四川省普教科研资助金重点课题
“基于创新课程实验室的中小学创新教育研究”子课题
研 究 报 告
课题批准文号川教函[2014]446号
课题类别重点课题子课题题
课题名称创新教育活动研究
课题负责人程宗根 课题承担单位成都市天府新区新兴中学
填报日期 2016年12月15日
四川省教育科学研究所 制
2016年5月
《基于创新课程实验室的中小学创新教育研究》
子课题《创新教育活动研究》
研究报告
一、问题提出
1、创新教育现有的研究状况
自《国务院关于大力推进大众创业万众创新若干策措施的意见》【国发〔2015〕32号】提出“大众创业、万众创新”以来，中小学创新教育就成为一个热门话题，全国也出现了卓有成效和丰富多彩的研究成果。如东北师范大学黄烁的《基于创新教育的中小学教学模式研究》，对基于创新教育的教学模式特例——合作探究式教学模式，从内涵、实施条件、实施过程及局限性四个方面进行论述，提示教师在新课改背景下，应结合教学目标、教学内容、学生水平等方面采用有效教学模式，培养学生创新思维的发展, 提高学生学习兴趣；再如上海市闵行区基地附中的机器人创新实验室和数学思维创新实验室，总结了机器人校本课程建设以及科技实践活动的有益经验，探讨“机器人”创新实验室建设与实践运用的路径和方法，通过“参赛–普及–提高”的发展路径，切实培养了学生的创新意识和实践能力；又如山东省的《潍坊市中小学机器人创新教育实验研究》，通过区域推进的方法，引进先进地区的经验，在各个中小学开设机器人选修课，探索了中小学机器人教学研究的方法、途径和规律，培养了中小学生的创新精神和实践能力。这些研究，为探索中小学创新教育提供了很好的范式，学生创新能力也得到不同程度的提高，但同时也存在一些局限性。有的过于隐性，主要基于课堂，通过在学科教学中渗透创新教育来达到创新教育的目的。但似乎难见“创新”成份，学生也容易没有兴趣；另一种虽然显性，立足于科技活动，但参与面不够广，难免给人造成“作秀”的感觉。
2、学校科技创新教育面临的问题
我校以“科学、人文、创新”为办学宗旨，在创新教育中有一些经验，也取得一定的成绩。但也存在上述的局限。为借鉴其它相关学校的研究成果，我们调查了解了学生的一些真实想法，有些“生性好动”的同学对科创活动的兴趣基于立竿见影的成果的呈现（以男生为主）；而另一些同学则想在实际过程中感受点滴变化带给他们的成就感（以女生为主）。在前期的实践过程中，我们对中小学
创新教育有许多的疑惑和困难，例如，由于条件及时间的制约，创新实验室任务和目标的思考中存在着老师参与成分太重的问题。怎样让新实验室任务及目标由学生自定义，如何才能增强学生的自主参与和提高创新能力呢？虽然我们不断思考与探索实践，但一直没有很好的突破。提出本课题，是希望通过延伸学科教学内容，开展创新教育实验室活动，来让学生感知学科知识的用途，对科技创新活动产生浓厚兴趣，培养学生的创新意识和提高学生的创新能力。反过来又作用于学生对学科知识的学习。
3、提出课题是课改和学校发展的需要
结合学校现有成绩和实际情况，经过课题组成员的反复研讨和论证，我们在学科教学中渗透创新教育的基础上，把无土栽培、航模及自动化展演、机器人创新活动和科技发明等创新教育活动作为创新教育的载体，从而达到科技创新教育的目的。我们认为这是完全符合新课改教学理念的，这将为推进我校的课程改革和素质教育起到非常积极的作用。另一方面，我们也将在中小学创新教育的方法、途径等方面探索出一些新的做法和一些新的经验，如扩大学生参与面的问题，与学科教学有无冲突的问题等。同时，也一定会提出一些有待进一点思考和解决的问题，为中小学创新教育研究添砖加瓦，尽一份自己的力量。
二、核心概念界定
1、创新教育：就是以培养学生创新精神和创新能力为基本价值取向的教育。其目的是培养学生的科学精神和科学态度，掌握一些基础的创新技能，为他们的后续发展奠定坚实的基础。其核心是在普及九年义务教育的基础上，在全面实施素质教育的过程中，为迎接知识经济时代的挑战，着重研究与解决在基础教育领域如何培养中小学生的创新意识、创新精神和创新能力的问题。
