研究报告:《武汉市中小学科技发明创新教育的实践与发展》

  • 发布时间:2016-05-31 03:45
  • 发布人:hfadmin

2015年武汉市科协国家级科技思想库建设调研课题 

课题负责人:

董宏伟(武汉知识产权研究会理事长)

万新华(湖北省青少年创新发明促进会会长)

课题组主要成员:

   李  兵   程  慧  朱  虹  周家齐   方建国   万瑾琳  朗盛新

   郎  媛   段  芬  朱嘉卉  文  斌   赵  杰

 

    前 言

    “风来了,猪都飞了”。一句俚语描述出“创客空间”现在的超级火爆。武汉市从201525日至726日,一下子成立12家各类“创科空间”。当“创客”遇到了“教育”,就有了“创客教育”。创客教育就是结合互联网培养具有创新精神和动手实践能力的“小创客”,使他们的奇思妙想通过信息化的手段来实现“发明创新”。因为由于数码制造技术的成熟、硬件开源和网络共享环境的形成,一个让“创客”各领风骚的时代来临了,对于青少年的发明创新教育也迎来了蓬勃发展的春天。十年前,钱学森感慨:“为什么我们的学校总是培养不出杰出的人才?”。经过十年的讨论,有专家认为:杰出人才是“培养出来的吗?也许不是。杰出人才很可能是在一种有利的环境中“冒”出来的”(钱颖一)。

    美国创新教育家、心理学家托兰斯(Torrance)的大规模创造性思维测验表明,儿童至成人的创造性思维发展呈犬齿形曲线,“小学一至三年级呈直线上升状态,四年级下跌,五年级又回升,六年级至初一第二次下降,初一到高二或高三又持续上升,高二或高三以后,青少年的创造力基本保持不变,甚至有下降趋势。”因此,青少年、特别是中小学生创新教育是创新型人才建设中的关键,现在的“环境”在变,对于中小学生发明创新教育不仅仅是广泛关注,而是应该非常重视了。

    一、研究背景

    1.1国外研究现状分析与评价

    创造力是人类最伟大的力量,推动着人类文明向前发展。近年来,世界上很多国家明确把创新教育作为21世纪教育的基本教育和根本目标,取得了丰硕的研究成果。

    著名的三大国际发明展,即德国纽伦堡发明展(已有67年)、美国匹兹堡发明展(已有30年)、瑞士日内瓦发明展(已有27年),作为世界新产品、新发明的首展舞台,均设立了青少年发明创新展品专区,并由专门机构评审,其对培养青少年创新能力的重视可见一斑。每年均有来自世界各国的青少年发明项目摘金夺银,青少年发明者也如同成功的“创客”一般引起世界瞩目。

    创客起源于美国。硅谷,英特尔、苹果、微软等科技巨头的创始人物,都曾是典型的创客,他们创造出众多改变世界的产品和发明。2011年,一批草根信息、技术学教师作为创客先锋,推动创客运动开始向教育渗透。2012年初,美国政府就推出了一个新项目:未来四年内将在1000所中小学校引入“创客空间”,配备开源硬件、3D打印机和激光切割机等数字开发和制造工具。创客教育已经成为美国推动教育改革、培养科技创新人才的重要内容。

    为了推进美国的创客教育,总统奥巴马在白宫首次举办了“创客嘉年华”,来自美国25个州的100多名创客,让奥巴马看到了“美国制造”的未来。如今,将创意点子从脑子“搬上”桌子的不再只是几个原创者的专利,越来越多的原创者愿意通过网络公开代码的方式分享创意,创客运动已然兴起。在美国,从政策到实践层面,创客文化已经开始在教育中站稳脚跟。

 1.2国内研究现状分析与评价

    党的“十八大”明确提出:“科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑,必须摆在国家发展全局的核心位置。”强调要坚持走中国特色自主创新道路、实施创新驱动发展战略。这是我们党放眼世界、立足全局、面向未来做出的重大决策。各地贯彻十八大精神,将科技创新摆在国家发展全局的核心位置,以最终实现到2020年进入创新型国家行列的目标。同时,我国高度重视青少年发明创新教育。

    2015年19日,李克强总理在在国家科学技术奖励大会上的讲话指出:“国家繁荣发展的新动能,就蕴涵于万众创新的伟力之中”,“人力资源丰富是我国最大的禀赋优势,必须把提升人力素质放在优先位置,大力培养创新型人才。要逐渐把更多资源投到‘人’身上而不是‘物’上面”。

    早在“十五”期间,国内许多地区、学校已经开展了各种各样的有关知识产权发明创新教育的课题研究,也在相应方向取得了长足的进步和发展。如深圳松岗中学和汕头金山中学分别编辑出版《学生科技创新教育学生科技小发明读本》、《发明创新教育对学生探究能力培养的研究》,并应用于教学;著名的中小学生发明创新教育专家罗凡华编写《轻松发明》,在全国畅销,并亲自指导学生进行发明创新。

    由中华人民共和国驻德国大使馆支持的中国创新代表团则在几年前开始了行动,已连续组织5届我国青少年学生发明创新成果,参加“德国纽伦堡iENA国际发明展”。该展已经成功举办66届,因评审公正、规模宏大、参展者踊跃,在国际上享有崇高声誉。中国的中小学生在该展获得过28个国际金奖,向全世界充分展示了中国青少年学生的创新与发明创造能力。

    当创客遇到教育,就有了“创客教育”,而其核心应该是善于利用互联网进行发明创新实践的教育。创客空间则是创客们制作、交流、共享知识和资源,以及发明创新设计项目协作的场所。对于学校来说,创客空间不仅如此,还是课程实施的环境。教师要学会把课堂变成一个充满活力的创客空间,鼓励学生创建物品、进行发明、改进设计、分享创意点子。创客课程的主要要素:动手设计和制作,创新开放和分享,大胆尝试和实践,注重美学,打破年龄歧视,实现强烈的个性化学习。如:

