龔振

科技創(chuàng)新是推動人類社會不斷進步的動力引擎?？萍紕?chuàng)新的關鍵是人才， 只有源源不斷地培養(yǎng)大批高素質的科技人才， 才能形成持續(xù)創(chuàng)新的動力機制。創(chuàng)新人才培養(yǎng)必須從小抓起。在新時期實施科教興國、人才強國、創(chuàng)新驅動發(fā)展三大戰(zhàn)略背景下，加強中小學生科技創(chuàng)新教育，培養(yǎng)未來創(chuàng)新人才已成為國家教育發(fā)展戰(zhàn)略的核心問題。《全民科學素質行動計劃綱要（2006—2010—2020年）》指出，建立科技界和教育界合作推動科學教育發(fā)展的有效機制。本文基于協(xié)同理論，以深圳市南山區(qū)少年創(chuàng)新院（以下簡稱少年創(chuàng)新院）建設為例，探索如何構建中小學科技創(chuàng)新教育的區(qū)域協(xié)同機制。

協(xié)同理論：中小學科技創(chuàng)新教育區(qū)域協(xié)同機制建設的理論基礎

協(xié)同理論，是20世紀70年代由德國物理學家赫爾曼·哈肯（Hermann Haken）創(chuàng)立的一門適用于自然和社會科學的理論，是基于系統(tǒng)論、信息論、控制論、突變論等多學科研究基礎上，逐漸形成和發(fā)展起來的新興學科。

協(xié)同理論即協(xié)同合作之學。“協(xié)同”（synergetic）一詞，源于希臘語，本意即合作，亦即協(xié)同作用。按中文理解，“協(xié)”即“相互合作”，“同”代表“一致、統(tǒng)一”。協(xié)同理論具有普適性特征，其主要內容包括協(xié)同效應、伺服原理和自組織原理。協(xié)同效應是指復雜開放系統(tǒng)內部各要素或系統(tǒng)通過相互作用和有機整合，產(chǎn)生的整體效應或集體效應。伺服原理是指系統(tǒng)通常由少數(shù)幾個集體變量即序參量決定，而系統(tǒng)其他變量的行為則由這些序參量支配或規(guī)定。序參量是指影響系統(tǒng)各要素由一種狀態(tài)轉變?yōu)榱硪环N狀態(tài)的集體協(xié)同行為，并能指示出新結構形成的參量。換言之，可以將序參量理解為主導因素。自組織原理旨在解釋系統(tǒng)從無序向有序演化的過程，實質上就是系統(tǒng)內部進行自組織的過程，協(xié)同是自組織的形式和手段。

這啟發(fā)我們，中小學開展科技創(chuàng)新教育一方面要發(fā)揮中小學校的主體作用，另一方面也要借助高校、科研機構、高科技企業(yè)等社會資源，促進不同組織之間相互依托、相互協(xié)作，共同提升中小學生科技創(chuàng)新素養(yǎng)，培養(yǎng)未來科技創(chuàng)新人才。基于此，2014年，深圳市南山區(qū)教育局與共青團深圳市南山區(qū)委員會、中國科學院深圳先進技術研究院（以下簡稱中科先進院）三方聯(lián)合成立少年創(chuàng)新院。其目的在于整合三方教育、文化、科技、智力、技術和服務優(yōu)勢，促進教育資源的有效對接和融合，創(chuàng)新人才培養(yǎng)機制，讓少年創(chuàng)新院成為未來科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)的孵化地，并以此引領和提升全區(qū)青少年的科學素養(yǎng)與創(chuàng)新精神。目前，少年創(chuàng)新院已成為區(qū)域科技創(chuàng)新教育的核心引擎。

開放耦合：科技創(chuàng)新教育區(qū)域協(xié)同機制與協(xié)同理論的契合性

中小學科技創(chuàng)新教育區(qū)域協(xié)同機制指區(qū)域內教育行政部門、教育研究機構、大中小學、科普機構及場館共同聚焦科技創(chuàng)新教育，整合各類資源，建立健全協(xié)同教育機制，提供相關支持，為不同類型的中小學科技創(chuàng)新教育課程建設和實施搭建平臺、創(chuàng)造空間。區(qū)域協(xié)同機制包括形成機制、實現(xiàn)機制和約束機制等。

