從鄉(xiāng)村講臺到科技前沿——我的科學教育探索30年 | 科技教育工作者風采

科學教育于我，從來不是簡單的知識傳授，是教育和立德樹人的縮影。在這段跨越30年的旅程中，我逐漸領悟到，真正的科學教育是點燃好奇之火，培養(yǎng)學生發(fā)現和解決問題的能力，幫助學生找到改變命運的支點，成為更好的自己，也成就更好的我們。

1初始階段（1993—2005）：困境點燃科學熱情火種

初為人師的震撼與挑戰(zhàn)

1993年，我從內蒙古烏盟師專畢業(yè)，被分配到農村職業(yè)學校，成為一名教師。學生大多是傳統(tǒng)應試教育的“失敗者”，戴著“差生”的標簽，他們整體基礎非常差，有的甚至連兩位數的乘法都不會。我第一次站在職業(yè)學校的講臺上，教室里彌漫著一種令人窒息的沉悶。當我講解歐姆定律時，看到的是42張茫然的臉。那一刻，我意識到傳統(tǒng)的教學方式在這里完全失效。我開始觀察這些“問題學生”，發(fā)現他們雖然對課本知識幾乎毫無興趣，但卻對拆裝收音機、修理自行車等操作類、實踐類活動充滿熱情，讓我深刻體會到科學探索實踐對學生發(fā)展的意義和可能。

教學轉型：引導實踐與模式創(chuàng)新

我決定徹底改變傳統(tǒng)的教學方式。沒有經費購買教具，就帶著學生收集廢品，舊收音機、報廢的電動機、廢棄的電線等，都成了我們的實驗材料和制造工具。記得第一次制作簡易電動機時，銅線在磁場中轉動的那一刻，整個教室爆發(fā)出歡呼聲。有學生驚呼：“老師，原來科學真的能讓東西動起來！”此后，我開始定期準備一些實用電路制作，鍛煉學生的創(chuàng)新能力和動手技巧，讓他們體驗成功的快樂。學生的學習興趣越來越濃，有的學生過了飯點還待在實驗室，不舍得離開，曾經逃課成癮的學生，每到課外活動時間就早早等在實驗室門口，手里總是拿著新構思的電路??

與學生互相成就，實現蛻變

1998年春天，被其他老師稱為“混世魔王”的劉同學成為了我的學生。他因為父親在大棚勞作時摔傷而變得沉默寡言，生活的重壓讓他無心學業(yè)，常常無法控制自己的情緒和言行。家訪時，我看到他熟練地幫父親調試老舊的噴霧器，突然意識到，這孩子身上具有最寶貴的善良和愛的能力，他只是缺乏自信和方向?！叭绻覀兡馨l(fā)明自動化控制的大棚，你父親是不是就不用爬那么高了？”這個問題點燃了他眼中的火花。接下來的3個月，我們泡在實驗室里，用最簡陋的材料——幾個繼電器、溫度傳感器和二手電機，搭建出了第一個大棚自動控制系統(tǒng)原型。在村里實驗成功后，全村人都爭先恐后想在自家的大棚使用這套系統(tǒng)。以前人人看不起的“刺兒頭”，從此在村里昂起了頭，成了遠近聞名的小專家。

不久后，這個日光溫室自動控制系統(tǒng)在山東省青少年科技創(chuàng)新大賽上獲得了一等獎，劉同學在領獎臺上泣不成聲。農業(yè)部的專家在電視上看到這件作品后，認定這項技術和當時國際上最先進的技術基本相同，便決定收藏這件作品。后來，這件作品不僅被中國農業(yè)博物館收藏，還與袁隆平院士的作品一起展出，并被寫入小學教材。

2發(fā)展階段（2006—2012）：聯合實踐帶動技術革新

到生產一線中拓寬視野

2006年，我?guī)ьI的團隊經常因實驗器材不足而發(fā)愁。一位學生雖然達到了能熟練設計、調試電路的水平，卻因家庭困難面臨輟學。心急如焚的我決定另辟蹊徑，帶著學生走訪求助附近的幾家工廠，最后達成了“友好合作”方案，我們利用周末、節(jié)假日為工廠維修設備，車間的設備和儀器則成為了學生訓練和實操的工具，工廠以集中發(fā)放勞務費的形式對貧困生進行資助。當時的一個暑假，為了調試四色印刷機控制電路，我和學生在沒有空調的車間里熬了1個星期，當系統(tǒng)成功運轉時，汗水浸透的衣衫和學生興奮的歡呼成為了最珍貴的記憶。

獨立創(chuàng)新解決技術瓶頸——3D打印的研發(fā)與推廣

2012年夏天，我在全國職業(yè)院校學生技能作品展洽會上第一次見到工業(yè)級3D打印機，當得知這臺德國進口設備要價80萬元時，一個大膽的想法浮現了：我們中國師生自己能不能造出來？回校后我立即組建了攻關小組，分析國外產品圖片，推導工作原理并進行實驗。最艱難的時候，我們連續(xù)72小時調試設備，團隊成員輪流在實驗室打地鋪休息。經過3個月的奮戰(zhàn)，第一臺自制的3D打印機終于成功打印出作品，這臺成本僅2 000元的設備，性能接近進口產品的70%，在全國500多所學校得到應用，編寫的《中小學3D打印入門教程》也被廣泛使用。全國3 000多名教師接受了相關技術的專業(yè)培訓后，均能熟練應用操作，大批學生受益。

