创客赋能小学生科学素养培育

创客赋能小学生科学素养培育科技强国是党和国家的重要发展战略。运城市大运小学以智慧教育示范区创建中智慧校园发展为契机，同频时代育人目标，以前瞻视野与地域特色科技主题，深入开展科学素养培育的创客教育体系建构，通过虚实空间融合促体验，内生外联结合聚师资，校企合作共建促提升等措施，打造中西部地区科学教育新标杆。实践推进中，通过“营造沉浸式科创氛围，激活科技探索兴趣；打造具有科创精神的团队，提供师资保障；构建‘明智’创客课程体系，规范创客教育；开设进阶化创客课程，培养学生创客达人；创新实现跨学科融合，提升全体学生科学素养”等举措，培养全面发展、特长突显、具有创新潜质的科技少年。经过两年多实践，学校创客教育体系建构形成了完备的发展体系，已成为大运小学培育学生科学素养的“助推器”，学生的科学素养大幅提升，并成为牵引学校迈向高品质现代化学校发展的支撑引擎。一、学校概况大运小学坐落在山西省运城市盐湖之畔，是一所市直公办小学，由大运集团投资捐建，2019年9月开办。学校占地面积32亩，建筑面积13,416平方米，设置6轨36个教学班，现有1-3年级教学班18个，学生842名，教职工76名。开办之初，在市教育局高起点办学、高品位规划、高质量发展的“三高”要求下，提出“创办一所多元智慧的未来学校”的办学目标。两年多来，在各级领导的亲切关怀，市教育局的坚强领导下，在智慧校园建设专家团队持续不断地高位指导下，学校以现代理念为引领，以师生科学素养提升为核心，构建了3+N智慧校园建设体系，智慧校园建设正在以更加蓬勃的姿态行走在发展的高速路上。二、案例背景及问题提出为落实党和国家创新驱动发展战略，运城市教育局积极创建“国家智慧教育示范区”，大运小学围绕“为每一位师生的幸福成长赋能”的办学宗旨，确立了“培养具有家国情怀、国际视野、全面发展、个性绽放的新时代少年”的育人目标。学校以儿童科学素养发展为抓手，围绕科学知识、科学方法、科学精神三大关键要素，将其渗透进学校教学实践中，开设特色化、层级化课程体系，并以创客教育为实施途径，基于真实问题情境，引导学生创新创意，通过动手实践实现创意物化，助力创新精神和实践能力养成：各学段学生在“玩”中学、“做”中学与“创”中学的过程中创新应用知识以建构科学观念，进行跨学科协作解决复杂问题以培养科学方法，反复解释验证、迭代优化以培养科学素养。基于学情分析，构筑兴趣之基，培育科学素养。学校通过抽样调查了解小学生科学素养基本情况，具体调查科学知识、科学方法、科学精神三大关键要素。调查得知，仅有23%的学生对科学知识有简单了解，有18%的学生掌握简单的科学方法，而将近95%的学生对科学精神一无所知（见图1）。小学阶段是青少年科学兴趣、好奇心和创造力养成的关键期，因此，基于以上的调查，我们提出以下问题：（1）如何激活小学生探索科技的兴趣，在每一位学生心中播下一颗创新的种子？（2）如何以创客课程为载体，培育小学生的科学素养？为解决上述问题，学校主要采取五大举措：第一，发挥智慧校园优势，打造科技创新软硬件环境，建设特色创客空间，营造沉浸式创客氛围；第二，重视创客师资引进与培训，建设专家指导、高质量教研与培训通道，打造具有科技精神的创客团队；第三，聚焦科学素养培育目标导向与精准评价，依托学段学生特点，搭建进阶式“明智”创客课程体系；第四，精选趣味主题，依托校内外实践基地，采用主题情境式教学模式，开设“双减”下特色创客课程；第五，注重跨学科融合，凝练各学科思想方法，全面培育学生科学素养。三、具体举措（一）营造沉浸式创客氛围，激活探索科技兴趣兴趣是最好的老师，为培养学生对科学探索的兴趣，学会主动探索与思考，我校利用一流创客硬件设施为学生搭建智慧平台，通过校园创客文化涵养学生的科学意识，通过营造浓厚的科创氛围，激发孩子们探索科技的欲望。1.