基于科技教育培養拔尖創新人才的課程研究與實踐

摘" 要：科技教育是普通高中培養拔尖創新人才的重要途徑之一。在厘清科技教育、拔尖創新人才和App Inventor校本課程等核心概念的基礎上，基于科技教育理念，開展App Inventor校本課程的開發與實施研究，同時通過問卷調查、學生訪談等方式了解課程實施成效，并提出相應的改進建議，以期為基于科技教育培養拔尖創新人才的課程建設提供參考。

關鍵詞：科技教育；拔尖創新人才；App Inventor校本課程

文章編號：1671-489X（2025）01-0-04

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2025.01.

0" 引言

近年來，科技教育發展迅速，國內外學者做了大量的研究工作，尤其是在教學模式構建、課程設計等方面取得顯著成果，形成一系列完整的科技教育教學案例，項目式教學、真實主題情境、跨學科融合是這些案例共有的特點。當前，我國逐漸認識到拔尖創新人才培養的重要性，在人才選拔、課程建設、學習方式轉變等方面取得階段性進展，但仍存在一些不足，主要表現在多數學校都是圍繞自身辦學和發展定位進行人才培養體系設計，具有科技特色的高中學校數量不多，學校的基礎條件和師資難以支持科技教育的開展，缺少對開展拔尖創新人才培養的資源支持體系的研究。因此，依托科技教育進行拔尖創新人才培養的模式尚未完全成熟。基于此，本文以常州市北郊高級中學App Inventor校本課程為依托，探究基于科技教育培養拔尖創新人才的課程開發與實施路徑。

1" 核心概念

1.1" 科技教育

科技教育即STEM（Science，Technology，Engi-neering，Mathematics）教育，是通過運用科學、技術、工程、數學等領域知識，結合實際引入生活、生產、科研中廣泛應用的各類軟硬件及新興科技項目（如機器人、無人機、航空航天等），鼓勵學生積極參與電腦編程、科技創新等學科活動，激發科技興趣，通過廣泛地接觸科技知識，掌握各種科技工具的使用方法，進一步培養科學思維和科學精神，并將學習到的科技知識用于解決實際問題的教育教學活動[1]。

1.2" 拔尖創新人才

本文中的拔尖創新人才包含三大特征。首先需要具備跨學科知識。素養導向的科技教育不再局限于各學科工具性知識、技能的培養，而是弱化學科界限，以跨學科教育的方式在實際問題解決中發展學生科學素養。其次需要具備真實情境中的探究能力。跨學科學習的主題與實際生活緊密相關，學生以尋找問題的解決辦法作為學習任務，開展項目式學習[2]。最后需要具備科學精神，不僅要對科學充滿好奇和探究欲望，也要有吃苦耐勞、持之以恒的科學探索精神。

1.3" App Inventor校本課程

App Inventor是一款可視化編程工具，能夠在安卓平臺上開發各類App移動應用程序，它的三大顯著特性是操作簡便、易于理解和容易取得成功。在App Inventor里，學生只需用鼠標拖曳各種組件和代碼塊，然后將它們組合起來形成APK文件，就可在手機上安裝和使用。

本研究中的App Inventor校本課程是基于學校的科技特色、教師的專業素質和學生的興趣愛好來開發的，目的是促進學生創新和實踐能力的發展。當前，基礎教育階段的科技教育相關課程逐漸成為研究熱點，主要有兩個研究方向：一是圍繞某一教學主題或學科專題知識開展研究；二是以探討教學方式、策略為主的研究。目前，關于高中階段科技教育的研究成果和課程資源都很有限，需要進一步深入研究，不斷充實和完善課程內容。基于科技教育培養拔尖創新人才的App Inventor校本課程的開發與實施是一個持續、動態的課程生成與改進過程。

2" App Inventor校本課程的開發與實施

基于科技教育培養拔尖創新人才的校本課程建設，學校從課程目標、課程內容、課程實施等多方面落實科技教育理念，著力在教學實施中培養拔尖創新人才，達到提升學生創新實踐能力、科學綜合能力、解決問題能力的目的。

