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【专题】科技教师:科学梦想的引路人

  编者按:

  知秋九月,我们迎来了我国的第34个教师节。

  老师,是我们在学生时代除亲人之外,接触最多的成年人。他们的谆谆教导塑造了我们的价值观,影响了我们的处事方式。每个人的一生中,老师可能只陪伴了我们一段路,却描绘出了我们青春岁月里最浓墨重彩的一笔。

  20世纪70年代末,中国迎来了“科学的春天”,青少年科技后备人才培养逐步受到重视。在这其中,科技教师——这群科学梦想的引路人,见证了科技教育从零出发的一点一滴,并且还继续行走在属于他们的“长征路”上。

  本文由中国数字科技馆联合北京科技报《科技生活》周刊采编制作

  记者/李荔 白竟楠 编辑/刘昭 校对/李云凤 

  致敬:科技教师的长征路

  文/记者 李荔

  教师,是每个人人生的筑梦者,是这个时代的筑梦人。但教师和我们一样,双脚同样行走在大地上。筑梦者成就他人梦想,也期待着自己的梦想照进现实。

  教师们常常在负重前行。在他们身上,我们可以看到:待遇改善的同时,收入依然不高;得到社会尊重的同时,却也常遭误解;工作忙碌的同时,内心难言充实;教龄增长的同时,成长遭遇瓶颈……

  艰难的筑梦者

  我们尤其不能遗忘,有一群行走得更艰难的筑梦者,那就是科技教师。科技教师既承担着课内本职的学科任务或科研任务,还承担着课外对学生的科学启蒙、教育等。据官方发布的消息,每年仅各级各类青少年科技创新大赛直接参与的学生就有上千万,背后的指导教师有几百万。

  记者通过采访多个科技教师发现,他们当中每个人身上都发生过或者正在发生着很多不为人知的感人故事。这些科技教师曾经被学生家长认为“不务正业”,或者是“占用学生课外时间的疯子”;这些科技老师大多没有现成教材可用,只能自己编写再找专家“批评指正”;他们有的为了课外辅导学生,时常把孩子和家人遗忘在身后。

  他们有的还自掏腰包购买科学器材,吸引学生做“研究”。很多科技教师就像前段时间热播的《摔跤吧,爸爸》电影里所描述的一样,他们辛勤地培养着每一个孩子,既希望这些孩子有所成就,又担心孩子们的潜能没有被充分激发。

  清华大学原热能工程系教授,博士生导师彭晓峰,长期参与北京青少年科技后备人才培养工作,于2009年病逝。他曾经常对学生们说,五年、十年你骂我,我不会在乎,因为我在尽培养你们的责任。假如十年以后你还骂我,那一定是我的错,因为这证明我没尽到培养你们的责任。

  北京数学会前副理事长、曾任北京师范大学数学系主任的刘来福,从2003年担任青少年科技俱乐部的指导教授以来,在十余年的科技教师生涯中感受颇多。他说,“发现需要研究的问题和选择其中能够研究的问题是每一个科技教师在研究之初必须直面的重要环节。这在传统的教学过程中较少涉及,因而发现问题的过程是艰苦的。”

  

  北京师范大学数学系教授刘来福和孩子们一起探讨科学问题

  成长路途多坎坷

  科技教师队伍一步步发展起来,离不开国家政策、教育系统和学校等的支持。20世纪70年代末,中国迎来了“科学的春天”,在一些著名老科学家的积极倡导推动下,中国科协等部门面向社会组织了各类青少年科技活动,加速青少年科技后备人才培养。

  在推动青少年科技活动广泛开展的过程中,很多科学家深感青少年科技活动、科普教育离不开高素质的、专业的科技教师和优秀的科技辅导员。1981年,周培源、吴仲华、蒋南翔等著名科学家发起成立中国青少年科技辅导员协会,旨在通过提高科技辅导员的素质和能力,促进青少年科技教育事业的发展。

  中国医学科学院基础医学研究所原所长邓希贤,曾两次获得国家科技进步三等奖,多年来始终致力于青少年科技创新教育的探索。他接受采访时回忆,1998年北京市科学技术协会发起成立了北京青少年科技俱乐部,旨在发现和培养青少年中的杰出科学人才。

