高中信息技術課堂助力科技創新素養提升

［摘要］ 科技創新素養是科技創新能力的基礎，在推動科技創新上起著重要作用。新時代背景下，培養青少年的科技創新素養是當今社會對教育的要求，教師應從多學科多角度出發，多方面培養學生的科技創新素養；通過發揮信息技術學科的特色與優勢，探討高中信息技術課堂上滲透科技創新素養培育的有效策略，助力科技創新人才培養。

［關鍵詞］ 高中信息技術；科技創新素養；科技創新人才

國家的發展離不開科技創新，科技強國，綜合國力的競爭歸根結底在于拔尖創新人才的競爭。高中生作為科技創新人才的后備軍，知識儲備較為豐富，思維活躍，認知能力逐漸成熟，邏輯思維和創新思維等高階思維快速發展。因此，高中階段要更注重培養科技創新人才。科技創新素養是科技創新人才必備的素質，高中教學要注重科技創新素養的培養，從多學科、多角度出發，探索并實施相應的教學策略，助力科技創新人才的培養。信息技術學科兼具綜合性和實踐性的特點，教師應充分發揮優勢，高度重視科技創新素養培養。

一、高中生科技創新素養的內涵

科技創新是提升國家核心競爭力的必由之路，國家高度重視科技創新人才的培養。關于青少年科技創新素養，目前并無明確的定義。學者胡衛平對科技創新素質進行了闡述，認為科技創新人才所具備的素質稱為科技創新素質，主要包括學習動機與能力、知識的深度理解、批判性思維等基礎素質，以及創造性思維和創造性人格等核心素質；指出青少年時期是一個人科技創新素質發展的關鍵期。學者姬廣敏也指出，青少年科技創新能力是一種有著獨特的人格特質、認知處理風格和實踐技能特點，包括創造力、實踐能力、批判性思維能力在內的綜合能力。學者王臣通過研究得出，青少年科技創新能力包含靈感思維、直覺思維、聯想思維、發散思維、批判思維、合作交流、信息檢索、實驗技能、實踐技能等能力構成要素。綜上所述，筆者認為，高中生科技創新素養是具備批判性思維、創造性思維、創新實踐能力、科技創新意識，以及其他有助于實現科技創新的個人品質等。批判性思維是指靈活應用已有知識和經驗，用理性對問題進行假設，善于質疑并在反思的基礎上進行分析與推理的思維能力。創造性思維是學生能獨立思考，不墨守成規，表現為創造性地提出問題和創造性地解決問題。創新實踐能力主要是學生能夠在新科技知識的基礎上，利用創新思維進行實踐和探索所展現的能力。科技創新意識主要指學生能夠認識到科技創新無處不在，且在影響著自己的學習與生活。其他個人品質包括較強的學習動機、創新精神等。其中，創新精神主要包括好奇心、求知欲、樂于發現并加以革新的精神。

二、在信息技術課程中培養科技創新素養

高中新課程改革要求發展素質教育，各學科緊緊圍繞培養學科核心素養，注重培養學生解決問題的能力，培養學生的創造性思維。新課改強調在常態化的學科教學中積極開展創新實踐活動，開發創造性思維，以培養青少年科技創新素養和能力。在學科教學中，科技教育活動與學科教學相輔相成，教師應在平時的日常教學中充分挖掘教材中的科技教育因素，有目的、有計劃地結合科技教育組織學科教學活動，提高學生的科技文化素養。

信息技術學科具有綜合性、實踐性、工具性、基礎性等學科特性，對提升學生的實踐能力、操作能力和邏輯思維能力都有所幫助，是培養科技創新素養的課堂教學陣地之一。普通高中信息技術課程標準（2017年版2020年修訂）（以下簡稱“新課標”）強調問題解決，倡導運用信息技術進行創新實踐，鼓勵學生將所學的信息技術積極地應用到生產、生活乃至信息技術革新等各項實踐活動中去，在實踐中創新，在創新中實踐。信息技術教育，能夠喚醒學生的創造能力，為學生的科技創新構建新平臺。因此，教師應全面貫徹新課標，充分發揮學科優勢，在高中信息技術課程中培養科技創新素養。

三、高中信息技術課堂滲透科技創新素養的路徑

基于新課標，結合新教材，努力挖掘科技創新元素，助力科技創新素養的培養。筆者認為，在信息技術課堂教學中，可從以下四個方面提升高中生的科技創新素養，著重培養批判性思維、創造性思維、創新實踐能力、科技創新意識與創新精神等。

1.以問題解決為導向

以問題解決為導向是培養科技創新素養的有效方法，這種方法強調解決實際問題的能力。創新往往來自解決實際問題的過程，在問題解決的過程中需要學生不斷地思考、探索、實踐，從而提高創新思維和創新意識。在信息技術課程中，新課標倡導的項目式教學就是以問題解決為導向，通過具體的問題情境，以學習者為中心，將知識建構、技能培養與思維發展融入運用數字化工具解決問題和完成任務的過程中。教師應利用項目式教學的優點，以問題解決為導向，促進科技創新素養的培養。具體實施過程中，創設實際問題情境，激活學生的內在動機，帶動好奇心與求知欲，引導學生利用信息技術手段去分析和解決問題，鼓勵學生提出問題，并引導他們通過搜索、篩選、整理信息等科技手段，解決問題和創新實踐，從而提高其科技創新素養。

