如何指导青少年参与科技创新活动(XXXX重庆)

科技辅导员如何指导青少年参与科技创新活动（2013年12月27日）中国科普研究所翟立原科技辅导员指导青少年参与科技创新活动，当然要关注其获得结果的新颖性、创造性和实效性；但更重要的是关注其依据科学知识、科学精神和科学方法实施的艰苦的探究过程。这就是我们强调的：教育是培养人的活动，更是使人社会化的过程。一、科普的最终目标是形成全社会的创新能力一个国家或民族要跻身世界先进民族之林，不仅要在科学技术发展中拥有优势，更要下大力气提高国民的科学素质，增强其对现代科学技术的理解、掌握和运用能力，把科学思想、科学理念植根于民族精神，转化为全社会的创新能力。举例：美国原拟在传真机领域赶超日本到转向开发E-mail的创新思路。举例：北京国际机床劳动保护装置展销会上的创新竞争。二、科技创新后备人才要科学素质和人文素质并重创新人才首先是人，是社会合格的公民，这恰如中国汉字的“人”字。“人”字要能立住，两条腿缺一不可。这两条腿就是科学素质与人文素质。因此，要培养创新人才，就要从科学素质与人文素质两方面同时入手。举例：部分大学生创业竞赛获奖者不愿创业的心态。举例：一位创新大赛获奖者的举止令辅导教师感慨万分。三、科技辅导员如何指导青少年参与科技创新活动总体来看，科技辅导员在指导青少年参与科技创新活动过程中，应注重从科学性、教育性、创新性和安全性等诸多方面，把握方向并做好引导和指导工作。科学性举例：社会学项目中调查方法的主观性，不考虑青少年的特征。教育性举例：忽视青少年的兴趣，拔苗助长。创新性举例：存在思维定势，难以找到突破口。安全性举例：忽视活动设施及过程中可能对青少年的伤害。（一）科学创新活动中最重要的是发现和提出问题——智以择向创新人才要能够从事创造性劳动，这就恰如中国汉字的“创”。“创”字的左边是个“仓”，意味着要有大量的储备——知识基础；而右边的“立刀”，意味着要刺向正确的方向，即要有孙子兵法上所说的“智以择向”的能力。孙子兵法所说的“智以择向”，在科技创新活动中就意味着选择正确的研究方向，善于发现和提出具有探索意义的科学问题。著名科学家爱因斯坦明确指出：“提出一个问题往往比解决问题更重要。因为解决问题也许仅仅是一个数学上或实验上的技能而已，而提出新的问题，新的可能性，从新的角度去看待旧的问题，却需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。”从某种意义上可以说，科学创新始于问题，科学本质上是一种解题活动。1、对有关领域中旧观点提出新见解爱因斯坦的狭义相对论提出了物质及其运动的时间、空间相关联的相对时空观，对牛顿力学的绝对权威提出了挑战。青少年的科学探究虽然不能与那些世界级的科学伟人相提并论，但是仍然会有相当数量的学生，经过自己的研究与探索，敢于对现有的思想和观点，提出自己新的见解。例如，长期以来人们判断不锈钢材质时会借助磁铁，认为不锈钢是没有磁性的，可杭州第十四中学高二的一位女生却通过科学探究推翻了传统观念，提出不同成分的不锈钢磁性不同，用磁铁未必都能检测不锈钢，并以此成果获得23届浙江省青少年科技创新大赛一等奖。2、将分散的资料系统化并归纳出新的观点或见解在科学与技术飞速发展的时代中，中小学生获取资料的渠道非常宽广，许多中小学生在阅读浏览中，在各种媒体发布的信息中，找到能激起自己兴趣的研究题目，通过运用科学的方法将各种渠道的资料汇集、整理后归纳出自己新的观点或见解。例如，华东师范大学第二附属中学的一位学生，在分析上海独特的地理位置以及台风水灾主要影响因子的基础上，从人工智能的角度提出了一种新的台风水灾预报方法，利用人工神经网络算法来模拟人工预报员的经验，并通过计算机实现上海地区台风增水的智能预报，其预报精度不逊于目前业务应用中的人工经验预报精度，可以在预报业务实践中应用。