  该组织成立之初,就吸引了一批热心从事科技教育的教师。当时,这些科技教师从事的科普工作方向和选题,基本上都是根据教师各自优势自由选择。邓希贤作为北京青少年俱乐部发起人之一,也是科技教师中的一员,主要围绕诺贝尔科学奖中的科学做科普。

  2002年6月29日,我国颁布实施了《中华人民共和国科学技术普及法》(简称“科普法”)。《科普法》的实施,更是让教师从事科普工作进入了法制化轨道。《科普法》中第十四条规定,各类学校及其他教育机构,应当把科普作为素质教育的重要内容,组织学生开展多种形式的科普活动。第十五条中列出,科学技术工作者和教师应当发挥自身优势和专长,积极参与和支持科普活动。

  北京天文馆副馆长、北京市校外教育协会理事长景海荣告诉记者,科技教师队伍是从我国应试教育向素质教育转变过程中,慢慢成长发展起来的。早期,很多学校的课程体系里并没有类似的科学课,或者自然课。早期发展起来的科技教师队伍,大多都是各自尝试,并没有形成规模。自从设立了科学课之后,各大学校才开始有目的性地需要一些有科技方面特长的老师。

  同时,科技方面的一些比赛,也无形中促进了科技教师队伍的发展壮大。比如青少年科技创新大赛、机器人比赛、航模比赛等各大赛事之后,越来越多人意识到,科技教育对学生学业的促进作用,并开始重视科技教育工作,科技教师的声誉也得到了更多人的认可。

  

  科学教育离不开科技教师

  事实上,中学阶段的科学教育是一个人一生中首次、系统地接受科学教育,是形成科学观、世界观、人生观的关键时期,也是提高公民科学素养的关键时期。

  然而,在一项针对北京中小学科技教师的调查中发现,大部分科技教师都是兼职,87.1%的科技教师同时承担着科学学科、信息技术、综合课程等繁重的教学任务;有超过一半的科技教师想要辞退自己承担的科技教育工作,主要原因是工作压力大、收入待遇太差、工作辛苦、职称晋升困难等。

  北京市第八中学科技教师、全国十佳科技教师高颖表示,目前全社会对于科技教育的成绩还缺乏肯定。对于学校的科技老师,由于没有专设科技教师职位,业务如何发展、出路在哪、工作谁来认可等问题都还没有明确规定。

  “科技教育绝对不是游离在学校的整体教学之外的,希望有关部门从行政上有个明确的界定,让学校把这块工作跟教学密切结合起来,这样会使更多的孩子受益,我们的教育改革也会真正落到实处。”这是高颖的希望。

  景海荣表示,不容回避的是,应试教育下,中考、高考是教学质量的指挥棒,有些学校对科技教师的支持力度非常有限。不过未来,随着国家不断重视科技创新,随着国家对学生的素质教育要求越来越高,他相信科技教师队伍的前途是光明的,未来将会有一个很大的发展。今后我国要做好科技教育,就要动员更多的老师来加入到科技教师队伍当中,共同担当,让更多的学生享受到科技教育带来的好处。

  景海荣还强调,目前我国学校里一个比较现实的问题是,科技教师数量太少,基本供不应求。更多的学生还没有享受到科技教师对他们的启蒙。

  

  学生们利用中午休息时间开展需时短的取样等课题研究工作

  科学方法引导很重要

  “做科普工作跟一般教学不同,它应该侧重通俗地阐述日常生活中的科学道理,这也是很多教师感觉做科普难上加难的原因之一。”邓希贤说,一名合格的科技教师,应该有广泛的知识,既除了主业知识外,也要有更多学科组合的知识,并且这些科技老师应对所有的科学现象都感兴趣。

  邓希贤认为,知识的分类都是人为的,科技教师从事科普,就得学无止境。科技教师还得更多启迪孩子自己去思考,去解决问题,需要在基础知识之外,引导孩子们利用科学原理、现象,学会举一反三。