硬件环境我校将明远楼的四层建设成“科技创新中心”，打造了功能齐全的创客专用教室、科学教室，为学生的科技探索提供了实践基地。创客教室配备了3D打印机、可编程电子积木套件、可编队人形机器人、航模等器材，学生可在老师的指导下，尽情发挥自己的创意，制造出各式各样的创意作品；近期学校又设计了以交通科技为主题的“综合科技馆”，为交通科技课程实施提供了硬件保障。2.文化环境理念引领。我校以师生科学素养提升为核心，在科技创新教育实践中培育家国情怀，在培养学生科学素养中打开国际视野，努力将科技创新教育与家国情怀、国际视野有机结合，既主张学生的全面发展，也促进个性特长的充分绽放，为学生的核心素养发展提供良好的成长空间。环境陶冶。在学校的科创中心，设置科学家故事墙、航天科技墙、创客成果展示墙等，组织师生参观学习，润泽学生的科创意识、科创精神。文化熏陶。学校围绕“玩中学学中玩”教学理念，以创客文化、学科文化为基轴，以境脉化的活动实践为脉络，培养学生科学素养。开发创客嘉年华、创客集市等品牌创客活动，举办创新创意设计大赛，营造“人人想创新、人人可创新”的创客文化。从入学第一天开始，学校便利用一切可利用的时间，有意培养学生的创客意识。在沉浸式的创客活动中，学生的科学意识得到提升，科学素养得以提高。用心创办科技活动，打造科技文化氛围。入学第一天，用智能机器人小萱欢迎一年级新生的到来；学期中开展科技节，通过科学家的小故事、航模、科普秀等激发学生热爱科学的兴趣；每周五的心理咨询课，利用智能机器人与学生对话，让学生感受科技的魅力；假期中，引导学生参加线上、线下相结合的创客公益课程学习；每年开展一次“生活中的问题”征集活动，旨在培养学生用心观察、发现问题的能力，为未来解决问题播下一颗颗种子；将征集来的问题进行整理，推选出最有价值的三个问题，开展“创意嘉年华”活动，让学生通过自己的思考、探索和实践解决问题。在这个过程中，学生既能将自身所学的知识有机整合，又能亲身感受到科技对生活的改变，从而对科技探索产生更浓厚的兴趣。综上，以境育人，以文化人，集软硬件环境之力，营造沉浸式创客氛围，助力学生发现科技之美、激发探究之趣、种下科创之梦，为学生提供科技创造、探究奇迹的可能。（二）打造具有科创精神的团队，提供师资保障1.招聘专业教师强教必先强师，学校具备专业科创师资团队。目前，学校有三名本科毕业、专业为计算机科学与技术的教师，他们有的曾在太原无间科技有限公司做软件开发、为杏花岭区多所学校提供智慧校园建设意见；有的热爱创客教育，主张跨学科、多学科融合的教学模式，持续为创客类课程拓展新项目；有的科学素养能力强，自主学习少儿编程，不断挖掘创客教育的巨大价值，并将创客融入到课堂教学中。此外，学校积极对接专业院校，提供优厚待遇，招聘相关专业毕业生，不断壮大科创教师团队。2.整合校内外师资创客教育的多学科融合给传统教师带来了巨大的挑战，因此，我校采取以专业教师为引领，带动多学科教师共同发展的师资整合举措。为更好拓展创客教师团队，我校针对全体教师进行问卷调查，了解教师对创客的认知程度，从各个学科中选出了一批热爱创客、乐于创新的优秀教师，组成了一支以信息技术教师为主，科学、数学、音乐、美术等多学科教师辅助的创客教师团队。此外，我校充分挖掘社会资源，聘请校外专业团队，汇聚了创客人才，并对校内学科教师一对一进行培训，促进相关学科教师创客教育能力优化，形成一支多元创客教师团队。3.提升教师素养专家指导。每周五上午，由运城市教育局牵头，聘请中国创客教育专家吴俊杰作为指导教师，我校所有信息技术教师参加线上创客教育教研活动，学习优秀创客教学案例、聆听专家点评、获得共享资源等，通过专家指导快速提升教师专业水平。校内外教研。我校采取线上线下相结合的方式教研，每周二为线下教研，每周四为线上教研。学期初确定本学期教研主题和教研内容，学期中创客团队教师每周固定时间按时开展教研活动。