3、经过自己的观察实践有新的发现所谓新的发现，应该是在这之前别人还没有提出过的发现或发明，其鉴定的标准是：在书刊杂志中、市场产品中、专利公报上以及各种公开的场合中都没有出现过类似的发现或发明。例如：合肥市38中学的一位学生，通过设定不同重量的食物来观察小家蚁的负重能力，从而了解到小家蚁搬运食物的最大重量，以及搬运行为上的策略。通过对专利公报和情报资料的查询后，这一新的发现获得第25届全国青少年科技创新大赛一等奖，同时被大赛授予中国科协主席奖。科技辅导员指导举例：关注生活——结合生活中的问题或实践经验进行选题科技辅导员指导青少年选题时可以多引导他们从身边的问题着手，这样能够真正引发他们的好奇心，探究问题的实质，同时生活中发现的问题也更便于青少年开展探究活动。以“应该选择居住几层楼——各层楼噪声和尘埃分布规律探索”选题为例。一位小学生发现自从家里搬进了高层新居后，楼层好坏成为家里人经常谈论的话题。住高层到底应该住几楼呢？他从自家住的8楼居室，想到研究各层楼噪声和尘埃分布情况，于看似简单的问题着手，为人们科学选择居住楼层提供了参考意见。再如，“从关门的瞬间想到”这一选题，其灵感来源于我们常去的肯德基店。一位小学生夏天在肯德基店时发现，有的顾客进了店会随手关门，有的却不会——那冷气不就白白浪费掉了吗？于是他从顾客进了店是否随手关门这一细节立题开展相关调查研究——从关门的瞬间想到大家的环保意识和社会责任感，实属难能可贵。又如，一位小学生发现亲戚从苏州带来的桔子不但放置时间长且不易霉变，吃起来也比较新鲜。通过观察，他发现秘诀在于桔子上松散地放着一些松针叶——这是为了在较长时间保持桔子鲜度并减少其霉变的民间方法。那么这种土办法真的有用吗？这位小学生从人们的实践经验着手开始了自己“松针叶可以保鲜防治桔子的霉变”的选题研究。（二）在科学创新活动中创造性思维的重要性——创新思维要使青少年了解建筑在逻辑思维基础上的非逻辑思维——创造性思维，不仅科学发现、技术发明需要创造性思维，文学、艺术的创作也需要创造性思维。创造性思维常被描述成各种相互作用的进程，包括知识、想象和评价——这3者都是必不可少的。想象在创造性思维中占有重要的地位。想象的特征是思维形象，生动活泼，自由飞翔，不时诱发出灵感和直觉。许多科学家的发现都得益于丰富的想象力。举例：想象对沃森发现脱氧核糖核酸分子“双螺旋”结构的作用。举例：科幻画创作中的想象。科技辅导员指导举例：以创新思维为本——从形象思维到逻辑思维长宁区的青少年不仅喜好摄影，更乐于对摄影中产生的各种现象进行探究：为什么画面上的太阳会产生光芒？如何使照片上产生虚化的光斑？在平面中如何显现三维效果？如何将废弃的镜头变为创新的装置？一种科学探究的学风在这些青少年中形成。在长宁少年科技指导站摄影班里，有一对双胞胎，哥哥叫孙涛，弟弟叫黄涛，在国家教育部主办的全国艺术展演摄影比赛中，黄涛获得全国一等奖，孙涛获得二等奖。他们的摄影作品双双入选赴德国展出。这对双胞胎不仅在摄影学习中取得了很好的成绩，而且在创新活动中都有不错的表现。在一次摄影实践中，老师布置大家拍摄前景虚化的效果，并将自己拍摄的照片让同学们看。孙涛尝试多次，但结果都不理想。为此，他和老师、同学反复讨论了要产生此特殊效果的必要条件是什么，设想能否通过附加镜的装置，解决光斑形成的问题。经过反复实验，孙涛的创造发明作品“多功能滤镜”终于成功了，获得上海市青少年科技创新大赛一等奖。黄涛在城隍庙拍摄时买了两个万花筒，在观察里面奇妙图案时他突然萌生设想：能否把万花筒里看到的图案拍摄下来？在老师的指导下，经过反复实验——在镜头前连接一个万花筒式的装置，通过光线的反射，形成了别具一格的拍摄效果。他的多项创造成果先后在上海市青少年科技创新大赛获奖，并被命名为上海市青少年科技希望之星。（三）青少年科学竞赛对科学创新活动的促进作用——展示交流各级各类科学竞赛为青少年展示自己的才能提供了舞台，使他们能够相互交流，相互学习，这正显示出竞赛对科学创新活动的激励作用。