  邓希贤说,如今自己已86岁了,很少到一线去讲科普。他期待更多热心科普工作的科技教师能坚持下去实现自己的梦想,并有更好的发展。

  景海荣认为,一个优秀的科技教师,或者一个合格的科技辅导员,最主要的就是要有责任心、有耐心、有热情。因为他们需要引领学生,并在学生探索的关键节点上教给学生一种方法。比如有的科技教师可能对某一个方面的专业懂得并不多,但是科学研究的方法基本上通用的,而科技教师对学生科学方法的引导非常重要。责任心则是在自己对学生们选中的选题拿不定主意时,能通过自己的资源,想办法给学生推荐一位更好的导师,让孩子们在探索的过程中,不再孤立无援,有一个坚强的后盾。

  中国青少年科技辅导员协会常务副理事长李晓亮表示,30多年来,我国基础教育阶段科技教育取得了巨大的进步,不仅有完备的科学课程、综合实践课程,课外、校外科技教育活动也在不断丰富,工作在校内、校外的青少年科技辅导员对于推动科技教育活动普及发挥了重要的基础性作用。

  

  2018年8月16日-18日,中国青少年科技辅导员协会年会在重庆举行。本次年会主题为“面向未来的科技教育”,倡导从世界科技革命和产业变革对科技教育所带来的机遇和挑战出发,关注科技教育在培养适应未来社会的人才方面的独特价值

  队伍在壮大

  事实上,在国内,从事校内外青少年科技教育活动的专业人员,还不止科技教师这个群体,还包括高校与科研院所、科普场馆、青少年宫(活动中心)、科技教育机构、社会团体、企事业单位中从事青少年科技活动辅导培训、资源研发工作的人员等。他们通称为“青少年科技辅导员”。

  李晓亮表示,科技辅导员与中小学校与从事学科教学的教师有所不同,他们承担的教育工作既有校内、也有校外,很多情况下组织和辅导的青少年科技活动学科跨度大、拓展性和综合性要求较高。因此,优秀的科技辅导员不仅要视野宽、动手实践能力强,工作中还要主动热情,具备较高的创造性和一定的领导力。

  但是一直以来,因为大多数科技辅导员的工作付出是在课外、校外,很多还是兼职,他们的工作成果和专业特长不能在中小学传统的课程教学体系中得到评价和认可。一些教师兼任了学校的科技活动辅导员,进行了大量的教育实践探索,但是这个领域专业发展的方向不明确,很多科技辅导员不清楚个人职业发展的目标在哪里。只有科技辅导员的素质和专业水平提高了,才能真正实现科技教育质量的提高,才能为国家培养更多优秀的科技后备人才。

  今年3月,为了落实中央精神,增强科技辅导员的职业认同感和成就感,中国青少年科技辅导员协会公布了《青少年科技辅导员专业水平认证办法(试行)》,启动了科技辅导员专业水平认证的试点工作。5月,协会发布了《2018年高级青少年科技辅导员专业水平认证细则》,首批高级科技辅导员认证工作将在北京市、天津市、内蒙古自治区、江苏省、湖南省、广西壮族自治区、海南省7个省(区、市)试点开展。中级和初级科技辅导员的认证也将陆续在上述地区启动。

  “科技辅导员是广大青少年追求科学梦的引路人,是直接面向青少年开展科技教育和科技活动的指导者。”中国青少年科技辅导员协会秘书长林利琴表示,面对新时代青少年科技教育事业发展对科技辅导员队伍素质与能力的新要求,面对广大科技辅导员对提升自身能力素质的迫切需求,青辅协将关心了解科技辅导员在专业发展和工作上的需求,通过开展线上线下的各类培训、交流等活动,为他们提供反映诉求、开展学习、交流经验的平台,增强科技辅导员的归属感。开展科技辅导员专业能力的等级认定工作,对科技辅导员的专业能力进行评价,引领科技辅导员的专业发展、规范建设。积极发展基层和专业科技辅导员组织。此外,还将打造高层次高水平的科技辅导员国际交流与合作平台。(以上部分采访内容来源于《人才20年-北京青少年科技后备人才早期培养计划》)

