基于创新实验室的科技教育途径开发与研究

基于创新实验室的科技教育途径开发与研究四眼碶小学课题组一、选题缘由（一）选题背景及意义创新实验室是学生开展自主探究和创新实践的场所，是融合学习内容、学习方式和技术装备于一体的新型学习环境，具有丰富的课程资源、灵活的空间组合、先进的技术装备、真实的情境模拟、支持学生深度学习等核心特征，是实验室学习环境的时代重构。当下青少年科技教育的问题仍比较突出：科技教育与人文教育相剥离，学校科技教育苍白孤立；在科技教学方法上还是以传授和灌输为主，评价上也是以掌握和积累知识的多少为标准；应试大环境造成小学科技教学中重理论轻实践的现象；科技教育途径也比较单一和缺乏，很多学校和老师的对于科技教育的的理解仅仅停留在参加一些比赛，获得一些奖项，未能充分认识到科技教育作为全面提升学生核心素养的重要性。对青少年进行科技教育，其目的不仅仅在于让学生制作几件科技作品，在各项比赛中获得几个名次，更重要的在于培养他们的科技意识、科技技能和创造能力，这才是完整的科技教育。（二）国内外研究综述在国外创新实验室的建立已比较普遍，它是作为STEM课程开发与实施的一个重要标志和配套环节。在国内，近几年各地也表现出了对创新实验室的高度关注，特别是科技教育走在比较前沿的地区，理解了创新实验室对于培养学生科技素养，动手实践能力，创新思维能力方面所能起到的重要作用，创新实验室如雨后春笋般纷纷建立起来。二、内容设计（一）基本思路1．研究国内外创新实验室建设的先进经验和设计思路。2．建设创新实验室——童创空间。3．整合校内科技教育课程资源，结合创新实验室进行优化配置。4．组织教师和学生进行创新实验室进行科技教育学习实际应用实践。5．提炼实践经验，结合理论学习，不断改进研究方式方法。6．以创新实验室为阵地，营造良好的科技教育校园氛围，相互促进，良性循环。（二）研究目标1．打造贴近学生的“童创空间”创新实验室，体现科技元素，营造良好的科技教育“栖息地”。2.基于创新实验室，规划学校科技教育内容体系，制定发展科技教育发展目标；提炼校本科技教育的各个发展环节，为学校中长期科技教育提供策略保障。3．开发和探索童创空间三个功能区承载的科技教育内容，设计水动力特色教学区、智创梦工厂和DI科创体验区的学生科技学习项目和教师科技教育方法，从而实现为学生提供更多自主探究和实践的机会，将学生的学习方式从被动地接受知识转变为自主学习和动手实践，让学生自己动脑、动手，充分体验探究、发现的过程，从而提高学生创造性地解决问题的意识和能力。4．为教师发展提供崭新平台，增强教师的创新意识、合作意识，提升课程开发能力、锻炼实践动手能力，为学校科技教育发展储备优质师资。（三）研究内容1．建设创新实验室创新实验室又名“童创空间”，分成三大部分，分别是智创梦工厂区、DI科创体验区和水动力特色教学区。机器人舞台及展示区中，学生参与机器人创意设计和程序编辑，搭建多种类机器人，实现人机互动体验，以及机器人竞技；在DI科创体验区中学生可以进行创意的电子制作，简单的编程控制电路开发,DI创意节目编排，创意手工制作等，培养学生对问题的思考、探究、解决的能力，提升孩子的创造能力；水动力特色教学区主要为学生提供一个学习以“水”载体的文化特色环境，为学生从另一个视觉进行感受、思考和创新提供条件。2．设置创意程序项目依托机器人、DI科创两大特色项目，建设相关的菜单课程，例如能力风暴机器人，Mblock创意机器人，scratch编程，Python编程等，形成以创意程序为主要项目的校本科技教育途径。机器人项目：以目前较为常见的“能力风暴机器人”、“Mblock创意机器人”等项目作为主要内容，以本校信息科技教师为基础师资，外聘教练为补充，通过小组合作式的授课及训练方式，以赛促练，培养学生大胆思考，勇于创新实践的能力，引导他们有逻辑的分析问题、解决问题，同时通过在紧张、刺激比赛氛围中的历练，增强学生的临场应变能力和心理承受能力。DI创意项目：以创意手工、航模和DI创意表演作为项目主要内容。手工与航模以动手实践见长而言，DI创意表演更注重培养学生通过对现实问题的思考，判断性地思维，应用创新的手段和适合的工具来解决问题的能力。同时培养学生书面表达、口头表达、肢体表演的能力，以及团队合作、组织领导等能力。3．