    北京市,教委和科委在京源学校举行2015年北京市“小创客”培育现场会。

    上海市,《上海基础教育信息化进程蓝皮书》显示,未来5年,技术的发展会直指基础教育内涵发展的核心,从而引起“核变”。蓝皮书认为,学生将以“创客”方式在学习过程中实现跨领域的融合,并不断在设计中创造。学生们还可以进行具体的设计,综合运用不同学科的理论,然后得出新的结论,再应用于探索创造中。“创客”会极大地改变孩子的学习方式甚至是人际交往的“圈子”。

    青岛市,教育局组织20所中小学联合成立“青岛市中小学创客教育联盟”,发挥创客教育在促进基础教育质量提升、培养青少年动手能力和创新思维中的作用,把创客的种子在广大青少年中播撒开来。并将每年5月份最后一个周四,定为联盟的“创客文化节”。

    深圳市,“大小创客”感受发明的创新魅力。在南山区举办了首次创客活动——中国科学院深圳先进技术研究院公众科学日暨南山少年创新院,组织“大小创客结对子”,让专家与中小学校科学教师、学生家长一起,共同实施对青少年创新人才的培养。

    温州市,首个青少年创客基地落户实验中学,该校建立了创客教室,拥有3D打印机、激光切割机、机器人等高科技仪器和一流的设备。该市2014 11月举办了首届青少年创客文化节。

    其它许多地区,一些学校也都开始尝试把创客精神带到学校教育中。“创客进课堂”,创客教育教室更像一个创意工作室,3D打印机、数控切割机、智能控制电灯、导电墨水、智能机器人等带着科技基因的设备随处可见。

    目前,教育界对于“创客”式学习的预测是:它以学生的兴趣为起始点。假设一个孩子主动对一个内容感兴趣,他可以在网上阅读、转发文章,继而再通过博客、论坛等,接近这个行业和行业内人物。他会像发烧友一样收集一切资源,然后进行整理并对海量信息作出预判。与此同时,孩子的学习伙伴也是网络上的“小圈子”,他们年龄、学历多元化,互相学习,乐于帮助别人,分享自己的学习成果……。一个已经被预见到的趋势是,今后的孩子将要进入“创客”式学习的新时代。

 1.3武汉市研究现状分析与评价

    武汉市中小学生发明创新教育(含知识产权素质教育,下同,以下简称发明创新教育)起步较早,很多方面处于全国的领先地位。全市有首批50所“知识产权素质教育试点学校”及10所“示范学校”。自2002年以来,全市中小学生申请专利累计逾万件。许多学校编印了“知识产权与创新”校本教材或教学参考材料、开设了有关课程。华师一附中万新华老师主编的《创新发明实用教程》,由汕头大学出版社出版发行。东西湖区吴家山三中、武汉市六中等均编写了《快乐创造发明》等校本教材,面向全校学生普及科技发明知识。武汉市知识产权局、教育局、科协共同组织选派武汉市高校研究生担任中小学知识产权素质教育校外辅导员,协助开展知识产权素质教育试点工作,并在市科技馆及吴家山三中、市十一中等校建立“青少年知识产权教育基地”和“知识产权素质教育名师工作室”,组织开展知识产权创新普及教育和动手动脑体验活动。市六中、吴家山中学以其众多的学生专利申请,先后被媒体誉为“全国专利第一校”。

    2014年,湖北省青少年创新发明促进会组织武汉市学生创新代表队在第66届德国纽伦堡iENA国际发明展上获得一金三银三铜。多年来,在国际国内的创新发明实践活动中,华师一附中、武汉大学附中、华中科技大学附中、湖北华一寄宿学校、吴家山中学、市六中、市电子信息职业学校、车站路小学等均有学生分别在德国纽伦堡、美国匹兹堡、韩国首尔等国际发明展上摘金夺银。

    2014年12月,湖北省青少年创新发明促进会组织举办首届湖北省暨武汉市科技教师发明创新素质培训班,遴选武汉市开展创新发明活动突出的优秀单位参加由习近平总书记母校、聂荣臻元帅创办、江泽民题写校名的北京市八一学校隆重举办的“全国创新名校大会”,华师一附中、湖北华一寄宿学校、吴家山中学、吴家山三中、武汉市六中、车站小学及有关校长、老师分别获得全国创新名校、名校长、名师等称号。

    但是,武汉市开展发明创新教育还远远不够,特别是互联网普及深入的时代,借助互联网的兴起“创客教育”,在武汉缺乏行动,各地发展也极不平衡。很多学校都不知道有国际发明展活动,甚至有很多学生、老师视发明创造为畏途,有的学校出现了教师学生无人知晓发明创造活动,更无人组织参加。所以,武汉市的发明创新教育还应大力加强,以期在各级行政部门重视与关心中阔步前行。

 二、武汉市发明创新教育现状

    追踪考察2004年以来,一大批曾经积极参加发明创新发明活动的中小学生,如今早已大学毕业,他们中虽然仅部分人响应“大众创业、万众创新”号召,选择自主创业,但案例却极其丰富,对于开展“创客空间”、创客联盟以及创客教育的研究有着极好的启示。

 2.1问卷调查综述

    综上,我们就全市中小学发明创新教育开展专题调研。通过问卷调查、专题调研方式,准确把握并及时反映广大发明创新教育工作者的状况及意见、建议和呼声,以期为市委市政府研究制定相关政策提供决策参考。