  攀登:李作林——用科研的方式和思维对待中学科技教育 

  文/记者 白竟楠

  在刚刚结束的第33届全国青少年科技创新大赛上,中国人民大学附属中学有五个项目获得全国一等奖,其中许鹤瀛同学的“独居老人的机器伴侣”项目还获得了大赛最高荣誉奖——中国科协主席奖。

  在许鹤瀛同学最初萌生这个创新想法时,是他的科技老师李作林鼓励他要敢于动手将自己的设想实现。从1999年进入人大附中至今,李作林已有近20年的教龄。从一名普通的科技教师成长为北京市特级教师,全国十佳科技辅导员,李老师一直都在提升自己的“境界”,向着专家型教师的方向而努力。

  大学选修科技教育传播专业

  大学时,李作林的专业是数学教育,一般来说,大学毕业后应该成为一名中小学数学教师。但是,他发现自己对科技创新和动手实践非常感兴趣,于是他在本专业外又选修了科技教育传播专业,这在当时是一个新兴专业。大三开始,李作林经老师推荐进入人大附中兼职做科技教师,这是一次难得的理论与教学实践相结合的机会,在往后的教学过程中让李作林受益颇多。

  表面看,李作林老师并不像一名科技教师,倒像是一名语文教师。戴着眼镜,语气不紧不慢。“当时学这门辅修专业时,周末常常躲在实验室里做飞机模型,许多问题在课本上是学不到的,只有自己做过、经历过才能感受到,比如飞机机翼的细节处理、机身的重心等,都需要在细微处见功夫。试飞时遭遇失败是很正常的事情,那时候把自己每天做的实验和操作都用日记的形式记录下来,那些情景到现在依然历历在目。”李作林说。这时才感觉到,他作为“理工男”的严谨和对科学精神的崇尚。

  李作林在科技教育传播专业的航模教师是第一批获得北京市特级教师殊荣的汪耆年老师。当时李作林总是盼着上汪老师的课,他总能在最短时间内让学生获得最大的收获,把学生的积极性充分调动起来。“这就是名师的人格魅力”,李作林说,“以至于我在成为老师之后也一直在想,自己如何才能做到这样?我希望自己的课也能让学生喜欢,甚至能影响学生对自己未来职业和理想的选择。”

  

  上课中的李作林老师

  “副科”教师受重视

  本科毕业后,李作林成为人大附中的一名科技教师。在人大附中宽松的教学环境中,作为“副科”老师,李作林并没有感到不被重视。在上世纪90年代初,劳技课、技术课因为不是中高考科目,在许多学校得不到应有的重视。但在人大附中,学校专门为这门“副科”购买了器材,建立了实验室。学校领导的鼓励和支持让李作林觉得教这门课大有可为。

  随着教学的时间越来越长,李作林觉得自己的知识不能再满足更深层次的教学需求,于是在工作五年后,他进修了在职硕士;工作几年后他又成为了一名在职博士。在考上博士的这一年,他因为教学、科研、科技竞赛等各方面优异的业绩,被评为北京市特级教师。

  李作林说:“我告诉自己,工作就是学习。始终抱着一颗谦恭的心,向学生、向同事、向书本、向教育家学习。自己的工作不仅是教课,还需要理论上继续深入探讨,探寻教育教学的规律。”

  李作林把教师的教学境界分为三个层次。第一个阶段是经验反思阶段,留心日常的教学生活,根据自己的经验反思得到规律,形成自己成长的理论基础,这点大部分老师经过努力后都能做到。

  第二个层面是基于教育数据的实证研究。教育行为要通过科研视角来看待,需要在实证研究的基础上进行。做得到这一点的老师会成为专家型教师,能更科学地看待教育的现象和规律。

  第三个阶段是专业情感,也就是教育思想。这要求老师不仅专业过硬、视角宏观,对自己所从事的事业也要有深厚的情感,并将这种思想与感情写下来,让更多的教育者受益,这就是教育家的境界。