依托运城市智慧教育云平台，在运城市大运小学空间内建设创客空间，将每次教研的资料上传至平台空间，供教师随时学习使用。通过各学科教师共同努力，形成了我校“内容优、质量高”的资源库。外出培训。2021年10月，我校创客教师参加了由运城市教育局主办，山西寰硕电子科技股份有限公司承办的运城市中小学创客教师专业素养培训，在培训中聆听专家知识讲座，并以项目式、小组合作的方式，完成了《恒温空间》课程计划。此次培训对创客课程实施、创客教研活动开展等方面进行了系统地培训和指导，进一步提升了创客教师的教学能力，促进了教师专业素养的发展。由参加上级组织开办的创客培训后的专业教师，对其他各学科教师进行二级培训，培训包括理论知识和实操技能，带领各学科教师学习创客文化和创客精神。通过各学科教师观摩创客优秀教学案例，深入课堂，更直观理解创客文化，进一步内化创客精神，从而将创客思维应用到本学科的教学实践中。（三）构建“明智”创客课程体系，规范创客教育1.明确课程目标创客课程是一门跨学科、以学生为中心、以项目式学习为主要方式的综合性课程。学校的课程目标就是要将大运小学的学生都培养成能将自身的创意转变为实际作品的“创造者”。通过鼓励学生进行创造，在有效地使用数字化工具（包括开源硬件、3D打印、图形化编程软件等）的过程中，培养学生动手实践的能力，让学生在发现问题、探索问题、解决问题中将自己的想法作品化，并具备独立的创造思维与解决问题的综合能力。通过创客课程学习，使学生具备科学知识，掌握科学方法，弘扬科学精神，从而促进学生科学素养提升。2.构建课程体系围绕育人目标，结合学生实际情况，校内创客教师团队与校外专业团队共同研究探讨，构建了一套规范化、特色化、层级化、进阶化的“明智”创客课程体系。“明智”创客课程体系以“交通科技”为主线，包含创意手工、机器人、3D打印、Mind+图形化编程等知识模块，开展以项目学习为主的主题情境式教学，涉及艺术设计、科学制作、汽车故事、劳动教育、科普演讲和数学教育等。横向以项目实施过程为基础，包含科普知识、创意设计、科技制作、竞技展示四个方面。“明智”创客课程体系的构建，旨在为学生科学素养发展奠基，为学生创新精神与实践能力培养赋能，因此，在课程教学设计方面，设计了有梯度、分层次、螺旋上升的课程活动任务。创客团队教师依据“明智”创客课程体系，在遵循学生身心发展规律的基础上，持续迭代优化，开发出适合学生学习的具体课程，不断培育学生的科学素养。3.改革课程评价创客教育的评价不同于传统教育，其采用基于项目的过程性评价。教师对学生的评价，不仅是对学生作品优良与否的评定，更多的是对学生学习过程中创新思维、解决问题能力、团队协作能力等科学素养的考察。我校创客课程评价重视同伴学习效应，营造互助、互学、互评的学习氛围，打造班级学习共同体；强调充分发挥学生的元认知智能，基于学生学习反馈，规划特色成长方案。在项目实施过程中，学生将探索设计中所遇到的困难、解决方法、所得所思、个人总结等通过图文记录下来，待作品完成后收集整理，通过演讲、作品介绍等方式分享经验，打造自主反思学习、同伴互相学习的班级学习共同体，巩固科学知识，提升科学素养。在对学生能力考核后，依据每个学生的能力特点，为学生提供适应其本身的发展规划，做到因材施教。时代在不断进步，需求也在不断改变，学校基于学生以及家长的需求反馈，及时调整更新教学方案，为学生搭建适应性学习环境，提供更加精准化、优质化的服务。（四）开设进阶化创客课程，培养学生创客达人1.创客课程进课堂在“双减”政策的实施背景下，我校扎实开展丰富多彩的兴趣活动课和丰富的课后服务，每周三下午的兴趣活动课中专门开设了创客兴趣活动课，每周一、周四各有一小时的创客课后服务，约100多名学生长期学习创客课程，成为我校创客小达人。我校的创客课程，依据学科思维与价值追求，结合学生“年龄小”的特点，从“自然”学习的角度设计教学活动，逐步形成主题情境式教学模式。