校园科技创新人才培养的实践与研究

校园科技创新人才培养的实践与研究

杨军

一、问题提出

（一）社会大环境分析

观点一：2015年10月29日，习近平在党的十八届五中全会第二次全体会议上的讲话中指出：创新发展注重的是解决发展动力问题。我国创新能力不强，科技发展水平总体不高，科技对经济社会发展的支撑能力不足，科技对经济增长的贡献率远低于发达国家水平，这是我国这个经济大个头的“阿喀琉斯之踵”。新一轮科技革命带来的是更加激烈的科技竞争，如果科技创新搞不上去，发展动力就不可能实现转换，我们在全球经济竞争中就会处于下风。为此，我们必须把创新作为引领发展的第一动力，把人才作为支撑发展的第一资源，把创新摆在国家发展全局的核心位置，不断推进理论创新、制度创新、科技创新、文化创新等各方面创新，让创新贯穿党和国家一切工作，让创新在全社会蔚然成风。

观点二：在实际教学中，部分教师认为，科学探究的开展是很必要，但在教学任务重、教学时间紧的前提下，科学探究耗时多，严重影响教学进度，还挤压了课堂练习时间，不利于培养学生运用知识解答问题能力，得不偿失，应降低要求。

观点三：1、实践出真知。2、在科学探究活动中，发现新现象、新问题，归纳出新规律，解决新问题。3、培养和发展中国孩子的科学探究的宝贵品质和创新精神。4、经历完整的思维训练过程，发展学生的科学思维品质。

钱学森之问：为什么我们的学校总是培养不出杰出的人才？这是关于教育事业发展的一道艰深的命题，需要整个教育界乃至社会共同破解。 

钱老曾谈到：在北师大附中，“实验做得很多，化学实验室对学生随时开放”。“教生物的于君石老师，常带学生到野外采集标本，我记得他给我一条蛇，让我做标本”。“今天我们办学，一定要有加州理工学院的那种科技创新精神，培养会动脑筋、具有非凡创造能力的人才。我回国这么多年，感到中国还没有一所这样的学校，都是些一般的，别人说过的才说，没说过的就不敢说，这样是培养不出顶尖帅才的。我们国家应该解决这个问题。你是不是真正的创新，就看是不是敢于研究别人没有研究过的科学前沿问题，而不是别人已经说过的东西我们知道，没有说过的东西，我们就不知道。所谓优秀学生就是要有创新。没有创新，死记硬背，考试成绩再好也不是优秀学生。” 

钱老的言谈，告诉我们，长期墨守成规的应试教育、急功近利教育，扼杀了中国孩子的科学创新精神，使孩子成了学习的机器。

（二）新晃一中校情分析

新晃一中位于湖南最西部，三面与贵州接壤，在西部大开发政策实施力度逐渐加大的情况下，属于政策盲区，教育资源严重不足，是教育塌陷地带。新晃一中多年来通过校园生态环境、人文环境改造，开展晨会恳谈、励志晚会、艺术节、社团节、诵读经典等一系列活动，已经营造出浓郁的人文科学氛围，但在自然科学氛围的营造上和创新思维能力的培养上力度还不够。特别是新晃一中的学生大多来自各乡镇，乡镇学校尤缺理科教师，学生的自然科学素养不足，认识不够，兴趣不浓，动手能力不强。

（三）高校专项计划优生选拔

2014年起，省属重点高校2%的一本计划要专门留给农村考生，新晃侗族自治县属于832个国家贫困县之一，我校有连续三年学籍的农村户口考生都能享受国家这一优惠政策，但高校选拔的学生要求成绩优异、志成高远、勤奋好学，有一定的创新能力。