  在李作林看来,自己还停留在第一个阶段,并不断从经验型教师到专家型教师努力,经过毕生的努力慢慢向教育家型教师过渡。“就像教育部原副部长韦钰院士所说,教育实质上就是在构建人的大脑,学生的学习和行为都是在物质基础之上而发生的。作为老师,有必要探讨教育行为背后的科学规律,这样更有助于促使教学改革,梳理教育思想,促进教育政策的落实,让教育少走弯路,少些折腾。当然,这不仅是科技教师的标准,更是所有教师要努力做到的。”

  

  创新教育的成果不一定立刻体现

  说起值得分享教学成果的学生,李作林颇有感叹地闭上眼睛,并提高了语调:“太多了!”在他的眼中,不论获奖还是没获奖的学生,只要通过科技课程被激发了创新热情,喜欢动手,愿意用自己的智慧和双手改变自己居住的世界,这样的学生就是成功的。或许在有的学生身上不能立即获得科技教育带来的成果,但却能让创新的种子在学生的心中慢慢生根发芽。

  曾经有一名学生在观看2008年汶川地震新闻时,有一个画面让她非常触动:因为山路不平,救援人员为了保证伤员的水平,他们在山路上调整各种姿势艰难前行。画面在她脑中久久不能退去,她就想,是否能够设计一种自平衡的担架呢?这样就能让救援者更方便地救助伤病员了。后来,她巧妙利用平行四边形的不稳定性设计了一个作品,并获得国际发明展的银奖。

  “这只是多年来获得创新奖中的一名同学,尽管这样的例子还有很多,但在学生整体中也是少数。适当创造情境,激发起更多同学的创造热情是最重要的。所以,在后来的教学中,我把汶川地震的影像资料给同学们观看,请同学们‘亲历’那样的场景,看他们有什么想法。希望可以激发出同学们的创新愿望,而不是直接告诉他们,你们的同学做了一个这样的担架,你们也试一试吧!”李作林说。

  有趣的是,后来在备课查资料的过程中,李作林发现了一个平衡担架的专利设计,“这个名字看着很眼熟,图纸也很眼熟,我把当年他们的作业又翻出来看,果然是我们班上的同学,原来,在他高中毕业后,进一步完善了这个设计,并申请了国家实用新型专利。”李老师进一步查阅资料,惊喜地看到在一个专业期刊《机械设计与制造》上也有一篇关于平衡担架的论述,这是由另一名同学在上大学之后又进一步研究发表的论文。

  “可见,我虽然做不到像汪耆年老师那样对学生产生特别深远的影响,但学生们的确从科技课上受益,让教学行为润物细无声,这就达到了科技教育的目的。”

  现在,李作林除了日常教学,更多地承担了学校对科技课程的整体设计,每一个新的实验室都要参与设计、一一把关。“学校通用技术教研组共有15位教师,他们会各自负责课程与社团,而我的工作以后应该在继续提升自己教学艺术的同时,重视管理和方向引导。”李作林说。

  坚守:郝劲峰——机器人教学十年,从一无所知到编写教材

  文/记者 白竟楠

   今年可谓是丰台五小的丰收年,今年2月,在参加北京市科协举办的第18届北京市青少年机器人竞赛中获得了VEX项目一等奖,并拿到FLL和人机大战项目的冠军;6月参加2018FIRST中国机器人大会,获得FLL项目全国一等奖……除了这些,丰台五小还在许多北京市的比赛中取得佳绩。

  

  丰台五小机器人教师郝劲峰回忆起这半年以来的比赛历程,可谓收获满满。但是,说起五小的科技教育奋斗之路,却充满艰难,郝劲峰老师作为“元老级”科技教育老师,他经历了十年来学校的科技教育从无到有的过程。

  

  精心筹划建立机器人社团

  如果问郝劲峰关于青少年机器人学习的问题,几乎没有他答不上来的。俗话说十年磨一剑,从最初创建机器人社团到现在成为学校机器人教学“元老”级教师,如今已经度过整十年。而机器人教学也成为丰台五小科技教育最主要的一门学科。