2、创新教育活动：是指符合学校现状和实际的创新教育专题活动，主要包括无土栽培、航模及机器人创新活动、科技制作与发明、科技小论文和科幻画等适宜初中学生的教育活动。
三、研究综述
目前，国内创新教育研究已开展有很多，但此类研究还大多以学科内容为研究载体，大多是以结合学科内容而提出的。如数学教育中如何发展学生的创新思维研究、在语文教学中开展创新教育等。还很少提及有以专门的创新课程。近几年，在国内发达地区陆续有学校建立起创新课程实验室，开始了对创新教育的
专门课程教育尝试。但这也大多在一些高校内进行，在义务教育阶段内比较少见，尤其是在作为内地的四川省内更是一个新的开始与尝试。创新课程实验室有的以绿色环保为题材的，也有一些开展起以“城市小菜农”实验室为名的城乡体验实验室，这些创新实验室都以当前所热门的新能源、生命科学、学生品德形成等相关题材而进行，也具有相应的创新教育所要求体现的跨学科、跨地域、兴趣性等“综合性”，也能极大地培养学生的创新思维与创新能力。
首先，本课题是在初中阶段就建立起专门的创新课程实验室，并以此来展开研究。总课题提出从中小阶段就开展课程方式研究，这本身就是首创，而创新实验室的建设又为研究提供了基础的物质硬件保障。
其次，课题组的在结合总课题组的要求是，也提出了结合学校实际的其他创新教育活动。一方面丰富了活动的内容和形式，另一方面又可以满足更多学生的兴趣和爱好，激发他们的创新积极性。
在两年多的研究活中，课题组结合学校实际，除以班级授课教学的教学形式，以机器人教学为载体，培养学生的创新素养和能力外，还开发了无土栽培、电子制作、航模、科幻画、科技小论文、水科技等系列创新教育活动。教师们每天都感觉自己要学的太多，而又每天总收获很大。可以说每个成员都感觉是累并快乐着，辛苦并收获着。
四、本课题研究意义
1、 有利于学校学生创新能力及综合能力的提升，全面落实素质教育。 我校已开展了机器人教学已近三年。开展创新教育活动研究，有利于培养学生的创新思维、提高学生的创新能力，还有利于学生的全方位成长。同时，机器人教学、无土栽培、电子制作、科幻画、科技小论文等能满足不同学生的喜好，更有益于促进全体学生主动学习，同时在学习过程中伴随着知识、能力、情感的全面发展，有利于综合能力的提升，全面落实素质教育。
2、通过以机器人创新实验室的建立，并在管理与教育过程中，以机器人为平台的创新教育理念引入学校，进行机器人教学与实践活动的研究，促进教师借助创新教育教学研究为契机，积极探索开展机器人教育的模式、规律和方法，实施教学评价与反思，增强教师本身的创新意识与研究能力。
3、有利于师生创新能力的培养，提升学校知名度。开展各类创新教育活动，
是学校课题研究的重要组成部分之一，它与其它研究相结合，成为课程改革的有效手段之一，其有力开展必然推进学校课程改革，同时必然促进师生创新能力的培养，伴随这一系列的成功，必须提升学校的知名度与办学品味，进一步扩大学校的影响。
4、有利于加强创新教育研究交流，为其他学科提供改革经验，加强兄弟学校之间的相互交流。通过对本课题的研究，进一步探讨创新教育，总结开展创新教育的实践经验，丰富相关理论。同时作为素质教育的一部分，本课题总结的经验也必然能指导借鉴应用于其他学科，共同促进其他学科改革的深化。同时，我们在研究过程中，按时完成总课题组分配任务，也不可避免地会向其他兄弟学校的共同探讨交流，扩大了与同仁间的交流，带进更多的先进理念与方法，促进区域间或区域内的教育的交流与发展。
五、研究目标
通过为期约两年的一系列创新教育活动的开展，大幅提高我校学生的创新意识、创新精神和创新能力，为学生继续发展奠定坚实的基础。获得一批有一定影响力的成果，出现一批比较突出的创新人才，锻炼培养一批具有较强创新教育能力的教师，形成学校科技创新的新特色。
六、研究内容
1、探索初中学校创新教育活动的内容和形式；
2、探索初中学校创新教育活动的组织与管理。
七、研究方法
2、研究方法