中小學科技創(chuàng)新教育是一個開放性的、循序漸進的過程。其機制建設與協(xié)同理論的契合性主要體現(xiàn)在：一是中小學科技創(chuàng)新教育是開放的系統(tǒng)工程，需要多元主體協(xié)同參與，是外部協(xié)同培養(yǎng)與內部協(xié)同培養(yǎng)的統(tǒng)一，本身就滿足自組織的基本條件;二是中小學科技創(chuàng)新教育在區(qū)域推進過程中，形成的創(chuàng)新教育文化具有較大的穩(wěn)定性，不易改變，在區(qū)域科技創(chuàng)新教育機制構建與運行中起到主導和支配作用，具有序參量特征;三是從宏觀來看，中小學科技創(chuàng)新教育在探索的過程中，本身就有著無序和有序的狀態(tài)。在此過程中，創(chuàng)新教育各要素的相互影響和制約乃至耦合，形成序參量，使整體功能發(fā)生倍增或放大，產(chǎn)生協(xié)同效應。少年創(chuàng)新院三方聯(lián)合，統(tǒng)籌環(huán)境、資源、師資等要素，構建一體化未來創(chuàng)新人才培育鏈，有效解決不同主體銜接不暢所產(chǎn)生的科技創(chuàng)新教育“各自為政、少有合作”的條塊化、分割化問題，形成了“1+1+1>3”的協(xié)同效應。

貫通融合：南山區(qū)科技創(chuàng)新教育協(xié)同推進策略

頂層設計，引領區(qū)域科技創(chuàng)新教育協(xié)同發(fā)展。目標協(xié)同是區(qū)域科技創(chuàng)新教育協(xié)同推進的基礎，是精神層面的統(tǒng)一保障，對協(xié)同合作起著重要的作用。深圳市南山區(qū)從頂層設計出發(fā)，制訂《南山區(qū)科技創(chuàng)新教育特色發(fā)展實施方案》《南山區(qū)少年創(chuàng)新院規(guī)劃》《南山區(qū)少年創(chuàng)新院小院士培養(yǎng)辦法》等文件，強化教育、團委、中科先進院等部門科技創(chuàng)新教育職能的貫通與融合。一是明確提出了青少年創(chuàng)新人才培養(yǎng)工程，建立創(chuàng)新優(yōu)秀人才培養(yǎng)制度。完善三大體系，即科研機構（高校）—高新企業(yè)—中小學結合體系、創(chuàng)新人才培養(yǎng)教育投入體系和創(chuàng)新人才培養(yǎng)區(qū)域、學校網(wǎng)絡支持體系;二是明確提出創(chuàng)新升級南山課程改革，共建“南山少年創(chuàng)新院”等舉措;三是提出充分利用南山區(qū)高科技企業(yè)云集、科研院所集中的特點，整合社會資源，重點打造“六個一”工程（100個創(chuàng)新實驗室、100個科技創(chuàng)新教育項目、100門科技創(chuàng)新課程、100個科技創(chuàng)新課題、100位科技創(chuàng)新教育導師、100名南山少年創(chuàng)新院小院士）。以上文件就創(chuàng)新教育的實施辦法、推進制度、評價機制、經(jīng)費保障等作了具體部署，保證了各部門、各層次子系統(tǒng)協(xié)同力的正向功能發(fā)揮，使創(chuàng)新教育舉措得以落地實施。

整合資源，豐富區(qū)域科技創(chuàng)新教育渠道。協(xié)同理論認為，一個系統(tǒng)由無序轉變?yōu)橛行?，盡管起主要作用的是內部協(xié)同機制，但同時在演變過程中所需的物質、能量和信息等控制變量也需要外部環(huán)境來提供。這就要求系統(tǒng)具有開放特性。而當系統(tǒng)控制變量在開放的環(huán)境下，發(fā)生變化時，系統(tǒng)與外部的物質、能量和信息交換，系統(tǒng)內部各個要素和地位協(xié)同方式以及程度也會隨之變化，表現(xiàn)為系統(tǒng)的非平衡性。