2.1" 課程目標

在高中階段開發與實施的App Inventor校本課程，利用App Inventor作為編程工具，能幫助學生深入體驗編程的樂趣，改變他們對編程的畏難心理，逐步培養他們的編程技巧、分析和解決問題的能力，從而增強對科技課程的學習熱情。課程目標具體包括：1）促進拔尖創新人才培養；2）提升信息技術教師專業能力；3）豐富App Inventor校本課程資源（理論、實踐、策略等）；4）體現學校科技教育發展特色，彰顯辦學個性。

2.2" 課程內容

本課程采用項目式教學，結合學生生活實際，圍繞常州市北郊高中校園科技之星評選活動，確定項目主題為“北郊高中十佳科技之星風采展示”，并依據課程內容劃分出五個子項目：科技之星、圖文簡介、視頻風采、投票環節、禮物游戲。

2.2.1" 科技之星

呈現項目主題“北郊高中十佳科技之星風采展示”，在參與項目的導入與調試過程中，學生首先要初步探索App Inventor軟件的開發與調試環境。通過觀察和實踐，他們逐漸熟悉App從應用設計到制作完成的完整流程。此外，他們還深入了解了界面設計如何塑造用戶體驗，以及邏輯設計模塊在構建應用功能中的基礎作用。

2.2.2" 圖文簡介

利用標簽、圖像、文件管理器三種不同的組件呈現科技之星的圖文介紹。學生點擊科技之星的姓名按鈕，就會顯示對應的文字和照片。在本項目中，除了常見的水平布局、標簽、按鈕組件外，學生需要著重學習圖像、文件管理器組件的使用方法。

2.2.3" 視頻風采

利用視頻播放器組件播放科技之星的視頻，具體來說，就是通過點擊科技之星的姓名按鈕播放對應的視頻。該項目界面設計和邏輯設計相對較簡單，屬于適合高中生能力水平的課程任務，拓展任務是使用循環結構簡化程序邏輯。

2.2.4" 投票環節

利用計時器實現計時投票的功能，具體來說，就是通過點擊投票按鈕，便可以對其中一位科技之星進行投票，同時比較兩位科技之星的得票數，對投票結果進行判斷。再以此為基礎，增加拓展任務，即通過計時器對投票時間進行控制，從而達到計時投票功能。

2.2.5" 禮物游戲

該項目的基本功能（任務）是用籃筐接禮物，擴展任務是通過調整禮物掉落速度來提高游戲的難度，這需要使用精靈組件處理碰撞事件來實現[3]。這個項目的難度相當高，需要學生能夠靈活地運用組件模塊、邏輯模塊等相關的知識來完成任務。

2.3" 課程實施：以“投票環節”子項目為例

課程實施前期，開展學生需求調查，充分做好學情分析工作。課程實施過程中，根據App Inven-tor校本課程的特點，以學生為中心，采用啟發式、探究式教學，啟發學生創意，鼓勵他們完成個性化作品。

2.3.1" 情境創設

創設情境：“通過科技之星App項目，大家看到了身邊的許多科技之星，那么誰是你心中最欣賞的科技之星呢？請為你喜歡的科技之星投票吧。”

2.3.2" 項目分析

“投票環節”包括界面設計和邏輯設計，教師引導學生分析界面的組成，并觀察投票時界面上哪部分進行了操作，操作之后哪部分又發生了變化。

2.3.3" 實踐練習

學生參照“投嚴××一票”的界面和邏輯設計，實現“投袁××一票”按鈕的投票功能，并思考“重新投票按鈕”功能如何實現，進一步完善作品。

2.3.4" 探究拓展

教師引導學生思考如何對投票時間進行限制，不直接給學生演示完整的界面與邏輯設計過程，只提示學生可以借助計時器組件實現。

2.3.5" 作品展示與評價

教師引導學生制定作品評價量表（表1），并以此為依據開展自評和小組互評，同時激勵學生繼續完善作品，通過App Inventor實現更多有趣的想法。

3" 課程實施效果及改進建議

教師通過組織問卷調查、學生訪談，了解到大部分學生比較喜歡App Inventor校本課程，學習過程中遇到困難會主動與別人交流，樂于與同學分享自己的作品。但因學習能力不同，不同的學生在接受課程內容、完成項目情況方面難免存在差異。教師通過收集學生對課程的評價，研究分析這門校本課程在開發和實施中容易出現的一些問題，及時加以反思改進。