二、课题价值取向

    长期以来，科技创新教育的目标游走于“教育本位”和“学术本位”之间。“教育本位”关注创新实践活动过程中学生科学素养的提升与能力的培养，重视活动的教育价值；“学术本位”更关注研究结果科技含量及对社会的贡献，即社会价值。科学就其本质来说，是由求知的好奇心和浓厚的兴趣驱动的，是只问真理、不计功利的学问。梁启超先生强调“学问即目的，故更无有用无用之可言”。高中教育不同于高等教育，它是基础教育的重要组成部分，科学确定人才培养目标必须综合考虑其在社会教育序列中的地位和该学段学生身心发展特点，这样才会使教育工作更具有针对性，使所培养的人才在满足社会特定人才需求中发挥应有的作用。因此，高中阶段培养科技创新人才的教育目标应该是“教育本位”优于“学术本位”，追求教育价值的同时最终实现其社会价值，防止急功近利倾向扼杀学生在知识创新、提高知识理性化能力方面的潜能。通过中学创新人才的培养可以启发青少年的创新意识，让他们再玩乐中激发创新欲望，满足他们的好奇心，培养创新精神与发展创新思维，使我校的理科教学能更上一个台阶。

三、核心概念界定

1、科技创新：是原创性科学研究和技术创新的总称，是指创造和应用新知识和新技术、新工艺，采用新的生产方式和经营管理模式，开发新产品，提高产品质量，提供新服务的过程。科技创新可以被分成三种类型：知识创新、技术创新和现代科技引领科技创新的管理创新。

2、高校专项计划，又称农村学生单独招生，是国家为更好地促进教育公平、让更多的农村学生上大学而出台的一项优惠政策。高校专项计划主要招收边远、 贫困、民族等地区县（含县级市）以下高中勤奋好学、成绩优良的农村学生，具体实施区域由有关省（区、市）根据上述要求确定。招生任务由教育部直属高校和其他自主招生试点高校承担，安排招生计划不少于有关高校年度本科招生规模的2%。

四、研究内容

（一）改革新生遴选机制

     打破传统人才选拔和培养机制，探索创新人才早期培养的普遍性规律，培养一批具有良好创新素养、科学精神与人文底蕴的优秀学生。科技创新学生的选拔和培养改变以往传统意义上的“理科班”、“特长班”模式。具有创新潜质的优秀学生的选拔标准与现行传统的思路方法有本质的区别。遴选新生对其综合素质提出较高的要求。计划从初二招收40-50名学生，实行提前选拔自主招生制度。学生自愿报名，学校招生领导小组初审，学校组织相关专家对初审合格学生进行面试、答辩，确定录取人选，报送上级教育主管部门审核批准。

（二）成立学科群

    在各科教研组长的协同配合下成立六个学科群：数学、物理、化学与环境、生物技术、人工智能、天文，每个学科群选聘两名首席导师，倡导跨学科导师制，建立新型的师师、师生、生生合作关系，构建科学探究和创新实践的协同发展的“共同体”。

（三）开展“五小”活动和丰富多彩的社会实践活动。

教科室牵头组织老师带领学生进行校本研究性学习小课题研究，与社会实践活动相结合，鼓励老师学生把课本上的知识进行实践、思考总结。利用校园文化艺术节开展小实验、小论文、小发明、小创作、小设想“五小”比赛活动，每次比赛评出各个单项的前几名给予表扬奖励。

（四）鼓励教师辅导学生参加各种理科竞赛，让有理科天赋的学生能够发挥自己的特长，并为参加农村自主招生做好准备。

（五）建设创客教育实验室和机器人实验室。创客教育与信息技术通用技术课整合，组建学生创客兴趣社团，让学生们享受创新实践和无私分享的乐趣。创客教育实验室目前主要的创意载体有创意电子、手机魔法、智能机器和三维打印，最适合的还是创意电子，其原因如下：

1、花费小，收益大，性价比高。现在的创意电子主要基于Arduino展开，也许以后还会有mBed，Openwrt等系统，但从现在的推广模式来说，价格都不会太高，如果教师自己配制的话，每个学生只要花费50元左右就可以开课，而且学生搭建的灵活性非常大，所以性价比很高。

2、技术资料和课程资源都比较丰富。由于创意电子的普及，所以现在网上的技术资料和课程资源都非常丰富，即使是一个新手也会很容易地开展创客教育，学生们也很方便地找到同伴。

