江苏：做好科学教育加法 培育“小小科学家”

□ 记者 程晓琳 蔡姝雯

“要在教育‘双减’中做好科学教育加法，激发青少年好奇心、想象力、探求欲，培育具备科学家潜质、愿意献身科学研究事业的青少年群体。”习近平总书记在主持中共中央政治局第三次集体学习时强调。

如何激发青少年对科学的兴趣、挖掘“具备科学家潜质”的青少年？4月1日—4月2日，第34届江苏省青少年科技创新大赛终评在西北工业大学太仓智汇港进行。700余名选手带来536个科技创新项目，其中小学组参赛项目156项、中学组290项、科学辅导员组90项，吸引了3000余名观众，记者从中探寻“小小科学家”的成长密码。

科学发明“第一灵感”源自生活

青少年的科学探求欲从何而来？最能激发其科学探索的“点”究竟在哪里？记者向20多位参赛中小学生发问，大部分受访者不约而同地说，生活中遇到的问题、观察到的社会现象是激发自己开启科学小发明的“第一灵感”。大赛评审、东南大学教授任祖平也认为，参赛项目直击生活中的热点、难点，与实际生活贴合度越来越高。

“我看到过一则老年人长时间如厕晕倒的新闻，就想能不能发明一个报警器，帮助老人快速发出求救信号？”江苏省扬州中学学生陈琪祎发明的智能报警马桶装置，不仅可以提醒老人上厕所时长，还利用传感器连接计时电子模块和蜂鸣器，万一老人晕倒，该装置可将消息通过信号发射器发送至家属手机并启动报警，帮助老人获得更多救治时间。

老人迷路自救式马甲、防失控婴儿车、幼儿学步机器人、AI高龄群体生活辅助器、老人起坐助力椅……青少年的这些发明聚焦老幼群体生活所面临问题，并提出解决办法。“将科技发明与人文关怀结合，这是非常有价值的发明方向，也是‘科技向善’最好的注解。”南京市第二十七高级中学教师徐敏说。

而将灵感真正变成现实，还需要激发创新性思维。无锡市江南中学学生刘笑然告诉记者，她发明“指示冰箱内食物冷藏时间的标签”，思路源于一部纪录片。片中刑侦人员用京尼平（一种化学试剂）获取嫌疑人指纹，得知京尼平可和汗液中的氨基酸反应变色，她进一步设想，在低温下假设京尼平和氨基酸产生反应，是否可以通过反应产生的不同颜色显示食物储藏时间？她由此发明的标签，可直观显示食物冷藏期是否超过3天。

青少年科学发明创造，具有变成实际应用的可能。江苏省镇江第一中学和镇江市实验高级中学合作发明的“‘三段式’双头智能楼梯清洁机器人”，采用类高铁“双头”结构，使用中大大减少掉头转弯的频次，从而提高了效率。该项目负责人朱子正同学介绍，这款机器人目前已申报发明专利，未来将继续完善并推动其转化落地。

“紧跟时代发展需求和构建人才体系需要，省青少年科技创新大赛坚持以赛促学、以赛促教。”省科协党组成员、副主席方胜昔说，大赛中涌现了一批机械制造、智能设计、数理逻辑、生物医药、社科调查等相关学科的科技创新作品，希望广大青少年充分展示充满奇思的科技创新成果，尽情表达对科技问题的深邃思考，在科技创新的道路上更加坚定学术志趣。

科学教育从“黑板教学”走向“实战演练”

任祖平从事青少年科学教育多年，在他看来，青少年开展发明创造，不仅要具备基本素质和能力、理解相关基本科学原理和概念，还要掌握涉及的研究方法和关键技术。“青少年思想活跃，是作品创新点提出、实施和验证的主要贡献者，既要准确理解研究的核心问题，也要有能力找出研究的不足之处和局限性。”

从确定科学发明选题，到选取研究方法、进行可行性验证，每一步都马虎不得。来自省内外重点高校、科研院所的近40名专家组成大赛评审委员会，综合评判参赛项目的科研水平，对于遴选参加国赛的项目还增加了创新素养和综合素质测评环节。

“评价青少年科学发明水平，创新性、科学性、完整性、实用性是重要参考指标。”任祖平进一步解释，要看作品的立意、提出的观点以及研究的方法等是否有新意，分析问题、实验设计、技术路线、数据处理方法是否独特，研究方法和技术方案是否合理，研究和分析数据是否充分、有说服力，成果能否对经济社会发展或生产生活产生积极影响等。

比赛中，南通代表队的一款“防纠缠”型新一代水下割草收集装置吸引了众人的目光。项目负责人肖立淳同学介绍，团队大胆革新，在割草机水平刀头两侧安装竖直刀头，有效克服了原来因为水草“纠缠”而切割不彻底的弊端，提高了效率，在改进型割草机上又加装了推进器，“相较于传统割草办法，速度提高了近一半，工作强度也大为减轻。”

“中小学科学教育不能停留在理论教学阶段，必须从‘黑板教学’走向‘实战演练’。”任祖平认为，实践教学会让学生理解吸收知识更简便、知识储备体系更完善，应采用多元化手段激励青少年投入科学发明创造，让崇尚科学、投身科技创新的氛围更浓厚。

家校联合做好科学教育加法

记者注意到，参赛项目中，中小学生发明成果与各自阶段所学科学知识紧密结合。小学科学课本知识注重启蒙、激发好奇心，在物质科学、生命科学、地球环境与宇宙科学、行为与社会科学等领域为小学生开启科学发明的“钥匙”。中学阶段的发明成果，则与物理学、数学、化学、工程学、计算机科学与信息技术、环境科学等细分学科精准对接。此次比赛终评成果中，小学组技术类发明124项，占项目数的79%；中学组工程学类成果152项，占项目总数的52%。

青少年在发明创新过程中必然会遭遇“拦路虎”。记者了解到，大多数参赛选手都花费较长时间去理解实验原理、验证操作路径的科学性，并面临多次试错的困境，这就需要教师和家长的帮助指导。

目前，一批有用有趣的科学教育课程正在全省各地开展。盐城市第一中学教师刘国鼎带领学生开展3D打印技术科普活动，形成了有地方特色的校本科技教育活动体系；南京市玄武高级中学教师张军响应“天宫课堂”，设计了系列科普实验，让学生在重力环境下体验“实心水球成像”“太空转身”“花样滑冰运动员转速调节”等；连云港市海头中心小学教师谢书伟介绍，学校打造了木工坊、机器人编程教室、创意发明小牛顿工作室等实践平台，推动学生从“坐着学知识”向“做中学知识”转变。

高校教师也积极与中学生“结伴前行”，参赛选手中不乏“英才计划”学生的身影。近日，来自南京大学、东南大学、南京农业大学和南京师范大学的24位导师与14所项目中学的99位新学员结为“师徒”，开启2023年江苏省“中学生英才计划”。作为该计划首批实施省份，江苏积极探索基础学科拔尖创新人才早期培养，10年间共培养优秀中学生385名。

培养青少年科学素养，家长也应肩负起责任，引导孩子“爱科学、学科学、用科学”。任祖平说，许多科学实践经验可以在做家务中获得，要从中培养青少年发现问题、分析问题、解决问题的能力。比如此次大赛中，家庭自来水防漏装置、绿植养护智能装置、物联网智能家用药品盒等，就是从家庭生活挖掘出“科学宝藏”。