3E”科技教育活动探索与实践

张旭刚，许玄玄等

摘要：实施科教兴国的战略，科技是先导，教育是基础，人才是关键。本文介绍了以学生为中心、以兴趣为导向、以创新为核心的“3E”科技教育活动的实施路径，着重探究中学科技教育活动实施途径与具体策略和方法，以期为中学科技教育活动的开展提供一种思路。

关键词：以学生为中心；3E；科技教育

引言

    科技创新能力是综合国力竞争的决定性因素，各国之间激烈的经济竞争，归根到底是人才的竞争，而科技教育是提高科技创新能力、促进人才培养的重要举措。2016年，中共中央、国务院印发了《国家创新驱动发展战略纲要》，在“建设高水平人才队伍，筑牢创新根基”这条中，明确提到“推动教育创新，改革人才培养模式，把科学精神、创新思维、创造能力和社会责任感的培养贯穿育全过程”^[1]。“为什么我们的学校总是培养不出杰出人才？”“钱学森之问”是关于中国教育事业发展的一道艰深命题，需要整个教育界乃至社会各界共同破解^[2]。从教育工作者层面，研究和推进科技教育是教育工作者应有的责任和担当；从学校层面，学校迫切需要创新科技教育，改革人才培养模式，培养创新人才和科学后备人才。基于此，北京市第十二中学钱学森学校（以下简称“钱校”）创立“3E”创意空间工作室（简称3E工作室），对以学生为中心的中学科技教育特色活动进行探究与实践，以期为中学科技教育活动的开展提供一定的参考。

1 “3E”科技教育概述

1.1 “3E”的概念

北京市第十二中学钱学森学校是一所以“钱学森”冠名的完全中学，学校致力于创建“科学中学”，制定了“科学创新、和谐发展、家国天下”的发展规划。根据学校办学思想、教育教学实际，钱校在2020年10月创立“3E”工作室，开展特色科技教育活动。“3E”是指“Enjoy、Explore以及Experimentalize”，寓意基于学生自身兴趣去探索科学真知、畅享探究历程、在“玩”中获得新知、开启创新思维。

梅汝莉教授曾对“3E”进行过解读：

第一，Enjoy包括喜欢、兴趣、爱好等内容。人要是有了兴趣就会自觉学习，主动攀登通向真理的阶梯，就会形成勇于探索、追求真理的精神，在广阔的领域里，主动开拓生活之路。

第二，Explore探索探究，指多方探求解决疑问的思想行为。探究是必要的，人类对客观事物的认识可能只有5%，有太多未知需要去探索；探索是分层次的，对个人和对客观世界的未知探索相济相成；探索是人特有的潜能，激发潜能是教育的特质。

第三，Experimentalize实践实验，为了践行或检验某种思想、理论或假设而进行的操作活动。“践行”即“知行合一”，“检验”即科学实验。

1.2 “3E”的特点

科技教育重科技创新人才的培养。目前众多学校广泛开展的STEAM教育、创客教育等无不是为了培养学生的创新能力，且是学生核心素养培养的重要抓手^[3]。STEAM教育和创客教育都强调“以学生为中心”的学习活动，但在活动本质上，STEAM教育对以科学学科为基础的探究性活动更为侧重，创客教育则更倾向于以工程学科为基础的创造性活动^[4]。而“3E”科技教育活动真正做到一切从学生个体出发，学生不用拘泥于学科基础、活动方式、内容设计、探究过程等，他们始终处于“中心”地位、“主动”地位，而不是简单的“主体”地位和相对“被动地位”。“3E”活动主题依学生个体兴趣而定，并不是由教师指定。学生根据自身兴趣，与志趣相同的同学组成探究小组进行方案设计、以问题解决及作品呈现的方式去进行自主科学探究。在探究过程中，“3E”更注重学生创意设计、学生奇思妙想的实现、学生创新意识能力的培养，而并非仅仅关注学生科技知识能力的掌握。以学生为中心、以兴趣为导向、以创新为核心是“3E”科技教育活动的主要特点，它主要表现在活动目的、活动活动方式、活动成果、活动评价等几个方面。

图1 “3E”特点

（1）活动目的自觉化

与传统的科技教育活动不同，“3E”并没有教师预先设定的教学目标或学习目标，学生不用将思维方式及行为方式禁锢在以“教学目标”为“圆心”的范围内。“3E”项目组学生始终是围绕自己设计的项目方案需求进行学习，学习目标更明确，主观需求欲望更强烈，学生为“兴趣”而学，为“创作”而学，而并不仅仅为了熟练掌握某些知识和技术。