少年創(chuàng)新院充分發(fā)揮團委、中科先進院與高新企業(yè)聯(lián)系密切這一優(yōu)勢，積極引入創(chuàng)新教育資源。一是借助區(qū)位優(yōu)勢，與區(qū)內高新技術企業(yè)、科普基地合作，建設26個學生實踐基地，將創(chuàng)新理念、企業(yè)創(chuàng)新思維模式引入學校，開展機器人搭建與編程、生命科學基因遺傳、3D打印、水土保持科技等實踐活動，為學生提供良好的校外創(chuàng)新環(huán)境，讓學校創(chuàng)新成果走入社會、走向市場。二是與知名高科技企業(yè)聯(lián)合開發(fā)創(chuàng)新課程，如與人工智能龍頭企業(yè)合作，率先開展人工智能教育試點;與大疆科技聯(lián)合，在少年創(chuàng)新院總部基地設立無人機體驗中心，共同舉辦FTF無人機大賽。截至目前，全區(qū)43所少年創(chuàng)新分院與柴火創(chuàng)客、深圳大學等企業(yè)和機構開展項目合作，讓專家團隊參與指導學生的小制作、小發(fā)明活動，培養(yǎng)小創(chuàng)客。

項目學習，促進中小學各學科內外融合。學科交叉融合是實現(xiàn)科技創(chuàng)新的重要因素。實踐已經(jīng)證明，在化學、醫(yī)學、生命科學、物理學等一系列基礎學科領域，重要的突破都來自交叉科學研究。少年創(chuàng)新院設立專職科技創(chuàng)新教研員，指導統(tǒng)籌各學科教師開展項目式學習，研發(fā)STEM課程，建構科技創(chuàng)新教育課程圖譜。一是開展學科內整合研究，讓學科內的知識形成有聯(lián)系、有邏輯、有層次的系統(tǒng)，實施教學內容跨學段、教學方法多樣式、教學策略多融合;二是跨學科整合研究，以激發(fā)科學興趣、提升科學創(chuàng)新素養(yǎng)為目的，以現(xiàn)實問題解決為依托，以特定資源為主題，保持與前沿科學動態(tài)同步，多學科、多活動聚集，實施與社會生活的多學科關聯(lián)聚集式整合;三是借助信息技術，為區(qū)域科技創(chuàng)新教育精準分析學情，促進學生學習方式的變革。

從協(xié)同視角看，這一策略，其實質是在學科協(xié)同過程中“保持時空上的協(xié)同與管控的一致”，通過協(xié)同行為消除學科間的障礙、刪減環(huán)節(jié)間的無效活動，力求課程資源投入價值及效用的最大化。

博士課堂，彌補科技創(chuàng)新教育師資缺口。美國科學哲學家托馬斯·庫恩（Thomas Samuel Kuhn）發(fā)現(xiàn)，科學研究共同體的研究有賴于共同體所共有的學科規(guī)范，他稱之為“范式”或“學科基質”。按照庫恩的范式理論，我國的科技創(chuàng)新教育還有許多問題需要解決?！盁o論是基礎教育新課程所倡導的科學教育理念的落實，還是全民科學素質行動計劃中學?？茖W教育目標的實現(xiàn)，最缺乏的就是強有力的學術支撐和真正到位的專業(yè)服務?！?/p>

師資缺乏一直制約著中小學科技創(chuàng)新教育的深入開展。少年創(chuàng)新院利用中科先進院人才優(yōu)勢，在中科先進院實驗學校分院設置相關科學實驗室，為每個班級配備一名博士老師，設立博士課堂，講述科技發(fā)展史、科學家的奮斗故事、科技基本常識和科技前沿發(fā)展概況以及創(chuàng)造學理論和創(chuàng)造技法等方面的知識，指導學生進行相關實驗，讓科技創(chuàng)新真正融入中小學課堂。目前這一模式已經(jīng)推廣到6個分院。