它以学生为中心，以项目式学习为方式，包含五个阶段：情境创设、问题引入—活动探究、分析设计—动手实践、作品创作—延伸创造、完善作品—分享交流、评价反思。在主题情境式教学模式的引领下，创客课堂学习效果显著。每个项目学习结束之前，都会在课堂上设置作品分享环节——创客达人分享会，展示小创客们的创意制作。学生们拿出自己的创意作品进行展示和交流：从“创意想法的提出”到“创作思路的设计”，从“作品的制作过程”到“计算机程序的编程实现”，小创客们讲解得头头是道，听众听得津津有味，在潜移默化中增强了学生的积极性和主动性，提高了学习效果。2.确定校外实践基地整合校外企业资源，创设专业实践基地。结合我校由大运集团捐建的自身优势，与大运集团开展实践体验课程方面的合作。大运集团作为集汽车研发、制造和销售为一体的中国民营500强企业，最近几年，投入新能源车辆研发制造。依托这一优势，我校在大运集团的支持下，一方面，邀请专业的汽车设计师纪舒平进入校园开展讲座，为学生讲解汽车的研发、制造过程；另一方面，组织小学生深入汽车制造实践基地参观体验的体验类活动，通过直观、真实的科技创造展示与具身认知体验，使得学生们从小就对科技探索产生热爱和向往。通过到企业参观和学习，不但可以让学生获得创新的方法，还可从设计、工艺、流程、控制、管理、营销等方面学到很多知识。在参观体验后，设计交通主题学习活动，为学生提供冲城车、云梯车、投石车、四轮小车、皮筋小车、雷达探速车、自动跟随小车等多个交通主题，每组自选一个主题，在项目式、探究式的学习中激发学生对交通科技的兴趣，使学生由被动学习到主动学习，获得最佳学习体验和效果，实现课堂与课外的双向互补，使课堂教学与课外体验成为学生科学素养培养的有机结合体。（五）创新实现跨学科融合，提升全体学生科学素养创客教育作为一种新型教育形式，与学校原有课程教学实现有机整合。将创客教育与多学科进行融合，在数学、科学、美术、音乐等教学中融入创客教育的理念，借助先进的信息技术设备，让学生更容易理解创客和各学科之间的关联，创客教育以润物无声的方式，让学生走近创客、理解创客，让全体学生的科学素养普遍得到提升。四、实施效果（一）学生对科技探索的兴趣浓厚学生学习创客热情高涨。基于“明智”创客课程体系，在创客兴趣课的实施中，学生参与创客学习的热情高涨，对科技探索的兴趣浓厚。我们对一、二、三年级的学生进行了匿名问卷调查，问卷依据小学生科学素养的三大关键要素进行设计，重点调查学生的科学知识、科学方法、科学思想以及利用科学知识解决问题的能力等。数据显示，在“学生参与科技探索的兴趣”中，一年级、二年级、三年级中分别有30.4%、41.2%、51.22%的学生选择“非常喜欢”。从以上数据可以看出，随着创课课程的不断推进，学生科技探索的积极性和主动性越来越强，科技探索兴趣越来越浓厚。学生参与意愿大幅提升。虽然本校学生年龄小，受限于当前的知识水平，无法做出很高大上的作品，但是学生们积极参与，做出力所能及的创客小制作，就是向创客迈出了实质性的步伐，为高段学习科学、探索科技，提高科学素养夯实了基础。（二）学生科学素养普遍提升在跨学科融合方面，体悟科创整合之美。2020年疫情期间，在根据音乐教材和学生年龄段特点设计的“小手乐创悦动时空”课程中，学生利用创客思维，把杯子里装上米粒制作成沙锤、锅碗瓢盆可以组成打击乐等，将自己的创意带入音乐课堂，感受到音乐的魅力。校园科技节中，学生积极踊跃讲述科学家的故事，将自己喜欢的科学家介绍给同学；学生制作各种各样的飞机，完成飞行竞赛；美术教师带领学生完成科幻画的绘制与指导。创意和科技的种子在大运的校园中生根发芽，整个科技节活动中教师与学生的科学素养逐步提高。创客作品大放异彩。学生创造了丰富的创客作品，有利用3D打印技术制作的长椅、蝴蝶、花瓶、照相机