（2）活动内容个性化

我国科学教育一直以来受传统教学模式的影响，仍以教师传授制为主要形式^[5]，往往是教师教什么，学生学什么，将学生“框”在教学内容里。虽然现在广泛开展的STEAM课程注重对科学技术的应用与创新，侧重对学生动手能力及主动参与实践的引导，但这些活动往往是对传统课程进行模式、形式上的改变，活动内容还是由教师提前设计、“主导”，而“3E”的活动内容更加自主化，内容依学生兴趣而定，学生自主设计的项目方案决定了活动的内容。

（3）活动方式个性化

    “3E”科技教育活动要求学生为创作作品或完成项目去自主学习相关科学技术知识，学生一般在教师的辅导帮助下通过网络、书籍进行自主学习。“3E”教师团队来自不同的学科背景，教师队伍甚至超过学生人数。学生可随时根据需要和学习内容自主选择辅导教师，甚至是其他小组具有该技术专长的同学，以满足学生个性需求。此外，“3E”更是聘请校外专家、邀请感兴趣的家长与学校共同促进学生创新实践能力的发展。

（4）活动成果多样化

    “3E”活动的成果可以是具体的项目作品、模型，也可以是研究性报告、论文等，每个项目小组根据方案内容、方案实施进度以及现实条件等因素提交不同形式的项目成果，比如“多功能坚果剥壳器”的原定设计方案中是要做出一个实物作品，但由于条件限制最终使用3D打印机打印出模型来阐释创意与想法。

（5）活动评价多元化

    “3E”活动采取过程性评价和总结性评价相结合的多元化的评价方式，其中过程性评价包括学生的方案记录、活动表现等内容；总结性评价包括项目完成情况、多样化的项目成果以及学生的收获与感想。在“3E”活动结束后，每位学生都需要提交一篇项目感受与收获，包括科学素养、创新意识、团队意识、挫折教育等方面。

1.3 “3E”的意义

（1）“3E”助力创新人才培养

中学阶段是青少年思维品质发展的重要时期，学校的科技教育对于学生思维发展至关重要^[6]。在科技教育过程中，学生运用创新思维能够更好地完成创新实践活动；反过来，创新实践活动的体验也进一步促进了学生思维的形成^[7]。“3E” 尊重学生身心发展规律，给学生提供合适的活动机会，把科学精神、创新思维、创造能力和社会责任感的培养贯穿活动全过程；让学生运用科学的思想去提出问题，运用所学知识解决问题；在过程中，教师给予适当的指导与支持，帮助学生在解决问题的过程中发散思维，充分培养学生的创新能力。

（2）“3E”满足特长生发展需要

面对知识经济时代的挑战和未来竞争的需要，教育必须满足学生多元智能发展的需要，注重培养学生的创新精神和实践能力，让每个学生的个性特长获得主动、生动的发展。“3E”科技教育为学生提供更多活动的机会，以学校、家庭及学校共同创造良好的环境，有效培养学生技术运用能力、协作探究能力和问题解决能力，保证学生个性发展、助力培育特长拔尖人才。在科技教育中，教师鼓励学生“奇思妙想”、“标新立异”，对于有特殊兴趣和才能的学生，教师为他们开辟更多创造性的学习途径，给予学生表现自我的机会，在实践中发展和完善学生个性，从而培养出具有个性特长的人才。

（3）“3E”促进学校科技发展

“3E”教育科技活动是根据学校自身的发展特点及办学思想自主开展的，本校以传播“爱国、奉献、求真、创新”的钱学森精神和“特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献”的航天精神为己任，致力于探索“科学研究型创新人才早期培养路径”。本校地处中国航天发祥地——东高地航天城，这里分布着中国运载火箭技术研究院、东高地科技馆等机构，拥有丰富的科技教育与人文价值观教育资源。这些优质资源为学校发展带来了得天独厚的优势，钱校充分利用区域资源，开展“3E”教育科技活动，积极与周边研究院所及教育单位开展深度长期的合作，促进学校科技教育发展。

