科技实践与探索

科技发明教育实践与探索

长清区实验小学

田忠

2011年9月

科技发明教育实践与探索

田忠 长清区实验小学

科学技术作为第一生产力，已成为推动现代化社会发展的首要动力。科技的进步改变了自然，改变了思维，促进了人类和社会的飞速发展。全面实施科教兴国战略，大力推动科技创新，是事关国家和民族振兴的大事。加强青少年科技创新教育，提高青少年的科技创新素质，是增强国家创新能力和竞争力的基础工程，科技素质的培养首先要从青少年抓起。

为此，学校于2009年的上半年在3～5年级开设科技教育课，将科技教育作为学校课程，列入了课程计划。并研究制定了《长清实验小学科技创新教育实施方案》和《长清实验小学发明教育方案》，成立了科技教育领导小组和科技教育实施小组。科技教育领导小组由潘校长亲自挂帅任组长，由姜校长任副组长，由教科室主任带领科技辅导员教师具体实施。同时聘请省级科技教育专家、中国创造学会讲师团讲师陈明泉老师来校上课，并适时指导工作，为科技创新教育创造了良好的内部和外部环境，大力地保障了科技活动正常有序地开展。

自2009年上半年全校实施科技创新教育以来，学校和科技辅导员做出了大量的工作，学校规定由3～5年级的语文老师兼任各自班的科技教育课，即本班的科技辅导员，实行级部管理负责制。由级部主任配合教科室加强对本级部科技教育课的监管工作，保证了科技教育课顺利进行。并提供相关服务，同时要求科技辅导员提前备好课。保证上课质量，教科室、教导处要对备课进行检查评价。教科室组织人员不定期抽查科技辅导员的上课情况，对不按时上课的教师给予反馈级部并在一定范围内通报批评，并将上课的情况进行登记。与期末考核挂钩，并定期公布各级部、各班级的创意登记情况，并对优秀的创意给予奖励，现已为上百项优秀创意颁发了奖状。学期授课时领导成员不定期推门听课，并适当进行指导。学期末，评选优秀科技辅导员进行表彰。同时学校还成

立了科技兴趣小组。兴趣小组由两名专职科技辅导员负责，引导科技小组成员善于思考、勤于动脑，让他们在科学的天地间遨游。培养他们从小爱科学、学科学、用科学的精神和用科学方法解决生活中、学习中实际问题的能力。

为了让学生从小受到科技氛围的熏陶，就应该优化教育能源，把科技教育理念体现在学校建设的方方面面，努力营造良好的科技教育氛围。学校以校园文化为载体，对学生进行科技、人文气氛熏陶，提高学生综合素质。在教室前面、走廊、楼梯等的地方悬挂了名人名言、名人画像、科技发明知识、方法、科技发明图片等内容，使学校的每一个地方成为科技、人文素质教育会“说话”的“墙”。通过校园科技、人文环境的营造，使学生对周围环境有正确的、科学的认识，感染到现代科技迅速发展的气息，认识到“科教兴国”这一时代的重任，培养他们热爱科学的态度和情感，激发他们投身科学的热情和志向，使校园环境成为富有吸引力的、熏心启智的无声的教科书，让学生在这优美的环境中感悟人文精神，让学生从榜样中受到鼓舞、获取力量。

学校通过科技课题研究，加强科技教育骨干教师的培养，评选优秀的科技辅导员，成立科技教育学习小组，组织老师系统学习，并带领老师们外出参观考察学习。学校组织优秀科技辅导员去历下区丁家小学学习观摩，全体老师认真听取了丁家小学曹俊玺老师讲授的《组合思维法》一课。课后与曹老师以及丁家小学的各位领导进行了深入细致的探讨交流。

在进行教学的同时，学校还组织优秀的科技辅导员进行集体备课，集思广议，为上好一节科技教育课献计献策。

科技教育不仅转变学生的思维观念，而且学转变教师的思维观念。学校统一组织老师学习，切实改变教师过去那种认为开展科技教育是科技老师的事，与学科教学、班主任工作无关的错误观念，要使教师充分意识到，在教学中，要重视知识技术、创新精神和实践能力和培养。培养学生科技素质是素质教育

的重要内容，是实施素质教育的突破口，是每一个教师义不容辞的职责。

经过一个学期的努力，我校的科技教育成果已初露锋芒。同学们参与的热情高涨，思维定势和思维观念发生了较大的转变。现在已产生学生的优秀创意几千份，其中已有三项创意已获得国家知识产权局专利证书。它们是：防止蒸汽烫手的水壶、电源极性判别器、电动钢笔刀。十五项创意已上报国家知识产权局申请国家专利，它们是：六棱组合套筒板手、国旗夹、带肥皂的橡胶手套、两用勺子（一）、两用勺子（二）、软硬两面枕头、防翻越电动门、防喷洗手盆、梳状琴、一种枕头、带放大镜的指甲刀，防止倾倒液体流淌的瓶子、多功能水杯，防掉链的自行车轮盘、防嘘手的烧水壶。