    本课题调查问卷设计分为学生卷和教师(学校)卷,发放学生调查问卷发出950份,收回760份,收回有效问卷696份,有效率73.2%;教师问卷60份,收回有效问卷54份,有效率90%,。问卷包括纸质问卷和网络电子问卷,依据中小学生在校学习的特点,采取纸质问卷为主。网上调查采用调查派(@2015 Powered by 调查派)为参考数据。

    教师有效问卷54份,共有11题,十道客观选择题,一道主观陈述题;学生问卷20题,客观选择题19题,一道主观陈述题。(教师问卷表,见附件2;学生问卷表,(见附件3。)

    表1-为教师问卷中,反映的受调查学校的基本情况是:问卷分布在武汉中心城区占83.51%,新城区10.705,其他5.79%。其中心城区的重点分别在江汉区和洪山区。问卷调查学生对象涉及学术的学段是:小学27%、初中19%、高中27%、职高27%;受调查学校的办学规模仅考虑在校学生人数。

                   表1——受调查学校的基本情况

您的学校

 

 

选项

数据量

百分比

小学

30

28.45%

初中

3

19.53%

高中

4

28.41%

职中

17

27.48%

回答

54

100.00%

学校规模

 

 

选项

数据量

百分比

500人以下

12

22.22%

500-1000人

6

11.11%

1000-2000人

30

55.56%

2000-3000人

2

3.70%

3000以上

4

7.41%

回答

54

100.00%

1.jpg

2.jpg

图1——受调查学校的结构比例以及学校的办学规模

    除问卷调查外,同时辅以直观调查、资料调查和访谈调查。其中,资料调查主要是查阅武汉市知识产权局和教育局等单位联合对武汉市中小学开展知识产权教育取得成绩及受到表彰、挂牌、资助、奖励的学校、老师以及中小学优秀发明人有关资料;访谈调查对象有科技教师、在校学生,特别调查了2004年市政府开始对中小学生获得发明专利给与资助以及招生等优惠政策以来的中小学毕业生,其中部分进入自主创业的学生。精选出7个案例,(见附件资料4)。

 2.2调查中发现的问题与分析

 2.2.1 发明创新教育的形式多种多样,发展推进渠道却较为单一

    通过调查我们欣喜地看到,发明创新教育形式已经涵盖了从理论到实践一系列的过程,形式可谓多种多样。认真贯彻落实,将可以全面提升中小学生发明创新的能力与水平。被调查的学生反映他们曾参与过的发明创新教育形式主要包括:研究性学习、课外兴趣小组、科技社团类社团组织;专项科技创新培训或科技报告会类学术活动;还有只需提交方案或小论文的创新设计比赛;也有制作出小作品的创新发明比赛,例如自制模型、电脑建模等;还有拼装、搭建和操作类的比赛活动,比如机器人、电子制作等。

    但是在“你认为学校开展创新教育活动的最有效形式”中,其选择“开设必修课一周一节”的比例最高,为42.35%(见表2)。说明学校的必修课依然是发明创新教育的主渠道。

                2——开展创新教育活动的最有效形式

五、你认为学校开展科技创新发明活动最为有效的形式应该是:

选项

数据

百分比

1开设必修课(一周最少安排1节课)

180

42.35%

2设立选修课(一周最少安排1节课)

144

33.88%

3科技活动课(一周最少安排1节课)

178

41.88%

4科技(专家)报告会每(周//学年)一次

102

24.00%

5有特色小组或创客社团

90

21.18%

6坚持特色的专项比赛活动

55

12.94%

7其他最有效的形式

25

5.88%

8不必开设课程,中小学阶段不必进行创新发明教育

33

7.76%

有效问卷合计

425

100.00%

    在“你们学校安排科技教育具体形式”中,选择“有必修课一周一节”的对应比例,也为38.82%(见表3)。

                  表3——学校科技创新教育的具体形式

六、你校科技创新发明活动现在具体的安排形式是(多选题):

选项

 

 

1有必修课(周安排1节课)

165

38.82%

2有选修课(周安排1节课)

107

25.18%

3有活动课(周安排1节课)

143

33.65%

4有科技(专家)报告会(周安排一次)

74

17.41%

5有小组或社团活动

82

19.29%

6其他不同的形式

32

7.53%

7不清楚

71

16.71%

有效问卷合计

425

100.00%

    这进一步说明,开展发明创新教育的学校在实践中,一般也是将创新发明教育落实为开必修课一周一节,开课到位。

    高比例的选择也说明学生还是习惯于接受传统的课堂上的“给予教育”模式,虽然有更多可供选择的选修、校本、社团、报告、演讲、比赛等多种多样的发明创新教育形式。

2——学校开展创新教育的有效形式与选择现状

3.jpg

4.jpg

 2.2.2 发明创新教育重视程度及资源、条件、机会不均衡

    由于中小学生的发明创新教育实践受限于时间、精力以及场地资源等,那种创新活动更受学生欢迎呢?

