学生科技创新的方法(解析如何指导青少年科技创新活动)

中小学科学教师在肩负中小学自然科学类课程教学任务的同时,也承担着组织和指导青少年科技活动的任务。青少年科技活动开展水平在很大程度上决定了科技人才的培养质量,进而影响我国未来的科技竞争力。快速提升新入职科学教师的青少年科技创新活动指导水平,对我国创新人才培养和创新实力提升具有重要意义。

学生科技创新的方法(解析如何指导青少年科技创新活动)

开展青少年科技创新活动的意义

新时代国际竞争的特点

当今集中在太空、能源、通信、军事、分子生物等领域的日趋激烈的国际竞争,其本质上都是国家间高科技水平的竞争。一个国家的高科技水平很大程度上决定了其经济竞争实力、军事竞争实力等硬实力,而高科技领域的竞争说到底是创新人才的竞争。

创新性人才的特质

创新性人才拥有创新人格,创新人格是使人长久保持创新欲望的个性品质,其具体表现为:具有兴趣广泛、强烈的好奇心、善于独立思考、自信心强、有决心有毅力、态度直率而坦白、敢于冒险、富于幻想等特质。创新性人才的思维方式以创新思维为主,具有创新思维的人能对事物间的联系进行创造性的思考,并创造出新事物。

开展青少年科技创新活动的意义

教育是培养创新人才的主要途径之一。已有研究表明:从1年级至8年级,我国学生的创造性人格持续下降,8年级学生创新素质的大部分方面都不如4年级学生。基础教育阶段是培养青少年创新能力的黄金阶段,创新人格和创新思维的形成必须通过大量实践活动所形成的连续过程完成,需要贯穿人生全部教育阶段,其中小学和初中阶段尤为重要。

孩子们只有从小就像科学家一样参与科学探究和工程设计活动,通过“真刀真枪做科学”的实践活动,才能够形成创新人格,具备创新思维,为之后创新行为打下良好的基础。

科学课程与青少年科技活动的关系

科学课程提倡以探究活动作为主要形式,对于培养学生的创新人格和创新思维具有重要意义。然而科学课程受到时间、空间的限制,并不足以全面完成培养学生创新人格和创新思维的任务。青少年科技创新活动由于具有开放性、灵活性、时空自由性等特点,在培养青少年主动学习意识,提升青少年创新精神与能力,提高青少年综合应用科学知识、技能、方法解决实际问题的能力,增强青少年对科学研究的兴趣,丰富科学情感,培养科学态度,增强社会责任感等方面,都有着不可替代的作用,而这些方面恰恰都是形成创新人格和创新思维的必要条件。

创新人格和创新思维的养成是长期连续的过程,科学知识的内化也需要不断积累和强化。小学科学课每周只有1到2节,这对形成科学探究习惯、培育创新人格、形成创新思维是远远不够的。通过开展青少年科技创新活动,可以为孩子科学学习的连续性创造条件。

此外,科学课程所设计的活动必须考虑普适性,必须是绝大多数学生都能够接受的,所使用的材料、设备等也必须是比较普遍易得的。而科技活动由于其对象的灵活性,完全可以根据活动小组学生的实际能力、身心发展水平和个性特征设计和选择活动内容,使活动更具针对性,这对于学生的个性发展、对于培养科技精英的苗子都很有意义。

如何指导青少年科技创新活动

生物科技社团活动之薰衣草精油粗提(照片来源:王玉/新疆乌鲁木齐市第八十中学)

新入职科学教师应该怎么做

快速进入角色,熟练设计和指导青少年科技活动,尽快成为合格的科技辅导员,进而成为优秀的科技活动专家,是新入职科学教师的共同追求。对于刚刚走上工作岗位的年轻科学教师而言,最重要的职责就是快速胜任科学课程教学。将科学课程教学与青少年科技活动指导结合起来,是新入职科学教师快速具备和提升自身科技活动指导能力的途径。

在科学教学实践中寻找创新点

首先,科学课程教学是新入职科学教师的主要任务,科学教育的理念与青少年科技活动教育的理念是一致的,都倡导以探究为主、强调学生动手操作的教学方式。因此新入职科学教师不需要把指导青少年科技活动作为额外的工作负担,而要将其作为科学课程的延伸和必要补充。

其次,如何准确把握科学课程,确保将科学课上好,是新入职科学教师日常工作的主要内容,所以从科学课堂这个与新科学教师最贴近的内容入手,对科学教材中的探究活动进行深入挖掘,从教材中寻找科技活动的创新点,是适合新入职科学教师设计和开展科技创新活动的捷径。

例如教科版小学《科学》6年级上册“研究电磁铁的磁力”这一活动,原设计通过在铁钉上绕线圈并通以电流,再观察和测量铁钉吸引大头针的数量,以此判断电磁铁磁力(磁性)大小。

对这一节内容进行深入挖掘,就可以产生新的科技活动。科学课堂上,教师和学生往往会发现当通过线圈的电流很大时,即使停止通电以后铁钉仍能吸引相当数量的大头针,这一现象容易对实验造成干扰,使学生感到迷惑。其原因是由于铁钉含碳量较高,剩磁较强。出现这一现象后,教师可选择软的粗铁丝切成小段代替铁钉,并进一步开展学生实验,此时学生会惊奇地发现,这个电磁铁断电后基本没有磁性了,这个小改革就是科学教师对教具的改进和创新。

在此基础上科学教师可以设计一个新的拓展探究活动,研究断电以后铁钉依然吸引大头针的原因,以及寻找断电后吸引大头针最多的铁钉。通过实施这些科技探究活动,并经过教师适当提示,学生会猛然醒悟,原来他们已经掌握了制造永久磁铁的方法。一些探究能力较强的孩子通过这些科技活动还会发现,断电后吸引大头针较多的铁钉,往往都比较“硬”,从而可以进一步通过查阅资料开展新的科技学习活动。

新入职科学教师应该意识到,科学教材中的活动往往还有很大的拓展延伸空间。如“温度与气温”是教科版小学《科学》4年级上册教材内容,一天中气温变化的研究显然不能够在学校完成,教师可以将其设计为一个科技创新活动,让学生根据自身情况,自己设计研究方案完成。如让学生自行确定选择温度计、测量时间和地点、取样密度等,这都有利于培养学生的创新精神和实践能力。

对教材中的活动内容,科学教师还可以根据实际情况进行替代和延伸。比如种植凤仙花的活动,可以用另外一种花卉取代,或引入其他具有地域特色的花卉进行种植和观察,这些都是具有特色的青少年创新活动。

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