要开展丰富丰彩的科技系列活动，没有一支专业化较强，工作责任感强的师资队伍，是万万不能的，因此，必须把培养高素质的师资队伍放在首位，通过各种形式的培训活动来打造一支师德高尚，业务精良的教师群体，确保教育实效。

首先学校领导应该体现“以人为本”，充分信任和依靠全体教师，敢于给青年教师压担子，善于根据教师特长安排辅导任务，乐于采纳教师提出的合理化建议，勇于为教师成功搭建平台。其次要发挥骨干教师的“传、帮、带”作用。因为在组织学生活动中，一些教师会积累丰富的经验，掌握规范的专业知识，就可以通过师徒结对活动，让他们为“新”教师上示范课，手把手地传授辅导决窍，使新上岗的教师很快进入角色。最后要狠抓校本培训与校本研究，形成良好的成才机制和氛围，促进教师专业化成长。2009年下办年，学校设置了科技教育专职教师，实行专职科技教师负责制。现有专职科技教师两名，具体负责3～5年级的科技教育课及科技兴趣小组。同时继续聘请省级科技教育专家，中国创造学会讲师团讲师陈明泉老师来校上课并指导工作。

同时，开发特色校本课程，来拓宽科技教育渠道，彰显学校特色。根据学校的有利条件，我们在开发校本课程时，将科技发明列为必修课，编写了体现科普特色的校本教材《发明与创造》，大力开展科普教育，进一步凸显学校办学特色。本学期还制定了科技教育课题具体实施计划，组织学生开展各种形式的科技教育活动，科技活动是进行科技教育、创科技特色学校的重要途径，通过科技活动，有利于激发学生的好奇心、未知欲和探究能力，培养学生的创新精神与实践能力。在12月份举行科技教育活动《鸡蛋撞地球》比赛和开展科技发明作品比赛及展示交流会活动。

为了培养学生的科技创新思维和动手实践能力，2009年12月9日下午，长清区实验小学举办了校科技节系列活动之——“鸡蛋撞地球”比赛。本次比赛要求学生自制一个鸡蛋保护装置，将一枚生鸡蛋放置其中，然后从四楼抛下，保持鸡蛋从高空落下完整者胜出比赛，鸡蛋保护装置越轻者名次越靠前。

当天下午两点，学校爱心楼前人声鼎沸、热闹非凡，虽然天空下起了小雨，但是同学们仍热情高涨。参加比赛的62名同学已做好了充足的准备。比赛时间一到，整个场地立即热闹了起来。裁判老师一声令下，学生们按比赛顺序依次将自己制作的形态各异、别具匠心的降落装置从四楼楼道上抛落下来，每一次的下落，都激起旁观同学的阵阵欢呼和赞叹。比赛结束时，有52位同学的装置从四楼降下后仍然完好无损，最后裁判组根据装置的轻重和设计美观性、独特性评出了比赛名次及最佳设计奖和最具人气奖。

在2009年12月举行的科技发明比赛中，同学们积极参与，共收到小制作、小发明70件，总体看小制作有创意，制作物品精巧、细致、美观；小发明立意新、构思巧，实用性强。经过评委老师及专家的共同商讨，本次比赛共评出一等奖二十四件，二等奖二十五件，三等奖十一件。同时学校把获得一等奖的发明作品进行了集中展示，以次来调动学生参与的积极性。

通过举行科技活动充分锻炼了同学们动手动脑能力和创新能力，增强了同学们探索和应用科学知识的意识，也培养了同学们爱科学、学科学、用科学的习惯。

2010年5月26日（星期三）下午，学校举办的“纸桥承重”科技比赛在多媒体教室举行，科技兴趣小组的40余名同学积极参与到本次活动中来。搭纸桥比赛要求学生利用1张A4纸为主要材料，尺子、剪刀、双面胶、胶水等为辅助材料。学生只需搭建出桥面，桥的跨度达到10厘米以上，宽度达到5厘米，以纸桥承受的重量的多少来决定最后的成绩高低。比赛开始后，一会儿的功夫，一张张A4纸很快变成了一个个设计精美、结实耐用的纸桥。测评时，评委老师们对孩子们的作品格外珍惜，每次放重物的时候总是小心翼翼，在场每个同学的心也随着悬了起来，现场的气氛既紧张又热烈，不时传来阵阵欢呼，最后四年级三班的路天奇同学制作的纸桥以承重24个钩码获得第一名。 此项活动要求学生既要有足够的耐心，灵活的动手能力，又要有一定的创新思维，是学生综合素质的充分体现。通过搭纸桥比赛锻炼了学生的动手能力，发展了学生的思维，激发了他们的创新能力。对不断提高学生的科学素养，促进学生综合素质的提高有积极作用。