3、容易激发学生的兴趣和创新。信息技术已经融入到我们的日常生活中，学生从创意电子的学习中可以更好地了解当前存在的各种电子设备，并理解创意电子的实际应用，从而产生兴趣并产生改进创意，激发创新。

4、可以很好地融入到信息技术课程中。创意电子本质上还是信息技术，而且其中的编程思想也是信息技术课程需要学习的，所以老师们可以很方便地把创意电子融入到信息技术课程中，并促进开设好的信息技术课程，

5、可以方便地整合到其它学科中。创意电子可以很好地融入到其它学科中，如可以通过RGB三色灯理解三基色，通过舵机控制理解单摆运动等，所以开设了以后，老师们会觉得物超所值。

五、课题研究方法

1、调查法：了解事实情况，分析事实情况，得出结论，证实某种问题，以便改进工作（包括改进研究方法）或形成新的研究课题。 包括问卷调查、访问调查等。了解事实情况、分析情况、认真研究，得出结论，寻找解决办法或进一步研究的方案。

2、行动研究法：一种适应小范围内教育改革的探索性的研究方法，其目的不在于建立理论、归纳规律，而是针对教育活动和教育实践中的问题，在行动研究中不断地探索、改进改进工作，解决教育实际问题。行动研究将改革行动与研究工作相结合，与教育实践的具体改革行动紧密相连。（特点是边执行、边评价、边修改）。    模式基本是：计划——行动——考察——反思（即总结评价）。

3、实验法：这是一种先想后做的研究方法（相对来说）——“想”：从已有的理论和经验出发，形成某种教育思想和理论构想，即“假说”（亦可称“假设”）；——“做”：就是将形成的假说在积极主动有计划有控制的教育实践中加以验证。通过对实验对象变化、发展状况的观察，确立自变量与因变量之间的因果关系，有效的验证和完善假说。

六、课题研究步骤

本课题的研究时间为2016年9月——2018年10月，共分为四个研究阶段。

第一阶段：动员、调研阶段（2017年2月-2017年5月）

1、通过开展问卷调查、教师访谈、学生座谈、等途径，了解我校科技创新中存在的问题。

2、根据我校实际情况制定开题方案。

第二阶段：筹备阶段（2017年6月-2017年9月）

1、根据学科群成立科技创新小组和导师。

2、请专家来校对科技创新小组进行理论指导。

3、建设创客教育实验室和机器人实验室。

第三阶段：实践阶段（2017年10月-2018年8月）

1、各学科群进行小实验、小论文、小发明、小创作、小设想比赛培训。

2、（1）开展小制作活动；（2）评选优秀小制作作品；（3）陈列优秀小制作作品；（4）请优秀小制作作品作者介绍创作思路及制作过程；（5）组织撰写科技小论文，评选优秀论文，出刊优秀论文汇编；（6）组织学生参加机器人大赛。

第四阶段:总结深入阶段（2018年9月-2018年11月）

1、总结科技活动经验、教训，结合我校实际，总结出适合我校特色的科技创新思路。

2、表彰科技活动优秀辅导教师，表彰科技活动优秀学生。

3、在取得阶段性成绩的基础上制定下一轮科技创新活动方案。

七、组织机构及成员分工

组  长：杨永旭  课题主持、负责课题领导、组织、经费保障

副组长：杨先智  负责总体设计、组织策划。

副组长：吴泽勋  负责组织教务部门实施此方案

副组长：向东长、杨顺敏、杨军、陈红艳负责协调各项工作

成  员：裘愉峙负责撰写机器人比赛活动方案并组织机器人大赛的相关工作的实施。

    蒲召果、王平归负责撰写化学与环境学科群的活动方案及组织相关工作实施。

    姚琼当、杨天星负责撰写物理学科群的活动方案及组织相关工作的实施。

    林道顺、毛翼负责撰写数学学科群的活动方案及组织相关工作的实施。

    吴从敏、杨熙馥负责撰写天文学科群的活动方案及组织相关工作的实施。

    周云福、陈灿华负责撰写生物技术学科群的活动方案及组织相关工作。

八、课题研究预计成果