4——学生主要选择参加的科技创新活动

一、你参加过的科技创新发明活动的项目主要是(多选)

选项

 

 

1 操作类的比赛活动(如机器人、电子制作)

114

16.38%

2 创新设计(提交发明设计方案、或小论文)

191

27.44%

3 制作小发明作品(如自制模型、包括电脑建模)

110

15.80%

4 创新设计类比赛活动

96

13.79%

5 科技类研究性学习、课外兴趣活动、科技社团

165

23.71%

6 参加过专项科技创新培训、或听科技报告会

127

18.25%

7 学校没有组织活动(或不知道)

46

6.61%

8 你曾参加过()

62

8.91%

9 没有参加过科技创新发明活动

153

21.98%

有效问卷合计

696

100.00%

    我们预测“创新设计活动”应该是占比最高,可是学生实际选择2——“创新设计(提交发明设计方案、或小论文)”,仅占全部活动选项的27.4%(见表4和图3)。还有少数学生表示他们未参与过发明创新教育活动,学校也未曾开展过此类活动。这说明,现阶段发明创新教育的活动设计还缺少必要的灵活性和吸引力。更说明发明创新教育的形式、活动设计还有进一步丰富和提高的空间。

5.jpg    图3——学生选择参加的科技发明创新活动统计图

    相较于教育活动形式的多种多样,发明创新教育的推进渠道就单调多了。访谈调查得知,发明创新教育推进渠道主要是专利申请和作品参赛,而活动也是由上到下布置到学校,然后分派到老师或者学生的各项任务,包括相关的必修选修课以及各种比赛活动等。由于管理已经是规范,对于发明创新作品的比赛,目前有关部门认可的发明创新赛事,在武汉市就只有一个,即全国青少年科技创新大赛,而该项比赛规模的限制和区域间资源分配的不平衡,从规范管理的制度上限制了大量的中小学生的发明创新设计转为多种成果、进一步发展以及参加展示和比赛的机会。武汉市就有大批的学校和学生基本没有展示和参加比赛的机会,特别是过去尚没有开展创新发明教育的很多学校,缺少经验和实力,从而失去参加活动的信心和动力。

    而民间组织的“创新设计大赛或发明大赛、创造力大赛”等等,按照有关部门的规定,学校对规定范围外的活动给予指导老师时间、学生活动经费上支持力度不够,或不给予指导老师时间或经费上的支持。

    可见有关部门“规范和限制比赛活动”的管理方式较为单一,已经滞后于时代的发展和要求。教育部从2012年起取消“科技比赛获得的优惠政策”的导向,也使科技创新发明活动受到一定的影响。在教师问卷中,选择题六——“你校参加科技发明的人数与去年相比”:选择减少和明显减少达24.52%

    同时,武汉市机构改革中将知识产权局合并到市科技局,客观上弱化了知识产权教育在中小学的推进力度。   

5—参加活动人数的变化

六、你校参加科技创新发明活动的人数与去年相比

选项

数据量

百分比

1、增加了

25

33.30%

2、基本不变

19

35.19%

3、减少了

4

7.41%

4、明显减少了

6

17.11%

回答

54

100.00%

    2.2.3 学生参与发明创新教育活动的动机不一,参与兴趣和积极性较高,受政策导向影响极大

    学生参加发明创新教育活动的动机呈现多样化和个性化。

6   学生参加发明创新活动的动机

十三、你参加科技创新发明活动的动机是:(可多选)

选项

 

 

1圆自己的发明梦、提升自己创新实践能力

215

27.39%

2它是一个好的创意,有希望成为一种新产品

177

22.55%

3为了以后的创业、获利,成为新产品的经营者

100

12.74%

4对于升学可能有帮助(优录、满足自主招式条件)

129

16.43%

5学校老师的要求,完成一份作业

154

19.62%

6有数码桌面打印技术,可以玩玩自己的创意

94

11.97%

7其他(包括没有参加过活动)

218

27.77%

有效问卷合计

785

100.00%

    表6可见学生的动机呈现多样化、个性化。其中,“园自己的发明梦,提升创新实践能力”所占比较高;而选择“其他(包括没有参加过活动)”的占比也高达27.77%,说明发明创新教育活动的普及还有很大空间。

    兴趣是中小学生积极参与活动的首要推力。

                      表7——参加发明创新活动的促成因素

十四、你参加科技创新发明活动主要得益于(可多选):

选项

 

 

1学校开展科技创新发明教育和老师辅导

224

28.72%

2自己对创新发明活动意义的认识

156

20.00%

3出于自己的兴趣

264

33.85%

4可以给我带来金钱利益(包括获得一些奖励)

68

8.72%

5可能对我的升学有帮助

124

15.90%

6将来会是自己的一个创业的机会

133

17.05%

7其他(或没有参加过活动)

150

19.23%

有效问卷合计

780

100.00%

    从表7数据可以看出,兴趣还是中小学生积极参与活动的首要推力(占33.85%),而金钱资助奖励,仅占8.72%。应该注意到学生们会结合自身的需要考虑,学生对于升学鼓励政策还是很赞成的(为15.9%),而此时选择“其他(包括没有参加过活动)”的占比下降了8%,说明鼓励政策应研究如何贴近学生的需求,而不应该简单取消,深入研究,合理、适时利用鼓励政策,能很好地引导学生们积极参与到发明创新教育活动中来。

    兴趣和参与的积极性受优惠政策的导向性影响较大。

8——学生参加发明创新活动的意义

十六、你认为参加科技创新发明活动(单选)

选项

 

 

1为了不影响升学,就坚决选择暂时放弃

124

18.18%

2可增强学习兴趣,促进学习和知识的运用

253

37.10%

3影响学习是暂时的,应该参加至少一项活动

92

13.49%

4为了科技活动取得成果,不怕影响学习

50

7.33%

5应该在大学阶段参与这些活动

63

9.24%

有效问卷合计

682

100.00%

十七、你认为参加科技创新发明活动对学习的作用(单选)

选项

 

 

1有较好的促进作用,并积极参与

222

32.36%

2有较好的促进作用,但不参与活动

169

24.64%

3对学习有负面影响,依然选择参与活动

30

4.37%

4对学习有负面影响,选择不参与活动

42

6.12%

5不能确定,但选择参与

69

10.06%

6不能确定,所以选择放弃

54

7.87%

有效问卷合计

686

100.00%

    虽然表8中选择“参与发明创新教育活动,可以增加学习兴趣”有 37.10%,“积极参与”也高达32.36%,但是,“为了不影响升学,就坚决选择暂时放弃”占到了18.18% ,加上选择“应该在大学阶段参与这些活动”的9.24% ,近30%的学生将会因为“升学的优惠政策”而改变参加科技创新发明活动的态度,说明“高考指挥棒”的导向不利于中小学开展科技创新发明活动。