通过一段时间的努力，学校的科技发明教育出具特色。在2010年3月有三件发明作品参加了济南市第25届青少年科技创新大赛，有两件发明获济南市第25届青少年科技创新大赛一等奖，同时获得了参加山东省第25届青少年科技创新大赛资格，在4月份举行的山东省第25届青少年科技创新大赛中，《可以快速使报纸变成包的装置》获山东省第25届青少年科技创新大赛一等奖、《防溢水安全壶》获山东省第25届青少年科技创新大赛二等奖； 2010年4月有三件发明作品获山东省少年儿童发明奖银奖，且被山东省发明协会推选参加全国的“宋庆龄少年儿童发明奖”比赛，第七届宋庆龄少年儿童发明奖比赛由中国宋庆龄基金会、中国发明协会、中国教育学会主办，山西省科学技术协会承办及

颁奖活动于2010年7月27日至7月31日在山西太原举行，全国29个省市自治区以及香港自特别行政区、台湾的上万名中小学生参加了这一比赛活动。经过各地对优秀作品的选拔，全国共有1845件发明作品通过初评，共有201件发明作品入围全国终评。我校五年级七班的吕建楠同学的《GPS功能方向盘》和五年级二班的王振军同学的《四人象棋》获全国铜奖。

2010年5月有12件发明作品参加“第五届全国中小学劳技教育创新作品邀请赛”。其中有两件作品获全国金奖，一件作品获全国银奖，六件作品获全国铜奖。由中国教育学会、中国发明协会、中央教育科学研究所主办，中国教育学会中小学劳动技术专业委员会承办的第五届全国中小学劳技创新大赛决赛于2010年7月19日至7月22日在江苏苏州举行，从全国21个省、市、自治区1800多件作品中初选出的500余件作品参加了本次大赛的金银将角逐，此次活动经入围学生与专家评委答辩，评审和评选领导小组审定，我校杜文清、吕建楠、王振军三位同学经过紧张准备与激烈角逐，最终三项发明作品夺得两金一银的优异成绩。

2011年8月我校有12件作品参加了中华环保联合会主办的首届“环保发明大赛”， 其中有9件作品获全国一等奖，二件作品获全国二等奖，一件作品获全国三等奖。我校现已获国家发明专利100余项，正在申请国家发明专利三十多项。同时经过近一段时间的实践与研究，我校探索和总结出一套科技教育课堂教学模式，主要包括思维训练课、创造技法课、创意指导课、作品展示课。

总之，施实科技教育，不仅增强了学生爱科技、学科技、用科技的意识，而且改变了学生的思维定势和思维观念、思维习惯，促进了学生科技精神的形成，使学生的个性得到了充分的发展，同时学校办学质量也得到了全面提高。

今后学校将继续把科技创新教育作为学校工作的重心之一，打造科技创新教育特色，不断丰富科技创新教育内涵，让孩子尽情享受着科技带来的欢乐。学校在2011年的春天召开全省的科技教育现场会，增进和加强了与全省各兄弟学校之间的交流，以此来促进我校科技教育水平的不断提高。

总的来说，培养学生的创新精神是素质教育的重要内容，我校以科技发明教学为平台，全面开展实验和研究。我们在教学中倡导自主学习、合作学习与

探究学习，以学生发展为本，遵循学生的认识规律，提高学生的个体能力，注重教学的实践性与开放性，强调了创造意识与实践能力的培养，又重视合作学习与学会分享的正确导向。在研究中通过对生活资源的发掘、整理、发展、创新，结合素质教育工作，从实际出发，经过一个阶段的教学，探索出一套科学的、行之有效的工作思路和模式：

一、工作目标：

1、教师钻研教材，对教材进行创新和拓展，构建出符合小学科技发明课教学特点、适合小学学生学习活动的内容，推陈出新。

2、教师积极探索小学课科技发明的教法和学法，对课堂活动模式进行开拓。

3、培养小学生的创新精神、创造能力和动手实践能力，使其成为创新型人才。能提出创意的能力，能进行发明创造的能力，其发明作品可以申请专利。把创新能力与其他专业，行业结合，在各个领域内进行创新，对老师就是能讲创新的思维方式与数学、语文、英语等教学结合。

