通過人工智能算法和神經網(wǎng)絡訓練，輸入一張礦石的圖片就能分辨出它是哪類礦石。這不是某家高科技公司開發(fā)的新產品，而是首都師范大學附屬中學幾位高中生設計的“火星基地礦物采集自動化識別及分揀系統(tǒng)”。“可能在專家眼中這不算什么，但在這個過程中我們對算法模型產生了濃厚的興趣，今后想繼續(xù)鉆研下去。”高二學生王韜智說。

這是我國加強青少年科技創(chuàng)新教育的一個縮影。如何激發(fā)青少年的科學好奇心?怎樣培養(yǎng)一批青少年科技創(chuàng)新人才?青少年科技創(chuàng)新教育還面臨哪些難題?記者日前就這些問題進行了采訪。

培養(yǎng)“創(chuàng)客”，為創(chuàng)新人才培養(yǎng)提供平臺

走進首都師范大學附屬中學的青牛創(chuàng)客空間，不由眼前一亮：600平方米的空間分成了“機器人廣場”“智控坊”“創(chuàng)想?yún)R”等子空間，3D打印機、電路板雕刻機、數(shù)控雕刻機、新型噴繪機等先進設備應有盡有。每天下午4點以后，創(chuàng)客空間就是孩子們最愛來的地方。

王韜智和同學們的很多想法，就在這里從“異想天開”變成了觸手可及的作品。

上初二時，學校組織了科技主題活動——“尋找和解決生活中的不方便”，旨在培養(yǎng)學生提出問題、研究問題、解決問題的能力。王韜智和小伙伴們開始琢磨：平常放學回家自己都得拿鑰匙開門，有時忘帶鑰匙就開不了門，還得等爸爸媽媽下班才行。能不能把機械鎖改造成智能鎖，用手機去開鎖呢?

作為學校智控社團的成員，王韜智的想法得到了社團輔導老師李玲的支持。在她的指導下，學生們用3D打印機制作了智能鎖，安裝了步進電機來控制鎖具的門栓轉動，還編寫了適用于手機APP的解鎖程序。最終，智能鎖的項目獲得了2018年青少年創(chuàng)客奧斯卡答辯展示一等獎。

在李玲看來，最欣慰的不是得獎，而是孩子們在這個過程中理解了智能控制的內涵，產生了濃厚的科學興趣，其探索精神、創(chuàng)新能力和合作意識得到不同程度的提升。

創(chuàng)客空間內擺滿了學生們的各種科創(chuàng)作品。大到模擬北斗導航原理的“北斗小衛(wèi)星”裝置，能投籃、可對抗的機器人，小到能夠監(jiān)測瓦斯?jié)舛鹊淖詣宇A警安全頭盔，學生們自己建模設計的智控八音盒……令人嘆為觀止。

首都師大附中校長沈杰介紹，學校將創(chuàng)新人才培養(yǎng)融入教育實踐，率先在中學開展創(chuàng)客教育。2016年建成的青牛創(chuàng)客空間配備了先進實用的硬件設備，為激發(fā)和提升學生的創(chuàng)新力搭建了更廣闊的平臺。

豐富課程設計，激發(fā)孩子的好奇心

培養(yǎng)和激發(fā)青少年的好奇心，不僅需要空間和平臺，還需要通過一系列豐富有趣的課程設計、科技活動等來引導創(chuàng)新。

在北京市育才學校，科技老師陳宏程把日常教學、科創(chuàng)活動有機結合起來。“根據(jù)我們在學生中進行的‘好奇心’問卷調查，孩子們最感興趣的是宇宙天體，其次是生命體。”陳宏程說，每周的科技創(chuàng)新選修課上，除了講授基本的科學知識，他還根據(jù)孩子們的興趣愛好將其分成不同的研究小組，鼓勵他們提出問題、研究問題。

“有個孩子在野外捉到知了，發(fā)現(xiàn)蟲子牢牢掛在衣服上，就對知了的‘足’產生了興趣。”陳宏程介紹，在好奇心的驅使下，當時才上五年級的學生王清石開始觀察各種昆蟲的腳，發(fā)現(xiàn)蜻蜓、蒼蠅、蝴蝶等昆蟲的足部各不相同。他還對傳統(tǒng)昆蟲足部的分類方法做了改進，寫了一篇童趣盎然的“小論文”——《昆蟲“腳”的那些事兒》。上完生物課，陳宏程還帶著孩子們走進陶然亭公園、北京自然博物館等場館，讓孩子們近距離實地觀察，親自動手做試驗，在實踐中體會科學的魅力。