  郝劲峰2004年于北京理工大学计算机科学与技术专业本科毕业,2008年从云岗一小调入丰台五小担任信息技术课的老师。那个时候,郝劲峰就注意到自己班里有几名同学在跟随区少年宫张会芝老师学习机器人。

  “我觉得机器人很有意思,这些同学学得也很投入,所以我主动找到张老师求教,她给学生上课的时候我也会旁听,觉得这是一门对学生特别有帮助的课程。之后,把机器人引入丰台五小,作为一种社团活动开展。”郝劲峰说。

  在机器人社团创办的初期,那时的高考还较为传统,学生们以主课学习为绝对重要任务,所以机器人社团刚开办的时候阻力很大,许多家长喜欢给孩子报补课班或者艺术类课外班。“当时很难招到学生,更难招到好学生。起初,全校一共只有十名同学参加机器人社团,好在学校和老师都很重视,尽管没有专项经费和场地,但也排除困难,提供条件。不过学生的数量和质量一直不太理想,因为机器人的学习并不能让孩子获得立竿见影的进步。”

  机器人社团刚开始只有乐高机器人一个项目,随着越来越多的同学得知这个新开设的社团,加入社团的同学越来越多,直到2013年进入校本课程,机器人社团已经有四五十人的规模。

  丰台五小的机器人教学理念拥有了更加清晰的逻辑。“从普及到社团、从社团到竞赛、从竞赛到辐射……几年间的发展与推进,也让我对机器人教育有了新的认识和理解。丰台五小的机器人教育是要为每一个学生服务的,为每一个层次的学生服务的。”郝劲峰将五小的机器人教学定位为,校本课程做普及,让每一个学生都受益;社团活动做延伸,让有需求的学生有深造的条件;竞赛交流做拓展,让优秀的学生有展示交流、开阔眼界的舞台。

  

  从零探索教学体系

  丰台五小的同学们是幸运的,他们是北京市为数不多的拥有机器人校本课程的小学生;但同时,这也是郝劲峰老师面对的大挑战,因为之前从未有大规模的小学机器人校本课程,因此没有教程和教参可以使用。

  “机器人进入校本课程后最大的问题就是没有教材,只能找到一些说明类的文档或者零散的资料参考,摸着石头过河。”郝劲峰说,“当时,北京理工大学附小的梁潆老师也在做小学机器人课程,所以,我与梁老师和其他几位机器人老师一同商讨编写教程,慢慢商量出一套教学体系。”现在,这套《玩中学——乐高机器人入门》小学创客教材已经由清华大学出版社公开出版。

  教材的探索之路是充满各种困难的,郝劲峰坦言,在刚开始上机器人课的时候,常常会遇到各种各样的问题,因为无法判断一节新的内容学生的接受度如何,甚至有时感觉一节课都在“对牛弹琴”。

  郝劲峰说:“就拿机器人寻线来说,给四年级学生讲完之后,他们的接受度非常低,能够做出来并能获得成绩的只有三五个,而其他学生的反应非常迷茫。”当然,这与学生的心智成熟度有关。所以,作为一名机器人老师,郝劲峰也不得不经常研究青少年心理,以把握不同年龄段学生对新知识的接受程度。

  随着校本课程越来越成熟,机器人社团成为高水平学生的“聚集地”,只有对机器人有兴趣且成绩较好的同学才会加入社团。因此,社团也是选拔参赛团队的来源。

  “以前一直都在想尽可能地将五小的机器人做得又大又全,但在真正的运作当中,发现精力根本不可能达到,每一个项目都抓不细致,还疲于奔命。不仅教学质量无法保证,而且也会发生学生加入社团目的不纯的现象。”

  痛定思痛之后,郝劲峰老师与本校机器人教师王天威老师达成一致,要将社团做到“专而精”。规划好后,只保留FLL与VEX两个最强项目,并进行针对性强化训练,这也是五小能够在这两项比赛中取得好成绩的重要原因。

  

  不能通过突击完成比赛

  现在,郝劲峰的日常教学任务与比赛时间基本平均分配,但在他看来,比赛带来的压力更大。“带学生参加比赛的心情就像家长送孩子去参加中考、高考一样。”