2 “3E”科技教育实践

科技教育本身就是一种个性化实践活动，要让学生根据自己所选活动内容在实践中设计探究问题的技能和科学方法^[8]。在“3E”科技教育活动的准备阶段，学生根据兴趣自由组成活动小组进行方案设计、提出方案申请（图2），学校领导及教师团队经过评审决议方案是否通过并提出建议（图3）；对于通过的方案，学生需要查阅相关资料及技术，在教师的指导、家长的帮助下进一步完善方案；教师专家团队根据方案判断实施性，并由教师和学生双向选择组成辅导小组，每个小组可配备多名辅导教师；对于具有可行性、价值性、创新性的方案小组，在学校教师、校外专家、家长指导下进行探索学习；学习小组根据方案提交器材申请并由学校统一购买。在方案实施阶段，教师——专家——家长形成“合力”，为学生“保驾护航”；学生小组合作进行实践创作，记录每一次实践过程，并不断调试创新；小组之间在不断交流展示中进行作品或项目的改进完善；在一轮“3E”活动的最后，小组进行成果梳理以及项目汇报，每个小组成员都会对整个过程进行反思与总结。具体实施流程如图4所示。

图2 “3E”方案申请报告

图3 “3E”方案项目初审

图4 “3E”科技教育活动实施流程

3 “3E”科技教育成效

2020年10月，本校开始了基于“3E”科技教育活动的探索，活动有阶段性也有连续性。“3E”科技教育活动的开展推动了学校科技教育改革，提高了科技创新教育质量，为学生提供了更多科技创新的机会，使得学生在各类科技竞赛中取得更高水平的成果。第一届“3E”科技教育活动共实施工程类创新、生活类创新、公益类创新活动三大类十二项方案（如图5所示）。近1年来，我校学生在北京市各类科技比赛中活动中荣获一等奖16人次、二等奖13人次、三等奖21人次，6位老师获优秀辅导教师称号。

“3E”科技教育活动不仅培养了学生的科技创新能力，更发展了学生的多元智能。在“3E”中，有人收获了温暖坚定了信心，正如周锦宏同学写到，“我忘不了改实验项目时的共同努力，模拟拍摄和计算时的集思广益，以及我受到挫折时的鼓励和帮助，这些都是3E这个大家庭给我的温暖和快乐，也许结果不是那么重要，重要的是过程的种种，最美好的风景在路上，最奋斗的人在3E！”；在“3E”中，有人认识了自我明确了方向，正如王梓维同学写到，“开始之前我并没有想到会遇到如此多的困难，但也正是因为遇到了困难，我才真正意识到了自身的不足，考虑的不全面，科学研究应该葆有严谨的态度以及坚持不懈的精神，即使项目并未成功，但这也让我学习到了许多，这是一次非常有意义的活动”；在“3E”中，有人凝聚了智慧收获了友谊，王敏喆同学写到，“团结，是一个集体的宝贵灵魂。在这次创作中，我深深地体会到了这一点。我们的情谊更深厚了，我们的集体更美好了”……

图5 第一届“3E”方案

4 结语

“3E”科技教育活动是中学科技教育模式的一种新的探索，它与STEAM教育、创客教育等有所异同。“3E”、STEAM教育、创客教育都是基于项目式的学习活动，在项目过程中体现对学生创新能力与解决实际问题能力的培养。但“3E”科技教育活动真正“以学生为中心”，学生根据自己的兴趣爱好、个性特长自由设计活动内容，活动过程完全由学生“主导”，从而保证活动主体的创造活力。

“3E”是学校的一项科技教育项目，具有科技教育改革的实践意义。“3E”开展的主要目的是对中学科技教育方式方法进行新的尝试，为中学科技教育实施提供一种新的思路。通过实践与探索，以期创造有效的具体实施途径，形成中学特色科技教育活动，推动中学科技教育发展，让中学成为未来科技人才成长的沃土。

参考文献：

[1] 国务院. 中共中央 国务院印发《国家创新驱动发展战略纲要》[EB/OL]. (2016-05-19)[2021-06-22].Http://www.gov.cn/gongbao/content/2016/content_5076961.htm.

[2]姚聪莉,任保平.创新人才培养的逻辑及其大学教育转型[J].中国高等教育,2012(07):9-12.

[3]陶佳,范晨晨,张翠翠.STEAM教育助力核心素养提升的国内研究综述[J].当代教育与文化,2020,12(01):65-73.

[4]杨乐,刘丽丹.我国STEM教育研究现状及热点分析——基于CNKI核心期刊和CSSCI的可视化分析[J].中国教育信息化,2021(08):1-7.

[5]毛新玉,吴霓.我国STEM教育的研究现状与趋势——基于2010-2019年文献的可视化分析[J].安徽教育科研,2020(22):1-5+11.

[6] [7]冯碧薇.促进青少年创新思维培养的科技教育案例及策略[J].中国科技教育,2020(01):64-66.

[8]王开科.科技教育特色课程建设的探索与实践[J].广州广播电视大学学报,2016,16(06):96-100.