在首都師大附中，一項叫做“拆客”的活動也廣受歡迎。

“其實很多人都有這樣的經歷，小時候對家里的收音機、鬧鐘等都很感興趣，特別想拆開看看里面有什么。”機器人社團輔導老師朱安琪說，“讓孩子們動手拆一拆那些廢舊電器，從了解原理開始，慢慢培養(yǎng)和激發(fā)興趣。一般把東西拆開來，學生都會感嘆‘原來這么簡單’，然后會參與更多的探索活動。”

朱安琪告訴記者，在一次社團活動中，一個外觀破損的吹風機成為大家拆解和學習的對象。孩子們一邊拆、一邊看，電熱絲的發(fā)熱原理、電機轉動的控制方法統(tǒng)統(tǒng)在玩中就學到手了。拿著拆下來的電熱絲和電機，學生們轉身就制作了一個棉花糖機。“孩子們圍在一起吃棉花糖，比吃火鍋還熱鬧。”

“我們設計‘拆客’活動，就是想通過項目式學習，讓學生在活動中學習設計理念、理論知識。”沈杰表示。據(jù)了解，首都師大附中“拆客”活動已經實現(xiàn)了系列化，“我拆我快樂”“我拆我懂得”“懂后再創(chuàng)造”“物理輕松學”等主題，極大激發(fā)了學生的創(chuàng)造熱情。

培養(yǎng)科技創(chuàng)新后備軍，還需社會各界形成合力

記者在采訪中發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)青少年科技創(chuàng)新人才，僅靠學校自身力量遠遠不夠，還需要校園內外共同推動，在硬件投入、課程設計、師資力量培養(yǎng)等方面形成合力。

據(jù)北京青少年科技中心有關項目負責人介紹，在眾多科學家的倡議和支持下，北京市科協(xié)充分利用高校資源，大力發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)有志于科學研究的優(yōu)秀青少年，建設科技人才后備梯隊。通過北京青少年科技后備人才早期培養(yǎng)計劃等平臺選拔一批中學生走進高校和科研院所的重點實驗室，促進中學與大學教育的有機銜接，建立起高校與中學聯(lián)合發(fā)現(xiàn)、培養(yǎng)青少年科技創(chuàng)新人才的有效模式。

首都師大附中入選拔尖計劃、進入清華大學醫(yī)學院的實驗室學習的高二學生袁正家在日志中寫道：“我跟著導師和學長們一起做科研，不僅學到了知識，更重要的是接觸了真正的科學，叩開了生命科學的大門。”在這個全國頂尖的實驗室里，她得到了饒子和院士、婁智勇教授等導師的細心指導。

但能在中學階段走進高校、科研院所的學生畢竟是少數(shù)，如何讓更多的學生了解科學知識，掌握科學方法，成為具備科學家潛質的青少年群體?專家表示，這其中科技教師的作用十分關鍵。我國近年來下大力氣提高全民科學素質，從2017年秋季起，小學科學課程起始年級調整為一年級，科學教育納入我國基礎教育各階段。但在一些地方，科技教師的水平參差不齊、缺少培訓，教育內容難以滿足學生的學習需求。此外，一些專職的科技老師在職稱評定等方面相對困難，也在一定程度上影響了從事科技教育的積極性。

北京青少年科技中心、北京青少年科技教育協(xié)會曾在2018年面向全市100所中小學開展了“北京市科技教師職業(yè)發(fā)展需求與科技教育現(xiàn)狀”的調查。綜合調查結果和專家建議，北京市科協(xié)確定了支持科技教師隊伍建設的主方向，以“科學思想與科學方法”為核心，推進專業(yè)化科技教師隊伍、信息化科技教育手段、前瞻性科技教育研究等三項基本建設，并與有關單位成立了北京科技教育創(chuàng)新研究院，共同探索青少年科技創(chuàng)新人才的多種培養(yǎng)模式。

中國科學院院士、中國科普作家協(xié)會理事長周忠和表示：“雖然只有很少數(shù)學生最終會走上科學探索之路，但科學作為人類主要思考方式之一，對大多數(shù)從事其他職業(yè)的人們成長也大有幫助。”期待更多各界人士行動起來，為青少年科技創(chuàng)新教育添薪助力，為國家科技創(chuàng)新人才隊伍培養(yǎng)更多后備力量。

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