4、教师通过体备课、课题组活动进行交流，取长补短。

5、通过对课题组教师的培训与自学推动课题的研究。

二、工作的主要内容和措施：

1、召开课题组工作会议，布置任务，明确具体研究内容。（1）落实任务，勤于思考，勇于创造，脚踏实地、事实求实地开展研究；（2）注意第一手研究资料的保护；（3）及时整理研究资料，资料尽量电子化处理；（4）积极书写相关论文，注重成果的转化。

2、课题成员进一步明确研究方向。

3、继续加强现代教育教学理论的学习，搜集教改信息，提高研究水平。

4、各课题成员通过各种形式探索研究途径和方法，开展研讨活动。

5、要求实验教师上好每一节研究课，组织人员对实验课进行评议，对教

师应用教学媒体以及学生通过此项研究活动在知识的掌握、思维的进步、能力的发展等方面进行归纳、分析和总结。

6、加强课题学习研究，在实践过程中随时地进行预案调整，使课题学习与课堂教学、学生实际有机整合。

7、做好阶段性研究成果总结工作。

三、操作步骤

1、普及与提高相结合：分两个方面：

第一方面：对老师的普及：提高老师的创新能力，选拔创新能力强，致力于创新教育的老师从事创新教育。

第二方面：对学生的普及，让每个学生都接受创新教育。

选拔创新能力强的学生，爱护他们的兴趣，发挥他们的优势，让这些学生能够提出创意并进行发明创造，制造作品。

2、关于老师：

让每一个老师接受创新教育，拥有创新能力，希望并要求老师在他所从事的专业方面实施专业创新。

选拔创新能力强，并致力于进行开展创新教育的老师作为发明创造老师。对他们的培养一是提高创新能力，二是如何开展发明创造教学。

3、关于学生：

（1）课堂教学：

教学内容要由以传授知识为主，改变为以学生活动为主。由注重教学内容改变为注重教学活动过程。注重教学的开放性、民主性。由于科技的进步，师生收集信息的渠道是相同的，在教学活动中，师生应该站在同一平面，相互促进，在知识开发的同时，要注重培养学生信息搜集整理的能力，为提高学生动手创造制作能力打下坚实的基础。教学中要注重师生的互动，注意深入开发生

活中的各种资源，可以对现有作品进行仿制、改制，在此基础上再加以创新，创造出新作品。

（2）开展活动：

A、学生作品的展示活动：可以不定期开展，例每周一次，在班级展示，。每月一次全校展示，展示的方式一种是写成创意贴在展示板展示，一种是作成作品展示，还有介绍发明经验。

B、 小小发明家评选，每学期评选一次。

C、 参加各级发明比赛。

D、学生申请专利的数量。

4、关于课程

选择《发明与创造》作为教学用书，要求老师使用教学课件。

课时设计为一个学期，15课时。

5、专业创新与学科创新

要求各个学科老师能在自己的专业课上能够进行创新教学探索，并能写出创新的教学案例。

五、学生科技发明教育的内容

1、培养内容包括：

（1）培养学生的创新思维观念和意识，拥有自信心。

（2）教给学生进行创造发明应该了解的问题。

（3）让学生了解专利法所讲的各种专利的类型，通过专利文案的介绍，让学生正确了解创造发明，克服创造发明高不可攀的心理。

（4）学生了解发明的类型，让学生能够知道自己在发明中当前应该选择的发明类型。

（5）学生学会发明的选题方法，能够根据自己的知识现状实施发明选题。

（6）让学生学会专利检索，一方面避免重复劳动，避免盲目性问题，另一方面学会站在别人的肩膀上开展工作。

（7）让学会学会发明的步骤，能够在发明方法指导下进行发明创造。

（8）学会发明的几个工具，让学生能够将发明的思维方法与学习结合。

（9）让学生把创造发明变成爱好，能够随时发现问题，拥有创造发明的观念和意识。

（10）对学生进行理想教育，树立他们的理想意识，目标意识。

2、教学内容包括：

第一部分：

一、关于思维、观念与意识

二、学生也能发明创造

三、学生能发明些什么

四、发明创造的选题及方向

五、发明中遇到的问题及特别要求

第二部分：发明训练10法

训练之一：找缺点法：

训练之二：组合思维创造法

训练之三：联想思维法

训练之四：异想天开

训练之五：需要法

训练之六：变变法

训练之七：分解法

训练之八：逆向思维法

训练之九：借用法（移植法）

训练之十：专利法

第三部分：发明中应注意的几个问题

(一)、关于发明选题

1、剖析常见专利的类型，包括外观设计、实用新型、技术发明。

2、分析常见的发明类型和了解发明的范围

3、专利检索

(二)、发明中注意的问题

1、发明的评价标准

2、发明中注意的问题及对发明作品的认识

3、发明的最高境界及发明者的道德品质

六、科技发明教育的具体做法

1、 营造创新氛围

建立和谐的师生关系，师生、同学间相互尊重、相互激励，使学生成为教学主体；帮助学生培养乐于提出新问题，养成质疑的习惯，对学生的创新成果给予适当奖励，即使是尚未成熟的创造性设想，也要积极支持，努力保护学生创新的积极性；