（1）文献研究法：课题组通过收集、学习和查阅相关文献，掌握创新教育的基本知识和操作要领，制定出规范的活动方案，再在活动中不断修订和完善。
（2）行动研究法：我们将在省教科所总课题组专家们的指导下，去开展研究工作，解决研究中可能出现的问题，从而不断地研究的理论水平，提升教师的实践能力，发展教师的专业水平。我们不囿于某一种理论知识，而主动容纳和利用有利于解决实践问题、提高行动质量的经验、知识、方法、技术和理论，特别重视参与研究教师对问题的认识、感受和经验。
八、研究措施和活动
1、学校成立创新教育活动教研组，由李侨老师任组长，专门负责创新教育活动的一切事宜。组内分工明确：无土栽培（熊艳）、航模及自动化展演（罗世辉）、机器人创新活动（李侨）、科技发明（蔡玉超）、科技论文（李勇军）、科幻画（李波）。
2、搜寻有关资料，并编订成册，定期研讨学习制度。
3、到其他学校进行学习交流。
4、针对不同活动采取不同的措施和方法：
（1）无土栽培：无土栽培因条件和对环境的要求较高，为此在开始之初，为了便于实验器材及实验现场的管理和记录实验数据，无土栽培实验小组将主要实施场地选择在生物实验室、化学实验室和实验准备室，后来在具体操作过程中，发现一方面因实验室本身的器材较多，学生参与度就大打折扣，也更不利于在学生中宣传和让更多的学生参与这一实践活动；另一方面，受植物本身生长的需注，在实验室里光照面和光照时长等因素同样制约着实验的准确性。基于此点，实验小组将实验基地建设到了学校办公大楼的顶楼屋顶上，这样一来解决了植物生长的自然化的问题，品种也多样化了，为了解决推广与普及，让更多的学生参与其中，实验小组将无土栽培分散到各个班级中，由班级推荐对这一实践活动感兴趣的同学到学校“无土栽培实验基地”领取相关实验器材，到班级中自行观察培育，同时也对更多的同学起到了宣传推广的作用。
（2）航模：航模实验小组则是想通过学生在实践活动中感受课本所学知识在课外的实践体验，让学生对自然科学只呈现的知识有更深层次的体会。实验小组主要通过航模的制作或组装感受其动力原理，并通过这些原理来修正航模的运动轨迹。自动化创新设计则是通过学生通过自主选择器材，设计机关及完成通关的一个展演过程，其思路源于成都市科技局创意机器人活动。因为这项活动的完成方式不限，取材不限，给学生自主的空间更大，达成任务途径更多，所以在学生中很受欢迎，参与面和普及性明显也比较理想，也是学校科技活动月展演的亮点。
（3）机器人：一是按照总课题组的要求开设机器人教学课程，一是开展不同的机器人比赛培训和训练。机器人小组其实验平台相对较为固定和单一，为了更多更好的宣传、推广机器人控制的相关知识，将原本复杂的任务简单化，如设计机器人达到指定区域（忽略判断），寻线后达到指定区域，寻线达到指定区域后原路返回到起始区域，最后再将任务升级到寻线到达交叉路口经过判断后达到
指定任务区域等，让整个实践过程有层次性，也让学生通过每次任务的达成和进一步任务的思考达到对机器人实践活动的兴趣的提升。
（4）水科技：每年都开展节水装置和雨水收集装置校内比赛，先由各班级自己比，宣出优秀作品进行有针对性的培训开展在校内比，然后选出3件优秀设计作为学校未出参赛的种子队，再次进行培训，再推出一支队伍参加上级比赛。
（5）其他活动：结合国家和省市区的有关科技创新比赛开展相应的活动。如科技发明、科技论文、科幻画等。
九、研究取得的成果
1、初步形成了对创新教育的基本认识
（1）初中的创新教育目标定位问题。初中教育的重要目标之一就是“培养学生掌握必要的文化科学技术知识和基本技能，具有一定的自学能力、动手操作能力，初步具有实事求是的科学态度，掌握一些简单的科学方法。”我们认为，创新教育就是动手操作能力、实事求是的科学态度和科学方法。因此我们把我校创新教育活动的目的这样定位：通过在校三年的教育活动，使学生萌发初步的创新意识，具有一定的创新精神，创新思维和创新能力得到进一步的发展，掌握一定的科学方法和科学技能，为后续发展奠定良好的基础。