  丰台五小参加比赛的学生多为六年级,这也是郝劲峰和几位机器人教师一起思考后的精心安排。“他们的机器人基本功非常扎实,因为不是通过‘突击’来完成比赛的,所以对比赛的把控和应对能力都很好。六年级的孩子能够真正消化吸收这些知识,自己处理方案、应对比赛,而不是老师做好方案学生只管练习。”郝劲峰说。

  当然,比赛是残酷的,在去年全国科协举办的第十七届中国青少年机器人竞赛FLL机器人工程挑战赛时,因为一秒之差,五小的参赛选手们与一等奖失之交臂,获得了二等奖。“也许这就是比赛魅力吧!”郝老师笑着说,“没有任何一个人能够永远站在最高的领奖台上。”

  时至今日,郝劲峰已经在丰台五小工作了整十年。他坦言,因为之前学校的机器人课程几乎都由他独自承担,寒暑假和周末还要培训参赛选手,对自己孩子的照顾还没有对自己学生的照顾多。这也是老师的“通病”,家人难免会埋怨。

  机器人(科技)教育的最终目的是教给孩子一种解决问题的思路,培养孩子积极探索、勇于拼搏、永不言败的精神。未来,郝劲峰还会在机器人教学的道路上继续前进,“学校给了我好的机会和平台,现在是回馈学校和孩子们的时候了。”

  创新:科学课怎样上更“科学”? 

  文/记者 李荔

  科学教育是提升全民科学素质的主渠道,是建设创新型国家的基础性工程。自2017年9月起,我国小学生从一年级开始上科学课,一股重视科学教育的热潮在全社会涌动。那么科技教师们的科学课应该怎么上 ?科技教师应如何启蒙学生?

  低年级重在接触和体验

   事实上,科学课进入小学课堂已经有17个年头了。2001年,依据国务院《面向21世纪教育振兴行动计划》的指导精神,我国开始了新一轮的课程改革,当时将“自然”课更名为“科学”,起始年级从一年级变为三年级。

  

  2017年初,教育部下发通知,要求秋季开学小学一年级开设科学课,每周不少于1课时。科学课与语文、数学一样,从小学一年级就开始学习。这套全新的课程体系,性质由启蒙课程改为基础课程。《国家科学教育标准》指出,“终身的科学素质始于幼年时期建立并形成的理解、态度以及价值观”。

  北京第二实验小学一年级八班40名小学生,2017年教改之后,开启了第一堂精彩有趣的科学课。“棕黄色液体倒入白色液体,会变成什么颜色?如果液体中再加入白色粉末,又会发生什么?为什么一张纸用嘴吹会往前飞,而两张纸放在脸两侧再吹,纸片反而会贴得更紧?”这些一年级小学生们目不转睛看完实验后,科技老师还让他们亲手体验了吹纸的游戏,启发学生们去探究科学游戏背后的原理。

  “这些科学实验,就是通过看一看,说一说,想一想等环节,来激发他们的科学思维能力。”北京第二实验小学科学教师马丽告诉记者,一、二年级不侧重原理性的东西,重在接触和体验。

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  课堂上的吹纸游戏

  史家小学科技馆馆长、科学教师张培华曾告诉记者,目前科学课涉及知识层面的内容较多,科学实践方面的内容相对较少,而这部分主要是靠老师自己开发。

  可喜的是,在科学实践方面,史家小学积极做了一些颇为引人关注的经典案例。比如史家小学天文社从2008年成立至今,一直都没有放弃任何一次观测的机会。今年8月21日,在美国境内出现了一次观测条件极佳的日全食。史家小学天文社部分代表就远赴万里,在美国大提顿国家森林公园内的小山上进行了成功的观测。为了让同学们有更多收获,他们还分别参观了斯坦福大学、环球影城、格里菲斯天文台,并在3个美国国家公园内参观游览。白天考察水文地质和动物植物,夜间进行天文观测。这一次,他们完美地记录下了最为完整的日食过程。

 