    2.2.4 发明创新教育的资源稀缺,分配不匀,师资成为发展的瓶颈

    近些年,发明创新教育已经引起了广泛关注却还未受到大力重视,导致了现阶段发明创新教育的资源匮乏、资源质量不高的现象,包括硬件上的场地设施以及软件上的师资力量。

    硬件上,由于城市化的大力发展,城市人口增速过快,科技站部分退化、场馆建设改在学校,借用实验室、技术教室。虽然,了解到武汉市教科院正在调研准备成立“武汉创客教育空间”,但是武汉市中小学还没有新建出一个“创客空间”,也没有哪个学校在着手建设开展创客教育的基地场所。

    软件上,考察武汉市50余所知识产权教育示范校,懂得发明创新教育的科技老师依然严重不够,能够进行发明创新辅导的老师只有不到20%,能够进行专利查新的指导老师、或指导学生写出完整专利文件的老师则更少。就是有着“中国专利第一校”的学校,其科技指导教师也或面临退休、或职业倦怠动力不足、或依赖于专利代理机构。而曾经与中小学牵手的大学研究生,在指导中小学师生创新发明活动上,也流于形式,几乎名存实亡。表9中,学生选择“要有专业的、有奉献精神的指导教师(导师)”排名第一,是学生认为深入开展发明创新教育最重要的因素。

    据调查,江汉区49所中小学中具备知识产权法律知识学历背景的教师共10名,平均每所学校0.25人。在岗位职数限制的情况下,学校很难有指标来招聘具有法律专业学历的新教师。因此,只能是从现有教师中选择。而具备科技创新技能的教师全区也只有不到10人,这些教师也都不是科班出身,都是在工作过程中培养出来的。

9——影响学校开展发明创新教育的因素排序

十一、如果学校要开展好科技创新发明活动,请你按重要程度排序:

1要有专业的、有奉献精神的指导教师(导师)

118

20.42%

2学校校长重视(如给予评优、评先、保研或奖励)

108

18.69%

3学校要有专用的科技创新场地(如创客实验室)

77

13.32%

4家长重视并能够给与予帮助和经费支持

50

8.65%

5教育部门的政策支持(如升学鼓励政策、资助)

61

10.55%

6社会环境或企业积极的支持和赞助

38

6.57%

7科研院所、民间社团、教研机构给予指导和帮助

40

6.92%

8尊重学生的兴趣爱好和特长,针对对象培养

69

11.94%

9训练学生的动手能力,技术素养,创新意识

51

8.82%

10学生对发明的欲望、今后创业的意识等内在的动力

47

8.13%

有效问卷合计

578

100.00%

    教师问卷调查中,表10中,反映出具有3-5年以上科技发明创新教育活动时间的学校高达72.23%35.93%+46.30%),但拥有省级以上成果(主要是比赛获奖)只有26%。反差较大,而且这些成果相对集中在较为固定的几所学校里,集中度很高,也就是说很多学校没有活动成果,或活动形式中没有(可能)机会参加发明比赛项目,一般开展的是报告会、演讲会和一些拼装竞技类的活动。

10——受调查学校已经开展发明教育的时间

一、你校开展科技创新发明教育活动时间有

选项

数据量

百分比

1、3年以下

15

27.78%

2、35

14

25.93%

3、5年以上

25

46.30%

回答

54

100.00%

4——学校获得各级别成果的百分比

6.jpg

    而学生对于自己可能参加发明创新活动,与有没有专业老师的指导,也给出了排在第一重要的位置的(因果)选择(见表11)。

 表11——学生你选择参加科技创新发明活动的主要原因

十八、你选择参加科技创新发明活动的主要原因:(单选)

选项

 

 

1有专业的教师指导

151

22.04%

2家长给予时间、资金支持和技术帮助

45

6.57%

3相信自己是一个创新发明人才

76

11.09%

4自己的兴趣和梦想

243

35.47%

5受同学们的影响

70

10.22%

有效问卷合计

685

100.00%

    以上多个选择题目相互印证,师资问题是发明创新教育深入发展的瓶颈。对于有没有合适的、具有专业水平的活动指导教师的调查选项排在“你认为学校开展发明创新活动重要程度”的首位。现实也往往是那个学校有发明创新教育的老师,学校就有这项活动;若没有老师,学校基本不开展这些活动;老师调走了,活动也往往随着消亡(甚至是该校曾经的特色)。现实中,学校和教育行政部门对于科技教师队伍的建设不够重视,是导致“中小学科技创新发明教育发展”不够的直接因素。调查中可以明显看出,科技教师队伍成分复杂、身份较乱、职称上升通道不畅、专业培养欠缺。在武汉市教育科研机构教研员序列中,没有“科技教师”职位,可见科技教育未得到足够的重视。