（2）创新教育活动应遵循主体题性原则和实践性原则。即是要求所有创新教育活动都应该以学生为主体，尊重学生，信任学生，不能由教师包办代替。追求学生的体验和亲自操作，哪怕是牺牲一点比赛成绩或让效果看起来不那么完美也在所不惜。创新教育的目标学生是主体，活动过程中学生是主体，得到收获的学生也是主体。另一方面，无论是创新教育的教学，学生的学习和动手操作，都要坚持实践第一的原则，不能把创新教育作为另外一门学科课程。学生通过活动的体验，感知和操作，逐步形成创新的意识，提高创新的能力，养成科学的素养，习得他们可能受益一生的习惯和思考问题的方法，而不是传授这些知识或技能。
（3）改变了我们最初对创新教育的片面理解。刚开始时，我们认为创新教育活动就是开展一系列丰富的科创、竞赛活动，拿点证书奖状之类就达成了，通过总课题组的培训和自我感悟，我们逐渐明白，创新教育活动不是在教学之外增加的一个项目。创新教育是围绕初中教育目标和创新教育目标，具有独特的方法、内容和形式的教育活动，与学校其他教育活动是一脉相承的，是学校素质教育的
丰富和发展，富有明显的时代特色和积极意义。
2、创建了“1课+2特+n赛”的创新教育活动体系
“1课”是指我校的机器人教育活动课。我校七年级全部和八年级三个兴趣小组，每周都开设一节机器人教育活动课。课程有专人负责，制定教学计划，并以总课题组提供的教材为蓝本实施教学。一年大约有30学时，可以使我校学生基本具有机器人搭建和编程的基础，激发学生进一步探究机器人这个时代特色的兴趣，甚至成为爱好。从中我们可以选拔兴趣浓厚，有发展潜力的学生，进行更进一步的培训，代表学校参加
“2特”是指我校的两项创新教育传统和特色项目：水科技和无土栽培。（1）课题组由本地较为缺水引入活动，指导学生利用所学学科知识，自制装置收集雨水用于无土栽培种植；自制生活用水循环系统装置节约水资源。其目的是培养学生爱护和保护环境，激发学生的创新意识和动手操作能力。在两年多的时间里，学生利用废旧材料等原料，自制了许多的收集雨水装置和生活用水循环、净化装置，非常有创意，学生作品参加四川省美境行动和国家美境行动比赛都获得了优异的成绩。每年我们还组织学生带上作品，到新兴镇街上进行展示和宣传，得到当地政府的表彰。他们带着自己的作品在街头宣传的画面，至今还成为人们的美谈。（2）针对本地农村焚烧秸秆的现象，由生物和化学教师组织开展了这项活动。主要进行花卉多肉植物培育和草莓等水果种植。浇灌用水就使用学生的雨水收集装置。实验中，我们让学生学习无土栽培的相关知识以及所栽种植物的生长特性。并由他们自己动手进行全过程操作。要求对每一种植物都开展实验，什么温度、湿度、基料、施肥等等，都由学生观察记录，得出结论。最后，学生们将这些盆栽用于装点校园和教师办公室、学生教室等。学生的创意受到了师生和家长、上级专家和领导的好评。
“n 赛”泛指受到邀请的各级各类创新教育成果比赛。现在基本形成传统，主要包括有：市区组织的科技制作（发明）赛、国家省市组织的机器人类比赛、市区组织的科幻画及科技小论文赛、市区组织的航模类比赛、国家和省组织的美境行动赛等等。这些比赛获历时半月，或历时三五个月。课题组通多对活动的组织、报名、培训、制作或撰写、指导修正、参赛、总结反思、成果展示等，来培养和锻炼学生。我们认为这些活动本身就是一个课程，对提高学生的创新素养、
创新能力、动手操作能力、过硬的心理素质、科技素养和科学精神都具有很好的促进作用。
十、研究取得的效益
1、创新教育校园文化建设基本成型
在课题研究过程中我们逐步创建了学校较浓厚的创新科技氛围。（1）主题及标志性装饰，由学生创意、用废旧电脑制作的机器人和中国地图。（2）太阳能喷泉和4组风能和太阳能互补照明系统。（3）创新实验室、阳光房、无土栽培实验室及雨水收集和利用系统和节水系统。（4）每月科创之星展示橱窗等。可以说，每一位进入校园的人，都能感受到一种浓浓的创新气氛和对科学的向往和冲动。学校的每一位学生、每一位教师都知道我校的创新教育活动，家长也对此多有了解，非常支持创新教育活动的开展。