高中信息技術課程上，有些章節內容理論性較強或純理論，教師往往只生硬地講解，而忽略了問題的創設。筆者認為，針對這類型的內容，可以通過巧妙導入問題來避免理論的枯燥性。如必修1的“數據、信息與知識”模塊，課標要求在具體感知數據與信息的基礎上，描述數據與信息的特征，理解數據、信息與知識之間的相互關系，認識數據對人們日常生活的影響。教學中，教師除了讓學生列舉生活中相關的例子來感知數據信息和知識之間的關系外，還可以設計問題讓學生探索如何更好地利用數據信息和智慧來解決該問題，在調動學生積極性的同時，培養其創造性解決問題的能力。總的來說，以問題解決為導向的教學方法，能有效促進學生科技創新素養的提升，幫助學生更好地應對現實問題，為未來進行科技創新打下堅實基礎。

2.用新科技知識豐富教材

教材是教師教學的主要依據。但教師要客觀地對待教材，對教材進行調整、加工整合以及補充，創造性地組織和使用教材，以發揮教材的最大作用。通過課程改革，高中信息技術新教材緊緊圍繞數據、算法、信息系統和信息社會等學科大概念，結合了信息技術變革的前沿知識和發展趨勢，涵蓋了科技創新元素，是學生常態化教學中培養科技創新素養的基礎性材料。如必修1教材的“人工智能及應用”模塊，要求學生了解人工智能的相關技術及其應用領域，可以更好地使學生產生創新意識，開發其創造性思維。隨著互聯網、云計算、人工智能等的迅猛發展，新的信息技術和科技產品不斷涌現，教材就會存在一定的滯后性。而新科技與創新是密不可分的，新科技的出現為人們提供了更多的機會去創新，通過不斷學習新技術，了解新趨勢，可以引發學生更積極主動地去思考，促進學生科技創新素養的提升。

3.激發課堂活力

課堂是教育教學的主陣地，課堂的氛圍直接影響著教學的效果。新課改要求變革傳統的課堂，將主體還給學生，讓課程生動起來。為了培養學生的科技創新素養，要創設良好的課堂環境。筆者認為，課堂上應該學思并重，讓學生在課堂中綻放思維的火花；鼓勵創新，引導使用不同的工具與方法創造性解決問題；氛圍輕松，靈活組織自主合作探究活動；注重反思，誘導產生知識的應用與遷移動機等。

以必修2教材中“信息系統的設計與開發”為例，信息系統的開發過程有系統規劃、系統分析、系統設計、系統實施、系統運行與維護等流程，為了讓全體學生在課堂中活躍起來，積極加入系統開發的體驗中，筆者設計了“設計小組專屬的信息系統”評比項目。在該項目中，學與思結合，學生不僅需要學習開發流程，還要開啟頭腦風暴，創新性地設計自己小組獨特的信息系統。采取小組合作探究的形式，組內成員討論激烈，氛圍輕松。當確定了本組信息系統的功能以后，采取什么樣的工具來實現呢？有的團隊采取紙上繪圖的形式，有的提議用思維導圖，有的開始網絡搜索制作的工具，有的從筆者提供的學習資源包中尋找，借此可以培養學生創造性地解決問題的能力，提高科技創新素養。再由小組成員進行口頭匯報，最后鼓勵學生將信息系統的開發流程應用到日后解決問題中。

4.設計創新實踐活動

創新能力的培養離不開創新實踐活動。全國各地都在大力開展青少年科技創新大賽，以培養青少年的創新實踐能力，提高青少年的科技創新素養。可見，創新實踐活動與科技創新素養存在著密切的關系，學科教學中也應積極創設相關的創新實踐活動讓學生嘗試創新解決方案，激發創新意識和創新思維等。同時，創新實踐活動也可以鍛煉學生的實踐能力、團隊合作能力、溝通能力等。這些都是科技創新素養的重要組成部分。

信息技術學科兼具綜合性和實踐性，為學生的創新實踐活動提供了平臺。教師應遵循新課標的理念，加強學生創新實踐能力的培養，深度挖掘教材，設計和開展創新實踐活動，培養學生的創新精神和實踐能力，繼而促進科技創新素養的提升。如在進行必修2“物聯網”的教學中，若沒有硬件設備支持下，可借助思科模擬器等數字化學習工具，開展物聯網實驗，使學生在課堂中進行創新實踐，基于模擬器設計并構建小型智能家居系統。仿真實驗的開展，不僅激發了學生的好奇心與創造欲，還進一步鍛煉了學生基于項目將物聯網相關的知識與技能付諸實踐，很好地培養了問題解決能力與創新實踐能力。如在必修1“數據編碼”的教學中，學生可自行設計一套編碼系統，在感悟數據編碼的過程中進行創新實踐。這些創新實踐活動可以幫助學生更好地理解和掌握信息技術知識，同時激發他們的創造力和實踐能力。總之，教師在信息技術課堂中，貫徹將理論與實踐相結合的理念，減少講課時間，給學生更多的空間去創新實踐，讓學生意識到創新的重要性，激發學生對創新的渴望，培養創新思維能力。

綜上，培養科技創新人才已成為時代趨勢，我們應加強科技創新教育，提高學生的科技創新素養，助力科技創新人才培養。高中信息技術老師要積極樹立在信息技術課程中培養科技創新素養的理念，創新教學形式，開發和設計教學內容，積極參與科技創新素養實踐。此外，作為教學的設計者和開發者，教師應以身作則，積極參與相關培訓，提升科技創新專業素養，提高創新意識與創新思維，成為培養青少年科技創新人才的專業教師。

[本文系江蘇省南京市教育科學“十四五”規劃一般課題“高中拔尖創新人才培養視域下金屬機器人活動項目實踐研究”（項目編號：L/2023/045）階段性研究成果]

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張宏亮 江蘇省南京市第二十九中學。