同時，少年創(chuàng)新院還邀請專業(yè)研究人員和企業(yè)精英，通過講座、座談會、研究課、觀摩參觀等形式，借鑒科技界、企業(yè)界的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新模式，開展了一系列有針對性的創(chuàng)新教育教師培訓，先后開設《以色列SIT系統(tǒng)創(chuàng)新思維》《STEM創(chuàng)客教育》《卓識成就項目的探索和分享》等師資培訓課程，幫助教師樹立創(chuàng)新意識、學習創(chuàng)新知識、自覺進行創(chuàng)新實踐，提升中小學教師科技創(chuàng)新教育能力。

“小院士”評選，搭建未來創(chuàng)新人才展示平臺。少年創(chuàng)新院成立以來，每年都在中國國際高新技術成果交易會上搭臺展示，是該展會上唯一的中小學科技創(chuàng)新教育展臺。會議期間，少年創(chuàng)新院還開展“小院士”評選活動。對于已經(jīng)獲評的“小院士”，少年創(chuàng)新院開設了十幾門創(chuàng)新課程供他們選擇，繼續(xù)對“小院士”進行培養(yǎng)，并推薦參與中國少年科學“小院士”評選。目前，全區(qū)共有128名學生當選中國少年科學院“小院士”，人數(shù)占深圳市一半。

少年創(chuàng)新院還舉辦各種節(jié)日活動，鼓勵學生在更廣闊的舞臺上展示自己的形象，在深圳乃至全國教育產(chǎn)生影響，最終在國際舞臺上發(fā)出自己的聲音。

多元評價，呵護學生個性化成長。一是研制出南山區(qū)中小學質量綜合評價指標框架。在每年底發(fā)布《南山區(qū)中小學教育質量綜合評價年度報告》，目前發(fā)布了學生身心發(fā)展報告、南山教育創(chuàng)新發(fā)展指數(shù)等;二是推進小學科學評價改革。制訂《南山區(qū)小學科探究實踐及個性化素質表現(xiàn)評價指引》，促進學校、教師全面關注和培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng);三是堅持成果實用性導向。創(chuàng)新教育必須關注成果的社會實用性。學生通過創(chuàng)新實踐，發(fā)展獨立人格，道德與社會、文化意識。引導學生通過自己的創(chuàng)新成果服務他人、奉獻社會，報效國家，以發(fā)展學生對核心價值觀的認知理解。

結語

深圳市南山區(qū)以少年創(chuàng)新院為載體，統(tǒng)籌、規(guī)劃、指導、實施全區(qū)的創(chuàng)新教育，探索出了符合區(qū)域實際的科技創(chuàng)新教育體系，為我們探索中小學科技創(chuàng)新教育協(xié)同機制提供了借鑒。中小學科技創(chuàng)新教育是一個多層面、多要素相互協(xié)同的體系，需要政府、教育行政部門、大學、科研機構、企業(yè)發(fā)揮各自優(yōu)勢，整合資源，實現(xiàn)各方優(yōu)勢互補。

建立科學合理的協(xié)同機制，是促進中小學科技創(chuàng)新教育深入和可持續(xù)發(fā)展的保證。政府要提供政策和資金支持，激勵科研院所、高新企業(yè)、社會機構參與中小學科技創(chuàng)新教育課程服務，從而解決目前很多學?？萍紕?chuàng)新教育專業(yè)師資、教材及相關配套設備問題。中小學校要基于學生發(fā)展核心素養(yǎng)框架，完善中小學科學課程體系，充分利用社會資源，開展科學創(chuàng)新與技術實踐的跨學科探究活動，探索科技教育校內外有效銜接的模式?？蒲性核?、高新企業(yè)、社會機構要增強自己的社會責任，發(fā)揮自己的人才優(yōu)勢、技術優(yōu)勢和實驗條件優(yōu)勢，積極到中小學傳播科技前沿知識，指導中小學生開展科技創(chuàng)新實踐活動，成為創(chuàng)新人才培養(yǎng)的助推器。