無處施展。所以我們現(xiàn)在選擇的科創(chuàng)教學(xué)路徑就是項(xiàng)目化實(shí)施，一定要讓學(xué)生結(jié)合生活去創(chuàng)新創(chuàng)造。

第四，我們目前的科創(chuàng)課程要適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)的發(fā)展，一定是智能化的，要讓學(xué)生能夠接觸到智能化的操作工具。比如，用激光切割一臺(tái)小車，學(xué)生需要先通過3D建模，建模以后使用激光切割機(jī)切割，切割出來的小車的零部件拼裝不能用膠，就要使切割出來的零部件具備卯榫結(jié)構(gòu)。然后，要讓這個(gè)小車承載一個(gè)300碼的砝碼在斜坡上滑下來跑直線，確保它能跑得又直又遠(yuǎn)。而在這個(gè)過程中，學(xué)生要學(xué)會(huì)使用最先進(jìn)、高端的加工工具，我們的目的是要讓學(xué)生知道，如果他今后成為一個(gè)研發(fā)人員，他用什么方式、什么工具能夠以最低的成本、最高的效率順利完成他的發(fā)明，收獲他想要的效果。

漫科學(xué)：根據(jù)您的觀察，初高中階段接受的科創(chuàng)教育會(huì)如何影響學(xué)生未來的職業(yè)選擇？

陳水章：首先，學(xué)生的職業(yè)取向會(huì)發(fā)生改變。很大一部分學(xué)生接受了這種項(xiàng)目式的科創(chuàng)教育，被激發(fā)了興趣后在規(guī)劃自己的職業(yè)方向上有了更大的選擇空間。其次，我們還有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的相關(guān)課程，就知識(shí)產(chǎn)權(quán)內(nèi)容比如著作權(quán)、商標(biāo)權(quán)、專利權(quán)來和學(xué)生交流他們未來的職業(yè)生涯規(guī)劃。

我們會(huì)問學(xué)生很多相關(guān)問題，比如2035年你是什么樣的？你會(huì)為自己未來的企業(yè)設(shè)計(jì)什么樣的LOGO？你的產(chǎn)品會(huì)有什么樣的文化形象？我們想給他們今后的職業(yè)選擇埋下一顆種子，他們可以慢慢地規(guī)劃自己的人生，但作為學(xué)校、老師，要給他們相應(yīng)的鏈接。我們把企業(yè)、科研院所的資源引進(jìn)來，讓學(xué)生可以到企業(yè)、科研院所去實(shí)地考察、去動(dòng)手實(shí)踐。有了這些具有導(dǎo)向性的鏈接，學(xué)生可能會(huì)更知道自己到底喜歡什么、自己能做什么，這也能讓他們?cè)谖磥砻媾R職業(yè)選擇的時(shí)候更有底氣。