    调查中“已经3年没有获得培训和学习机会”的老师达20.37%(表12),在科技高速发展的时代,科技教师的职业化建设非常欠缺。

12学校对于科技创新发明教师的培养

九、学校对于科技创新发明教师的培养

选项

数据量

百分比

1、一年有2次省级以上(武汉市外)培训或学习

10

18.52%

2、一年有1次省级以上(武汉市外)培训或学习

9

16.67%

3、两年有1次省级以上(武汉市外)培训或学习

12

22.22%

4、仅能参加武汉市内的培训或学习

12

22.22%

5、已经三年没有参加过培训或学习

11

20.37%

回答

54

100.00%

7.jpg

图5——学校对于科技教师的培养情况的百分比

    2.2.5 发明创新教育现阶段成果颇丰,差异较大,缺少向纵深发展的机制

    在一线科技教育工作者的职业坚持和辛勤努力下,那些具有并愿意坚持进行发明创新特色教育的学校,也在各类比赛中屡露头角,成果颇丰。如在湖北省青少年创新发明促进会的组织下,华师一附中、武大外校、华科附中、省实验、六中、吴家山中学、武汉电子职业信息学校、湖北华一寄宿学校、吴家山三中、车站路小学、华中里小学等中小学的学生已经纷纷在美国、德国、韩国等各项国际发明展上摘金夺银,展示出武汉市的科技创新发明教育的水平,而且这一批学校获得全国宋庆龄基金会颁发的“宋庆龄全国科技发明教育示范基地学校”的称号,并在三届“全国创新名校大会”上分别被评为“全国创新型名校”,更有一批“全国科技创新型名师”;武汉市还评选出了2批几十名“十佳中小学生优秀发明人”,更有获得专利权转让的学生发明人。特别是2004年武汉市开展中小学知识产权普及教育活动中,首批获得专利权,并得到政府优惠政策资助的小发明人,如:韩晟、吴渊、王欢等,现如今已经纷纷在北京、广州、武汉等地创立自己的公司,已经获得千万级的天使轮或A轮融资,其核心技术均为他们自己的专利,而近期大学刚毕业的沈鹏和刚刚从职业学校毕业的学生胡伟也进行“大众创业”初获成功。(见附录资料)。武汉市六中、吴家山中学、华师一附中等在十年间学生获得的专利数量均已达数千件,一大批学生也因此获得政府的奖励资助或在升学、优录、自主招生等政策方面得到实惠,凭借专利走进重点大学的神圣殿堂。

    但是,相比武汉市的中小学校总数,这些学校就是“典型”,而且,小学、初中、高中之间缺少连续,学生成果更缺乏向纵深的发展,“创新人才”也缺乏系统和贯穿式的培养。

三、武汉市发明创新教育存在的问题

3.1学生创新设计方案、尤其是专利申请减少

    在被调查的249名学生中,有28名学生提交过创新设计方案,但是只有1名学生的方案申请专利获得了专利局的受理(表13)。其原因,一是在华师一附中、武汉市六中、吴家山中学的调查对象是高一学生,他们的创新设计成果一般在高二才会涌现,所以此前形成创新设计成果、特别是专利申请会很少。如:已知被调查的学生中,华师一附中是高二学生有8人、武汉市六中也是高二学生有11人已经获得专利权;二是国家从2012年起取消了在科技教育活动上的各项优惠政策(保送、加分、优录),学校也减弱或停止了对在创新教育上取得成果的师生给予的激励政策措施;三是国家专利局在专利审查上增加了新颖性、创造性的审查力度;四是在以学校为单位的成果统计中,中心城区与新城区、示范学校与非示范学校在成果统计上都存在明显的差异。不过,这些也都说明了武汉市发明创新教育还有很大的发展空间。

13——你的创新发明设计方案获得的进展

十二、你的创新发明设计方案

1获得受理通知书的;

1

0.40%

2获得授权的;

0

0.00%

3被专利局否决的;

0

0.00%

4被查新排除的;

0

0.00%

5你一共写(或提交过创新设计方案;

28

11.24%

没有写(或提交)过创新发明设计方案;

220

88.35%

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图6 学生创新发明设计方案的进展

3.2各学段之间却缺乏系统性、连贯性

    由于发明创新毕竟不是中小学的主要学习科目,一般是借助于兴趣社团、讲座报告、展览竞赛等课外活动展开,各个学段虽有“以创新、探索、动手”为特征的课程,但是中小学各学段之间却缺乏系统性、连贯性。如、小学的科技活动课、初中的劳动技术课、高中的技术课中间就没有相关的、系统的知识点和技术技能的连续性传承,学生的参与是断续的,而且这些活动很大程度上依赖于大的环境,一旦学生换个地方,学校重视程度不同,可能会导致教育成果的前功尽弃或事倍功半,特别是高中阶段,学生接受发明创新教育的程度参差不齐,发明创新教育的连贯性、终身性得不到保证;此外发明创新教育针对不同学年段的学生在创新思维、创新素质、创新能力没有本质上的区别,也就是说,发明创新教育内容没有随着学生的升学产生一些因材施教上的连续性渐进变化,在采用的教材、教学内容上区别度不大;特别是对于有特点、个性、突出兴趣爱好的“特色”学生缺乏蕴育其成长的平台。

    3.3对于在发明创新教育活动中表现出的人才,没有做到必要的后续跟进

    在专项调研(访谈资料)中,那些已经取得一定成果的创业学子,非常感谢曾经在中小学阶段受到的发明创新意识的启蒙教育。如沈鹏回忆中小学阶段,感受颇深“课堂教学的知识局限性太大,我拥有创新的想法,但无处施展,在初一的时候琢磨水力能不能推动汽车,但后来“能量守恒定律”打败了我的幻想,即使中学时代那些天真的想法,最后被物理课上的知识给否决,但我并没有放弃那种对发明创新的喜爱和幻想”。