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  史家小学天文社学员在美国观测日全食全过程

  科学课应用问号来结束

  亲身动手,科学探究,提问反思……科学课应该怎么教?张培华认为,科学,从想象开始,用实验求证。科学课的教育,首先应以学生为本,以发展为本。

  举个最简单的例子,比如课本上要求养蟋蟀,如果所在区域根本就没有蟋蟀,那么就可以让学生饲养其他的昆虫。因为科学课的最终目的不是养蟋蟀这种动物,而是要让孩子通过养一种昆虫,去体会饲养的过程,学会认真细致的观察,进而了解昆虫一生变化的过程。

  因此对于科技教师来说,一定要跳出来,高于教材去审视科技教育。实际上,科学教育需要因地制宜,因材施教,才能把科学课设计好,进而让孩子们喜欢上科学课。

  张培华说,科学课应该做成一个面向未来的科学课,一定要适应未来的科技发展。现在科学发展日新月异,可是我们的科学课,目前还停留在讲前人成就、前人发现,而对于当今的一些科技的新进展,体现得非常不足。对于未来的畅想基本没有。

  “实际上,科学课的教学不应该是用句号来结束,而应该以问号来结尾。因为了解的东西越多,接触到的未知领域就会越多,那么就会有更多的问题要去思考。”张培华说。

  深入陪伴学生研究课题就会有收获

  科学教育没有立竿见影的效果,但从更长的时间尺度来看,它能保护孩子的好奇心,让孩子们学会热爱和坚持。

  北京市广渠门中学副校长邢颖介绍,为陪伴学生深入研究课题的内容,老师们利用休息时间与学生一同走进实验室,与课题指导老师深入交流;有些艰深的知识超出了所学领域,老师们就发动校内其他老师,甚至是有科研背景的教师家属一同为学生进行义务辅导;部分老师还自费进行相关进修,以便能给学生更多的帮助。在带领学生对接课题过程中,老师们拓展了知识领域,激发出继续深造的热情,对学校的科技工作、人才培养,是一种非常有力的支持。

  全国十佳优秀科技辅导员、北京师范大学附属实验中学科技教师刚永运把他的经验总结为:硬件上有场所、软件上有人管、方法上有人指导、做完有人认可、经验上有人传帮带,这几个方面缺一不可。

  北京市平谷中学科技教师肖强认为,北京的青少年科技教育一直走在全国前列,除了主城区各学校的重视,不少远郊区学校也在这方面下了不少工夫,给适龄的青少年学生创造了更好的参与科学实验的机会。

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  北京第二实验小学的科学课本

  “玩变革的游戏”

  科学课怎样上更“科学”?邓希贤表示,科学并不神秘,它只是日常生活工作当中的一些总结,而创新就是“玩变革的游戏”。变革的关键就是要有不一样的想法,然后去实践,再产生新的发现。以诺贝尔奖为例,很多奖项都是由一个发现启发了另外一些人一连串的新发现。实际上,科技教师们所做的科普工作,就是要打破科学的神秘感,让每个孩子都能接触到科学,并从中掌握一些创新的想法和理念。

  邓希贤说:“科学是智慧的游戏。”科学无界限,时常需要跨学科思考。比如9×5=45,5×9也等于45。那么可以说9×5就等于5×9。从数学上来讲,9×5就是五个九连续相加,倒过来5×9就是九个五连续相加,无非就是把乘法换成了加法。而放在现实生活中,还可以理解为两个家庭月收入都是45块钱,一个是九口之家在挣钱,一个是五口之家在挣钱。这就告诉我们,科学是一种智慧,就看你如何转换思维去思考。

  另外,前人得出一个结论,也并不意味着放在任何地方都不变。比如1+1等于2,自然界有什么现象?最简单的就是一个精子碰到一个卵子,变成一个受精卵,这其实是1+1等于1。那么有没有可能1+1大于2?比如化学、生物里的裂变。

  “事实上,科学技术上要创新,一定要学会玩变革的游戏,在思维多元化上下工夫。”邓希贤说,思维多元化的基础是广博的学识及对所研究事物全方位的深入理解,以及对变革与发展空间的丰富想象。

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