培育实验探究项目实验研究类科技教育课程主要依托我校以水资源研究、环保、垃圾分类等为主线的“水动力”特色课程：面向学生完整的生活世界，引导学生从生活实际出发，从身边的水现象和水问题展开研究，注重主动参与并亲身经历，强调学习过程和学习方法，具体分为“水之仪、水之美、水之醇、水之优、水之兴、水之恩”六大主题，动态地构建了“水与自然”“水与生活”“水与文化”三大课程，凸显“赏水——乐水——共润”“汲取——净化——共治”“溯源——涌泉——共衍”的实施途径，培养有责任、勤实践、能创新的新时代学子。4．完善科技赛练机制搭建科技教育成果的输出平台，营造良好的各层面科技赛练氛围，进行机器人竞技、DI创新、创意编程、（校、区、市各级）科技节、人文科技赛事等赛练活动，让学生深切感受到在童创空间学习后自己学有所成的喜悦。完善科技赛练机制，也是在创新实验室环境下科技教育途径的开发成效是否显著的一个重要“检测剂”。5．开启科教联动模式（1）建设氛围浓厚的，民主、自由、和谐、开放的校园科技育人环境。（2）健全家、社、校联动，学校教育与社会实践活动相结合的全方位、立体化的科技教育方式。（3）强化全科全员参与的科教意识，力求课内与课外、课上与课下、基础学科与专项辅导“三结合”。（4）培育校本特色显著的科技教育项目，形成基础普及、亮点纷呈的多层次科教项目培育格局。（四）重点难点分析1．创新实验室建设是否符合当前科技教育的实际需要。2．科技教育与创新实验室的有机结合应用。3．配套科技教育课程是否能契合学生科技核心素养培育的需求。4．如何通过创新实验室作为基点，营造出良好的科技教育校园氛围。（五）研究步骤1．前期准备工作：2018年12月~2019年3月（1）建成创新实验室实验室空间基础建设已经完成，分为机器人智创梦工厂区、DI科创体验区、水动力特色教学区等三个功能区，预期规划可容纳40-50个学生的教学，配备智能一体机，即方便教师上课操作，又在线分享课堂笔记给学生，打造智能化教学，充分提供给学生学习操作与展示的舞台。（2）研究基础扎实本课题基于创新实验室的建设，结合省规划课题《水动力拓展课建设的研究与实践》以及目前正在大力发展的机器人、DI科创等项目开展研究，有一定的理论基础、实践基础和硬件支撑，加之在研究者层面，我校具备一支育人理念先进、方法先进的科技队伍。2018年9月学校新成立的“体艺科技中心”重视队伍培养，以先进理念为导向，不断的定人、定内容、定目标有计划地培养各级各类科技人才，为本科题后续的研究开展提供了人力上的保障。（3）科技教育菜单课程资源建设根据学校科技教育建设需要，学校鼓励和支持了有专业特长的教师承担了多个具有特色的科技教育菜单课程，例如：编程课程、机器人课程、DI创客课程、科技手工课程等，以此与常规科学课程相结合，丰富了学生的科技学习活动和科技实践活动。2．已有研究成果：统计截至2018年12月（1）教师研究成果:成果名称成果形式出版单位颁奖机构时间《一张一弛一世界——小学和乐校本课程的研究与实践》省科研优秀成果一等奖浙江省教科所2012.11《善学乐学融合——小学“和乐课堂”教学改革的行动研究》著作出版浙江大学出版社2016.2《小学科学“三化”实验教学的实践与研究》市教研课题二等奖市教研室2018.1《多平台整合打造智慧化信息技术教学课堂》区论文一等奖鄞州区教育局教研室2018.6《小学生程序设计语言知识启蒙教学的研究与实践》区论文三等奖鄞州区教育局教研室2018.6《Scratch教学对于培养小学生信息技术核心素养的探究》省名师杯论文二等奖浙江省基础教育学会2017.10（2）学生学习成果：2017学年市青少年机器人比赛中获得二等奖6个、三等奖1个；2017学年区青少年机器人比赛中获得一等奖1个、三等奖2个；2017年度获得鄞州区DI团队创客比赛一等奖，全国DI创课比赛二等奖；2017年度鄞州区第十四届科技夏令营“综合团体三等奖”；2018学年市青少年机器人比赛中获得一等奖4个、三等奖1一个；2018学年区青少年机器人比赛中获得一等奖3个、三等奖2个；2018年度获得宁波市DI团队创客比赛二等奖。3．接下来研究计划：2019年3月~2020年5月（1）创新实验室应用的课程安排。2019年5月启动并落实（2）负责组成员及其他相关教师在创新实验室进行研究性教学和常规性教学。（3）开展各项科技主题教育活动，充分发挥创新实验室功能，营造科技氛围。（4）进一步加强学生校内外科技实践活动，寓教于乐，寓教于行。（六）人员分工人员分工姓名职务职称课题内分工工作单位朱晓莉副校长一级教师项目审核理论指导宁波市四眼碶小学章海江体艺科技中心副主任一级教师具体推进课题执笔宁波市四眼碶小学刘剑文体艺科技中心副主任一级教师数据整理样本比较宁波市四眼碶小学俞科电教二级教师课程实践课例开发宁波市四眼碶小学乐滢滢科学教研组长一级教师过程跟踪