 可见发明创新教育就是要让学生早一点亲近技术,了解技术,增进技术情感,培养一种对技术的思考方式。再在学习和尝试发明实践的过程中,不断提升和积累创新智慧,成长为有创新品质的人。那些在创新的路上,敢于经历自以为是的“科技创新发明”人,即使后来被科技知识和技术所打败,能勇于接受被打败的事实,找到自身知识的欠缺,在获得学习的基础之上,再去完善自己的想法与见解。所以,发明创新教育要有对创新人才、创新作品、创新成果的后续跟进,要让创新发明人能够在实践中不断重复幻想、构思、权衡、设计、实践、学习,提升,再设计...创新的杰出人才就可能这样冒出来。

3.4对学校开展发明创新教育成果的评价体系还需不断完善

    对发明创新类的国际国内比赛,如全国中小学生创造力大赛、全国青少年未来工程师比赛、中国国际发明展、国际青少年创新设计大赛、德国纽伦堡国际发明展等等,都没有被纳入有关主管部门所确认的赛事范畴。仅指定一项来自科协青少部组织的全国青少年科技大赛纳入考评,又由于赛事规模和地区的区别对待,实行指标和参加数量上的配额管理,很多学校根本无缘参与,特别是新开展发明创新活动的学校,常常是满怀热情积极参与,却一次次在初级(城区赛)就遭到淘汰出局,几次就失去兴趣,有的学校被迫停止、或转而参加那些制作、拼装、游戏和竞技类的活动,甚至有的学校仅仅就举办几场报告会、演讲会来应对上级科技教育指标考核。

    需要说明的是,发明创新出成果固然重要,但培养学生求异思维、质疑思维、创新思维能力,才是发明创新教育的最终目的。虽然有的学生暂时还没有发明成果,但是思维意识、思维行为改变了,或许长大了就可以有所发明了;还有艺术的创新也是一种发明,或者说艺术上的新点子也是一种创新。因此,我们提出的“发明创新教育”中的“发明”是一个广义的概念。

    目前有关主管部门,采取指定某项或某几项赛事来规范学校的创新教育活动,使发明创新教育受到局限。部分科技创新和知识产权素质教育基础和效果相对较好的学校,将发明创新教育简单定位于组织学生参加青少年科技创新大赛,而不是进行发明创新教育,导致了出现“重竞赛轻教育,重结果轻过程,重作品轻设计”的现象;而对于基础薄弱或尚未开展发明创新教育的学校,在目前体制下,制约了开展创新发明教育的实践和发展,这也导致我市发明创新教育与现在十分火爆的“创客运动”、“众筹”、“网络微信”等的节奏不一致。

 四、推进武汉市发明创新教育发展的对策与建议

清华大学经济学院院长钱颖一教授,用经济学上的“平均值”和“方差”的视角,直观观察中国30年的基础教育,得出结论:

    第一、中国“应试教育”的基础知识和技能的“均值”较高,这对过去30多年中国经济增长起了推动作用。

    第二、基础知识特别是能力的“方差”太小,杰出人物太少。这就导致创新不足,对未来中国经济以创新驱动发展非常不利。

    他认为,中国在大规模的基础知识和技能传授方面很有效,使得中国学生在这方面的平均水平比较高。在一些测试项目中反映出中国的学生比美国学生平均水平都要强。如,我们的毕业生基础知识扎实,模仿能力强,挣钱动机更强,员工队伍整齐,有很强的执行力,表现在制造业非常明显,即使是服务业也一样。如,在引进先进的IT技术和管理流程,超级市场的收银员、银行的柜台服务、医院的挂号和收费、出入关的检查等重复性的、规律性的大规模操作,中国服务人员的速度和精准程度,甚至超过发达国家。但是印度在出现突出人物方面比中国显著。如,全球著名商学院中的哈佛商学院、芝加哥商学院、康奈尔商学院的现任院长都是印度裔;全球著名大跨国公司中,微软、百事、德意志银行、万事达卡的现任CEO也都是印度裔。但是目前还没有中国人担任这类商学院和跨国公司的CEO

    第三、教育除了为发展经济服务的功利作用之外,教育对人的素养培养和人的价值塑造以及对文明社会建设更为重要。

    所以,在继续高水平的“均差”教育的同时,一定要创造合适的、有利于“方差”拉大的教学和社会环境建设,以有利于杰出人才在这种环境中“冒”出来。结合我们的调查分析和访谈资料的启示,对于武汉市中小学生的发明创新教育的发展,我们提出的可行性对策与建议是:

    4.1 充分发挥民间社团的作用,放权赛事管理,保障资源的充足及公平

    发明创新教育活动要增加灵活性、丰富发展渠道,必须给予极有活力的民间教育社团活动以发展空间,实现“官主民辅”、“官引民活”的新局面。

    4.1 .1 提高认识,典型引导。现行的“官办活动”是主宰的地位,但规模有限,其参加活动的指标是计划分配制,有失公平(如青少年科技创新大赛),容易出现权力寻租,滋生腐败。可优先对开展发明创新教育有一定基础和取得成绩的学校(如创新型名校),放开“赛事”项目的限制,支持和鼓励他们组织学生成果积极参加成熟、有影响力的发明活动,如,世界三大发明展。这样,既可以“让”出计划指标,又有利于学生成果走向世界,典型示范有助于其他学校的跟进、效仿、学习。

    4.1 .2 针对民间赛事活动,虽放权“赛事管理”,但不是放任。即对于科技(包括其他比赛活动)竞赛活动,不以限定几项比赛(如武汉市每年公示的、有着“官办”色彩比赛项目)来简单化实施比赛管理,而是研究采取在一些民间赛事中以设立如“政府奖”、“专家名誉专项奖”、“学科专项”等形式引导民间赛事的发展方向,或派遣指导员参与规范赛规和评审制度,或设立专家评审员等,既用活民间资本,又可以丰富创新赛事,支持学校积极参与国内外有影响的发明展活动,推动发明创新教育接轨国际规范,极大丰富创新教育资源,由此获得发明创新教育的公平、深入的发展。

