导语

  

内容提要

  

    本书立足教育数字化转型背景，紧扣中小学数字素养与创新能力培养目标，系统梳理了松山湖实验中学多年构建梯度化、体系化科创教育课程的实践成果。全书分为上下两篇，上篇从课程建设维度，阐释数字化背景下科创教育面临的机遇挑战，详解素养导向的课程目标设计、内容开发路径，介绍“三层三阶”课程与“四路径”实施模式，以及覆盖课程、学生、作品的多元评价体系；下篇聚焦落地实践，呈现激光智造、AI机器人、物联网、编程、人工智能等多领域的鲜活教学案例，兼具理论指导性与实操参考性。本书为中小学搭建校本科创课程体系提供可复用的范式，对一线教师开展科创教学、提升学生综合创新能力具有较强的借鉴价值，也为探索面向数字素养培育的科创教育落地路径提供了有益参考。

    张清泉，东莞市松山湖实验中学高级教师，科创信息中心主任，教导处副主任，负责教育科研、科技教育和信息化相关工作。松山湖名师，松山湖教育管理精英，东莞市教学能手，东莞市学科带头人，东莞市名师工作室主持人，广东省中小学“百千万人才培养工程”智能名师培养对象（考核结果为优秀），广东省中小学智慧教育应用名师团负责人，广东省科技教育名师工作室主持人，全省十佳优秀科技辅导员，中国STEM教育十佳优秀种子教师（中国教育科学研究院颁）。东莞信息技术教研会常务理事，东莞市青少年科技教育协会理事，广东教育学会科技教育专委会理事；广东省中小学教师信息技术能力提升工程2.0入库专家，省级中小学教师发展中心培训专家。近30次获评市级或以上科技活动优秀指导老师（辅导员）；国际级科技活动冠军教练。参编市级科创教材5本，省级科创教材4本，参编省级信息科技教材2本，主编科创教材1本。主持完成省级课题3项，参与完成省级以上课题5项，主持的成果获市一等奖。

上篇 科创教育课程建设
  第一章 科创教育课程设计概述
    第一节 新时代数字化背景下的机遇与挑战
    第二节 科创教育课程建设的本质、问题与解决策略
  第二章 科创教育课程设计
    第一节 素养导向下科创教育课程目标设计
    第二节 科创教育课程内容开发
  第三章 科创教育课程实施
    第一节 “三层三阶”课程与“四路径”实施
    第二节 思维萌发—项目设计—创意物化的实施过程
  第四章 科创教育课程评价
    第一节 科创教育课程评价的特点和原则
    第二节 对课程的评价：提升教师课程设计实施能力
    第三节 对学生的评价：促进学生全面发展
    第四节 对成果或作品的评价：促进师生数字素养提升
下篇 科创教育课程实践
  第五章 科创教育课程教学案例
    第一节 激光切割机设计与智造案例
      粤讲粤精彩——激光切割制作广东文化宣传徽章
    第二节 机器人AI课例
      太空守卫者——3D人工智能创新创意国防挑战项目
    第三节 物联网创意设计案例
      基于物联网的创意设计与制作
    第四节 计算思维编程课例
      飞花令——for循环
      智能测温——Python分支结构
    第五节 科创人工智能课程案例
      基于体验与创新的人工智能教育——以“探秘机器学习中神经网络的游戏设计”一课为例
      火眼金睛——初探人脸识别
      基于YOLOv5的机器视觉AI机械臂教具
    第六节 科学论文综合案例
      绿色传递，共享低碳
    第七节 跨学科视域下的科创项目方案设计
      设计制作空气质量检测仪
致谢
后记

前言

  

    科创课程是培养学生数字素养和创新能力的重要载体
    全面提升社会主义建设者和接班人的数字素养与技能，是教育数字化转型的根本目标。全球数字教育发展指数（Global Digital Education Development Index, GDEI）显示，包括学生在内的全民数字素养提升是数字教育的核心追求。中央网络安全和信息化委员会发布的《提升全民数字素养与技能行动纲要》中提出，要提升学校数字教育水平，将数字素养培育相关教育内容纳入中小学教育教学活动。学校是培养学生数字素养的主阵地，承担着提升学生数字素养水平的主体责任。因而，如何从学校教育、课程设计建构等层面出发，直面时代发展需求，培养具有良好数字素养的时代新人，是当代教育人不可回避、必须思考的问题。松山湖实验中学自办学以来，一直潜心构建特色化的科创教育课程，迄今已形成了“全员必修—校本选修—社团活动”三种类别的梯度式、体系化的科创教育课程。依托成熟的科创教育课程体系，锚定数字素养培养，重组构建优化学生数字素养培养校本路径，产出面向数字素养培养的科创项目课程，在一定程度上将有助于切实提升学生的数字素养水平，也将有助于为业界同行提供一定的课程范式，具有一定的推广应用价值和学术价值。
    本书介绍了科创课程的目标和内容设计、实施与评价，旨在培养学生的创新能力。科创课程基于研究和项目化，旨在培养学生发现问题、提出问题并解决问题的能力。学生在教师的指导下，运用多学科知识，通过项目探究，提升综合分析能力。课程强调项目式学习与工程设计思想，通过实践探索，提升学生解决问题的能力。评价关注创新能力，重视过程性评价和表现性评价。展示环节能够培养学生的批判性思维和创造力，打破传统界限，增强他们的问题解决和学科迁移能力。科创课程对培养高素质人才具有重要意义，为培养复合型人才奠定基础。
    在实施科创课程的过程中，教师需要扮演多重角色，既是知识的传授者，也是学习的引导者和促进者。教师需要引导学生主动探索、积极思考，鼓励他们勇于尝试、不怕失败。同时，教师还需要关注学生的学习过程，及时给予反馈和指导，帮助学生发现自己的不足并督促他们努力改进。
    为了更好地实施科创课程，学校需要构建支持性的学习环境，包括提供丰富的学习资源、配备必要的教学设备、组织多样化的学习活动等。此外，学校还需要加强师资培训，提升教师的科创教学能力和素养，确保他们能够有效地引导学生开展科技创新项目学习，特别是人工智能项目的学习实践。
    在评价科创课程时，我们不仅要关注学生的学习成果，更要关注他们的学习过程和学习体验。我们结合最新数字素养和创新素养培养框架、体系来评估学生的数字素养和创新能力的提升情况，通过评价反馈，我们修订和迭代科创课程的目标和内容。通过过程性评价和表现性评价相结合的方式，我们可以更全面地了解学生的学习情况和发展水平。同时，我们还需要鼓励学生进行自我反思和同伴评价，帮助他们更好地认识自己、提升自己。当然我们也在不断优化科创教育课程和体系，希望在不断优化和迭代的分层科技教育课程体系中，培养出未来科技创新的种子。
    展望未来，随着创新教育的不断发展和普及，我们期待看到更多学校将科技创新特别是人工智能课程纳入课程体系。同时，我们也希望看到更多的教师能够投身于科创教育事业中，为培养具有创新精神和实践能力的高素质人才贡献自己的力量。