但也需要认识到，青少年竞赛更应重视过程的评价，重视竞赛期间的学习，而不应仅仅看重结果，看重金牌的归属。因为青少年的科学成果毕竟还是稚嫩的、不成熟的。举例：土耳其环境科研竞赛评委允许选手现场改正自己论文中的错误。举例：湖北小学生聂利在全国创新大赛中获奖是因为其敢于探究的科学精神，尽管其探究结论并未获得专家认可。（四）要鼓励青少年自己完成科学创新全过程——自主探究在科学创新活动中，要以青少年为中心，使他们自己收集信息，自己发现问题，自己进行探究，自己与他人进行交流，亲身体验科学探究的全过程。而科技教育工作者的任务则是尊重、爱护和关心每一个青少年，为他们营造良好的探究环境，指导他们应用科学的方法论，鼓励他们自主地去实践、去探索、去创新。举例：台湾中学生英特尔国际科学工程大赛获大奖项目——蜘蛛行为学研究。科技辅导员指导举例：为青少年营造自主创新的环境——年轻教师也可指导学生获得优异成果为迅速改变学校科技创新人才培养的滞后现状，激发每个学生对科学的兴趣，以及开发其创造潜能，高境三中对学生们进行了一次问卷调查：你喜欢什么？你最感兴趣的是什么？你觉得学校里可以开设什么样的活动？学生们的答案很丰富，需求明显而多样。经过一番努力，学校发动全体教职工，利用校舍建筑风格，精心打造校内科学探究园：水族生态馆、无土栽培馆、开心菜园、百草园、IPA科学探究实验室、室内外车辆模型基地、越野赛车场、公路赛车场等等，构建可供学生自主选择的探索乐园。学生们利用搭建的平台不断满足自身需求，充分发挥着自主性、能动性和创造性：蚯蚓能再生，能一条变两条吗？蜗牛的壳会随着蜗牛一起长大吗？学校水族馆内的水草能净化水质吗？薄荷的独特气味能驱赶蚊虫吗？蝴蝶的眼睛能识别几种颜色？这种需求伴随着一种质疑的精神，在学生们的脑海中日趋成熟，也在年轻教师的心中溅起一片涟漪。每年全国和上海市青少年科技创新大赛以及争创“明日科技之星”活动中，都有高境三中学生活跃的身影。在第27届全国青少年科技创新大赛中，朱芸同学的《鹿角铁皇冠和藻类组合对水质净化能力的研究》获得了科技创新项目一等奖，她还成为第一个获得全国青少年科技创新大赛最高专项奖——“中国科协主席奖”的上海初中学生。（五）在科学创新活动中注重青少年人格因素和道德观念的培养各级各类科技教育团体、学校和校外机构都应利用科学创新活动这一有效载体，传播科学思想，弘扬科学精神，倡导科学道德，促进青少年形成正确的世界观、人生观、价值观和健康的人格。我们也希望广大科学教师、科技辅导员和各级各类科技教育工作者，能够以自己良好的道德风范感染青少年，坚决反对在科技竞赛中弄虚作假的丑陋现象。举例：10万元购买“创新大赛项目”的交易。举例：德国数学会淡化国际奥数选手的选拔。举例：丁肇中发现J粒子靠的是“意志力”。科技辅导员指导举例：科技创新活动不会都是一帆风顺的——教师不可忽视对学生人格的培养纳米级的光触媒试制出来了，但效果好不好需要实践证明。记得当时已是隆冬季节，师生一起朝着位于杨浦区黄浦江畔的印染厂走去，刺骨寒风直往脖子里钻。大家竖起领子相互鼓励：“将来研究成功了一定不忘今天的艰辛。”这一课题终结后，三位学生于2002年5月，携《光触媒催化处理印染废水的探究》参加了第53届IntelISEF(英特尔国际数学、科学与工程学大奖赛)载誉归来，被悉数保送入复旦大学。带着郭爽，我们一起在双休日用双脚丈量浦东、浦西几十条大街小巷，了解上海各区盲道的现状，拍下了两百多张照片；我们一起上网查阅资料、到图书馆翻阅各国盲道建设和使用情况；我们一起到上海残联盲协拜访，到盲人家庭走访。郭爽的“构建视障者的绿色通道——上海盲道现状的调研及其对策研究”课题获得了上海市青少年科技创新大赛一等奖、全国二等奖及高校保送生资格。第二年郭爽再度研制属于工程学的“盲道信息导盲系统”，获得了上海交大“思源奖”、华师大“夏雨奖”、“国际地球女科学家协会优秀女学生奖”和教育部明天小小科学家评选二等奖，被保送入清华大学人文科学试点班。发言到此结束,谢谢大家！