3.1" 部分問答摘錄

1）你喜歡App Inventor校本課程嗎？更喜歡其中的哪一個項目？

部分學生表示：“很好玩，我喜歡‘視頻風采’項目，看到同學的視頻出現在自己的App中，我覺得很有趣”“我喜歡‘投票環節’項目，因為它能表達我的觀點”“挺有趣的，我比較喜歡‘禮物游戲’項目，可以換成自己喜愛的場景”。

2）在學習過程中，你遇到的最大困難是什么？

絕大多數學生會遇到不同程度的困難，比如：“由于時間緊迫，當老師分配拓展任務時，我沒有足夠的時間完成就下課了”“在設置組件屬性時，我總是無法使界面達到我所期望的效果”“我發現自己很難單獨完成邏輯設計，直到老師解釋后才恍然大悟”。

3）通過學習，你還能制作或者構思哪些創意App？

部分學生表達了他們的觀點：“確實有很多，我認為可以使用精靈組件來制作一個貪吃蛇的小游戲”“在投票環節，我認為還可以增加更多的角色，這樣在未來的班級選拔活動中就能更好地使用它們”“最后的禮物游戲項目，換一下背景和掉落的物體，就可以變成一個新游戲”。

3.2" 反思改進

教師根據課堂觀察、學生作品的完成情況以及學生對課程的評價意見，總結App Inventor校本課程的開發與實施策略。

3.2.1" 幫助學生樹立正確的學習態度

App Inventor校本課程在教學過程中時常需要開放的網絡環境，學生容易被網絡上的其他內容吸引。教師在教學中可以根據實際情況采取不同措施，如安裝App Inventor離線版開發環境，或者明確具體的項目學習任務，培養學生良好的網絡媒介素養和信息素養，引導學生正確對待項目學習。

3.2.2" 選擇有吸引力的項目主題

在“投票環節”項目中，主題是科技之星投票比拼，該主題來源于學生生活實際，容易引起學生的興趣。在“禮物游戲”項目完成過程中，學生充滿學習熱情，對游戲有濃厚興趣，并自覺地參與創作，因此，項目的主題應具有較高的趣味性。即使是編程教學，也應該充分調動學生的積極性。

3.2.3" 綜合運用多種教學策略

教師首先采用講授法、任務驅動法、講演法等教學方法講授基礎知識，為制作作品做好知識準備，然后布置具體的項目任務，安排學生根據項目要求制作作品，當學生遇到共性問題時進行講解和示范。總之，在學校課程實施過程中，教師需要靈活運用多種教學策略，為學生的學習提供支持。

3.2.4" 合理安排課程教學時間

App Inventor校本課程的教學結構涵蓋了基礎知識的詳盡解析、關鍵操作步驟的直觀演示，以及通過項目活動來引導學生進行模仿與創作。然而，在實際教學過程中，教師在理論講解與操作演示上投入的時間過多，一定程度上壓縮了學生自主創作與實踐的時間與空間，長此以往，會對學生的學習積極性產生消極影響。因此，教師應合理分配教學時間。

3.2.5" 多元化評價學生的作品

從目前學校的情況來看，教師在App Inventor校本課程實施期間，為作品評估留出的時間較少，導致不能及時對學生的作品進行評價，雖然在教學過程中肯定了部分優秀作品，但不可避免地忽視了更多其他作品的亮點與問題，嚴重影響了學生的學習效果。教師應改變目前單一的評價方式，采用自評、小組互評等多種方式對學生的作品進行評價，激發學生的學習興趣，幫助其建立自信心。

4" 結束語

在科技教育理念的指導下，常州市北郊高級中學以App Inventor校本課程的開發與實施促進拔尖創新人才的培養，具有較強的可操作性。筆者也將繼續探索與實踐基于科技教育的拔尖創新人才培養的課程建設，進一步豐富課程教學案例和資源，并著力研究基于科技教育培養拔尖創新人才的課程開發與實施的評價機制。

5" 參考文獻

[1] 楊明全.論STEM教育的本土化建構：內涵、價值及實踐探索[J].現代遠程教育研究，2024，36（1）：39-45，53.

[2] 劉偉善.基于實踐創新的普通高中科創教育拔尖創新人才培養體系構建探索：以廣州市培英中學為例[J].中國現代教育裝備，2024（2）：68-72.

[3] 丁晶晶.基于App Inventor的初中信息技術校本課程開發實踐探索[D].揚州：揚州大學，2018.