    4.1 .3适当政策激励,优化资源配置。我们专访调查了一些如今创业有成的学子,发现他们都是在中小学阶段积极参与科技创新教育活动和实践的,并不同程度和形式地接受到国家各种不同的政策奖励和升学“优待”,由此进一步激起他们持续的发明兴趣、成就发明梦想的激情。那些恰当、有效的鼓励政策,比如申请专利、获得法律保护,就如同林肯总统说的“给天才之火添加利益之油”。在“大众创业、万众创新”的号召下,用政策营造环境,让创新天才不断得以涌现,是各级有关部门的应尽之责。

    4.1 .4注重发明创新品格的塑造。发明创新教育中,对人的发明创新品格的塑造极为重要,应十分重视。同时,创新实践活动,要力求将创新实践的成果与社会需要相对接,使之转化为市场可能接纳的创新型产品,实现学生体验创新实践的社会价值。

    4.2 建设武汉市中小学生发明创新教育众筹平台,实现“创客教育”与成人“创客空间联盟”的对接,为学生的终身发展铺设台阶

    武汉市青少年发明创新教育现阶段成果颇丰,但学校间差异较大,缺少向均衡、纵深发展的机制,发明创新教育活动的设计也还缺少必要的灵活性,对学生的培养机制还缺乏连贯性、终身性。应结合现在火爆的“创客运动”、“众筹”等等国外和省外的先进经验,创建武汉市中小学发明创新教育众筹平台,帮助发明创新者或学校联系合适的生产商、销售商一起合作,以保证创新人才培养的连贯性、终身性,助推学生技术情感和创新智慧的生成,塑造出学生的创新人格。

    4.2.1由政府主导,向社会购买“中小学发明创新教育众筹平台”。该平台像一个导师般的组织者,是一个纯粹的公益性的教育平台,是引导学生发明人向均衡、纵深发展的一种机制。它除了常规的征集学生作品、设计,以吸引跟投人,让学生的发明向市场、向社会发展,助推学校发明创新教育的发展之外,还在线下设计和组织各种活动,如在大众中宣传、推介发明创新成果,以在大众中宣传发明创新教育的重要性。

    4.2.2 该平台建立将在学术上与武汉高校、科研院所相连,创立发明创新教育学术联盟,同时实现“创客教育”与成人“创客空间联盟”的对接,扩大实践场地,满足学生创新兴趣和爱好,丰富学生参与创新活动的个性化动机需求,以利于发展、延续学生的兴趣和“创客精神”,是有个性、有特长、有持续兴趣、坚持特色成长的学生,成就为杰出人才的一个平台。

    4.2.3利用“互联网+”的模式,推动中小学发明创新教育的国际化进程,实现创意分享,作品异地生产、展示和宣传推广。完成民间集资、竞选活动、创业募资、艺术创作、自由软件、设计发明、科学研究以及公共专案的“大众创业、万众创新”的基础教育,形成“人人都参与,处处有特色”的中小学发明创新教育新局面。

 4.3重视科技教师队伍建设,归口教研学术管理,畅通科技教师发展渠道,完善发明创新教育师资培训机制

    调查证实,要消除中小学生发明创新教育深入发展的“瓶颈”,必须合理统筹调配发明创新教育资源,特别是要解决好有关师资问题。

    4.3.1目前从事发明创新教育的教师主要是:小学的科技活动课教师、初中劳动技术课教师、高中技术课教师,以及其他从事科技活动的实验员或有关人员等,由于发明创新教育均没有对应的师范专业,因而教师队伍的来源和成分复杂。建议对从事发明创新教育的教师要有科技专业的合格要求,建立对科技教师的科技素养和学术水平的考核和评级制度。

    4.3.2将科技教师的学术研究纳入武汉市教育科研机构的职责范围。现在中小学发明创新教育是归口各个城区教育主管部门的科技辅导站管理。由于历史原因,各个科技站(馆),主要是组织和开展科技创新活动,学术研究则主要归口市区教育科研机构。因而,造成科技教师在学术上研究不畅通、理论研究比较欠缺,相对其他学科领域的教研水平明显落后,导致科技教师的学术和科研水平受到质疑。早日将科技教育纳入到“教科院的教科教研体系”中,不断提升科技指导老师的理论和专业水平,也有利于明确科技教师“学术”身份(不仅仅是辅导工匠),清晰科技教师的发明创新教育职责,更有利于畅通老师的成长路径。

    4.3.3在教育科研机构的指导下,针对学生参与发明创新教育活动的动机不一,个性化强,参与创活动的兴趣和积极性较高的特点,开展各个学段的发明创新教育理论研究,梳理教材、研究课堂和教学,实现发明创新教育的教学知识、科学素养、实践能力培养的系统性和连贯性;在现有课程设置基础上,提高教学的针对性和时效性。

    4.3.4现代发明创新教育的发展,更需要有专业水平和理论素养的老师。建议改变现有的以指导学生获奖,做为对科技教师的主要的评价和考核方式。科技教师应不仅仅能指导和训练学生,更应在专业学术研究上、教育理论水平上有评价和考核。学校应鼓励和支持教师参与民间创新教育的学术研讨活动,有关主管部门应将创新教育的学术报告、大会交流、经验总结等纳入科技教师的业务档案。

    4.3.5由于城镇化的发展,各城区科技站已经部分或全部丧失直接指导训练学生进行科技活动的功能,曾经的学生特色功能活动室,已经变为了办公室,部分成为了一个行政职能科室。建议要突出科技站对科技教师培训的职能,赋予科技站培训科技教师的功能,使其成为科技教师培训学习主要基地。