2、 培养观察能力

观察是通往创造世界之门的第一步。人类通过观察自然去改造自然。让孩子开阔眼界，引导孩子融入自然，进行动态观察与比较，培养学生观世间风云、察万物瞬变的能力，可以增强其创新意识，提高其创新能力。

3、 引导发散思维

引导学生正确运用求异思维，鼓励学生遇到问题深入思考，打破常规，力求从其他角度解决问题；启迪学生逆向思维，让学生从反面去寻找解决问题的办法，思维的方向变了，就易于产生新的解决问题的方法和途径；鼓励学生多

采用求同思维，激发学生用多种方法，寻求更多的解决问题的空间，多种途径解决同一个问题。总之，教师在教学中应设计一些开放性问题，促使学生养成充分思考，独立解疑，勇于打破旧框框，自觉探究的习惯。

4、 增强自主意识

自主意识是发展创新能力的基础和前提。在平时的教学过程中，师生之间要真正做到民主与平等。老师要牢固确立学生的主体地位，要求学生做到自信、自主、自强、自励，培养学生在探索过程中知难而进、锐意进取、锲而不舍的精神，克服自卑心理和依赖思想，养成喜爱钻研，不满足于已有知识及解答的心理素质以及思考问题时力求深入、全面、慎密的习惯能力。要鼓励学生不迷信书本，不迷信教师，敢于独立思考，树立追求真理和发展真理的信心和勇气，这样就能激励学生打开思维闸门，去合理怀疑，去积极探索，去追求真知。

5、 夯实知识基础

学生创新能力的提高是建立在扎实深厚的文化知识和专业理论知识基础之上的，这是提高一个人综合素质的前提条件。要教育学生不要好高鹜远，急于求成，要刻苦学习，努力掌握"双基"，同时学校要全面理解办学思想，要扎扎实实地抓好文化课和专业课的教学。

6、 重视个性发展

培养学生的创新能力，在观念上的转变至关重要。我们的教师必须做到，不仅能够找出传统意义上的"好"学生的弱点，还能够发现所谓的"差"生的闪光点，更要允许那些奇才、怪才、偏才和狂才的存在。从社会对人才需求的多元化、多层次化视角出发，以高度的智慧和敏锐，因材施教，科学点化，正确引导，使不同层次的学生在全面发展的基础上，其个性和潜能都得到充分的发挥，这是培养学生创新精神、创新能力的重要手段。

7、 鼓励大胆想象

探索和创新的起点是置疑。也就是说，发现、发明和创新一般往往是从实践或理论研究中发现了问题，提出了问题，从而激发人们去探究问题。教师在教学中要善于抓住学生已知与未知知识间的内在联系，从学生的知识及能力的实际出发，采用多种方法引导学生通过观察、试验、分析、归纳、类比、联想，产生好奇心理，大胆想象，从而发现问题、提出问题，进而去探究问题。教师应当十分珍惜、爱护、鼓励学生的好奇心及想象力，当有的学生发现和提出含有某种创新因素的"新奇"问题的时候，教师不必忙于自己去解答，而应及时抓住这种难得的机会或苗头，因势利导，把它作为一个有意义的问题，让全体同学共同思考，这不仅极大鼓舞提出问题的个别学生，还会在学生中形成一种勇于大胆想象，喜爱独立思考的良好环境，并在这种良好环境中逐步锻炼学生善于发现问题、提出问题的本领。

8、 培养动手实践能力

无数次失败与成功的实践，可以获得创新能力。李时珍尝百草而著出世界药典《本草纲目》。居里夫人经过四年若干次的实验，才提炼了镭。要鼓励学生进行小制作、小实验、小发明、小创造活动，多给学生动手机会，推动学生创新能力的提高。

总之，施实科技教育，不仅增强了学生爱科学、学科学、用科学的意识，而且改变了学生的思维定势和思维观念，促进了学生人文精神的形成，使学生的个性得到了充分的发展，同时学校办学质量也得到了全面提高。