2、学生在各级各类赛事中取得优良成绩
自开展创新教育活动以来，我校共参加各级各类创新比赛20多项，学生获奖550多人次，几乎达到每个学生1人次。例如：机器人项目，在四川第8届中小学网络系列活动“机器人创新项目课题竞赛”获得了两个二等奖、两个三等奖；在成都市中小学生机器人比赛中获得初中组第一名，并代表四川省参加全国比赛获得全国第十三名；在世界教育机器人（中国赛区）西南地区公开赛中获得亚军。水科技项目先后获得四川美境行动一等奖和全国二等奖。电子制作方面如：2015全国（成都赛区）电子制作赛中获得了四个一等奖、五个二等奖、三个三等奖。成都市第31届青少年科技比赛中获得2个一等奖、5个二等奖、14个三等奖。在第18届青少年科普知识竞赛中获得4个一等奖、奖7个二等、11个三等奖。在航模类比赛中，我们还作为主办方，成功承办了天府新区2015年航海模型比赛。这些活动，充分显示了我校学生接受创新教育所取得的成绩，也证明了他们创新素养和创新能力的提高。
3、师生成长、学校发展
在学生成长的同时，教师也在成长，两年多里，教师获奖26人次，有的是优秀指导教师，有的是天府新区科技活动导师，李侨老师还在总课题组发言交流，并获得奖励。学校也先后获得了“成都市青少年科技活动基点学校”、“成都市环境友好学校”、“天府新区节水型学校”、“天府新区科创特色基地项目学校”等荣誉，科创活动的突出表现也得到了兄弟学校、上级领导和专家的肯定，为学校赢得了很好的声誉。
师生成长的同时，学校工作特色逐渐显现。不仅创新教育取得成绩，甚至有些学生因为参与创新教育活动转而对学科学习产生了兴趣和动力，提高了学业成绩。创新活动成绩的取得让学生的荣誉感增强，把学生的精力集中在有益的活动中，提升了学校德育的效果。
另一方面，我校的创新教育活动已经开展多年，但课题立项以来，这两年是发展最快的，取得成效最显著的一年。从学生参与面、科技活动的数量质量、取得的成绩等都获得了良好的教育效益和社会效果，使我校的创新教育有了具体的载体和目标，不再空洞。从克服困难来讲；我们通过近两年不懈努力得了到天府新区教体处和总课题组的支持，配备了创新实验室及设备设施；通过参与各类培训，基本解决了各类活动师资的问题；通过节约增加了科技教育的投入；通过组建科技教育教研组来处理好了科技教育的管理机制问题。而且，创新教育活动本身也具有创新点：如学校机器人比赛和学校创新活动的管理机制的建立、结合农村学校的实际开展创新教育的途径方法等。
十一、存在的问题分析与讨论
1、创新课程实验室的机器人器材设备设施无明确的标准，品牌和型号多，而价格高，更新快，而总课题组的编写教材更新慢。而且器材损坏、淘汰问题比较严重，补充和更替费用较高，对更宽范围地开展教学有一定压力，导致课程教材使用情况不够理想。
2、专业教师的培养与培训是个难题。创新教育，要求教师的素质与能力更高，而目前缺少一套系列地培养和培训教师的有效措施与手段。以老带新，个别逐步培养的形式，还不能适应和满足实际需要。
3、创新教育的效果评价还没有科学、准确评价体系。创新能力的培养不是一朝一夕能实现的，而且对学生的创造力、创新思维、创新精神，也难以找到一套标准的评估准则，只能停留于作出感性的评判。
4、创新教育活动，特别是比赛活动较多，有时显得很杂乱无章，它们与创新教育的内在联系还没有理得很清楚，需要进一步整合和思考。
5、课题管理缺乏延续性，有时紧有时松，这与学校工作特色有一定关系，但与研究计划的制定也有直接联系。课题资料的收集、整理还需加强。
十二、参考文献
1. 东北师范大学，黄烁. 基于创新教育的中小学教学模式研究[D]，2010
2．教育部，国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010——2020）[M] 北京：中国法制出版社，2010
3．崔世钢. 李春华. 郝立果. 郑桐，发展机器人教育培养综合型创新人才的研究与实践,[J]天津：《天津工程师范学院学报》 2005年04期