教育理念的深化：重思維、協作和社會責任

從“教技術”到“育思維” 不再滿足于教會學生操作設備，更注重培養(yǎng)工程思維，尤其是批判性思維、創(chuàng)新性思維的建立和運用，在難題有解、可解中建立積極思維。

從“閉門造車”到“開放共享” 通過建立互助共學的教師社區(qū)網和學校共享同研聯結，讓創(chuàng)新成果惠及更多師生、家庭。

從“解決問題”到“發(fā)現問題” 引導學生關注時代發(fā)展與變革，深入探索民眾最普遍、最根本的需求，培養(yǎng)學生的社會責任感和擔當意識。

3成熟階段（2013至今）：立體系統(tǒng)育人建構教育新生態(tài)

研發(fā)農業(yè)機器人獲批農業(yè)部推廣項目

2015年，我在農村調研時發(fā)現一個令人憂心的現象：溫室種植戶普遍面臨用工荒，村里適齡年輕人寧愿送外賣也不愿務農。深入調查后發(fā)現，噴藥作業(yè)的辛苦和健康風險是主要原因。于是，我決定和學生一起研制自動噴藥機器人，解決農民和農業(yè)生產的燃眉之急。

研發(fā)的過程充滿艱辛，第1個原型機在測試時把農藥噴灑得到處都是，第2個版本因動力不足被困在田間??直到第7次迭代，才實現穩(wěn)定作業(yè)，最終成型的噴藥機器人成本僅4 000元，是市場同類產品價格的1/10。2020年，這項成果被農業(yè)農村部列為重點推廣項目，已在全國23個省份應用。

“三階式”科技特長生培養(yǎng)，成果斬獲國際大獎

興趣激發(fā)階段 趣味項目，發(fā)現潛能，樹立自信。

能力培養(yǎng)階段 參與真實課題研究，集中訓練觀察、研究、調查，建立發(fā)現與解決問題的思維視角和習慣。

創(chuàng)新突破階段 尊重學生特點與興趣，自主選擇比賽、賽項、作品主題和形式，結合前沿技術和科學調研，依靠個人或團隊獨立完成項目。

從2005年到現在，我?guī)ьI師生完成創(chuàng)新作品500多項，曾獲日內瓦國際發(fā)明獎、紐倫堡國際發(fā)明獎、匹茲堡國際發(fā)明獎等國際獎項，以及國家級科學比賽活動獎勵30余項（其中10次獲全國一等獎）。

教師共同體建設助力區(qū)域教育事業(yè)發(fā)展

科學教育帶動臨淄本地學生成長取得系列成果后，我意識到一線教師普遍缺乏相關教研和活動支持，僅依靠個人力量難以長遠發(fā)展，便積極與區(qū)級教育主管部門溝通協商。2015年，在臨淄區(qū)政府和教體局的大力支持下，投資2 000萬元建設了臨淄區(qū)青少年科技館，這是山東省第一個由教育體育局牽頭建設的純公益、面向全體民眾開放的科技場館。作為館長，我負責全區(qū)青少年科技教育工作，沿用前期科技特長生培養(yǎng)體系的模式，進一步著力打造全區(qū)科技教師成長共同體，完善區(qū)域教師教研發(fā)展。主要舉措包括：每月舉辦“創(chuàng)新工作坊”，集中分享最新教學成功案例，為一線教師提供有效指導和教學支架； 建立“師徒制”傳幫帶，一對一或一對多形式，資深教師指導新手教師進行科學教育和師生團隊建設；組織跨區(qū)域教研活動，積極承接各級各類活動賽事，促進經驗交流，帶動全市教師整體科學教育能力提升。

10多年來，臨淄教師共同體走出省市，走向全國，期間成功培養(yǎng)了37名市級以上優(yōu)秀科技輔導員，開發(fā)了126個創(chuàng)新教學案例。來自云南山區(qū)的老師在信中寫道：“您分享的低成本實驗方案，讓大山里的孩子第一次親手做了物理實驗?！蓖瑫r，臨淄區(qū)青少年科技館也獲得了長足發(fā)展，先后獲得全國防震減災科普教育基地、全國人工智能特色教育單位、全國“雙減”試點單位、山東省科普示范基地等多項國家級、省級榮譽稱號。

正如費曼所說：“科學是一種方法，它教會人們如何直面困難。”我的教育教學經歷和職業(yè)生涯印證了這一點——無論是學生還是教師，都能在科學探索中找到成長的力量。這條路，我會繼續(xù)堅定地走下去，探索分享更新的未知與可能，帶給社會更多的美好！

索亞敏，現任臨淄區(qū)青少年科技館館長，正高級教師。曾獲全國師德標兵、全國十佳優(yōu)秀科技輔導員、山東省優(yōu)秀教師、感動淄博年度人物、振興淄博勞動獎章、淄博市突出貢獻中青年專家等稱號，被媒體譽為校園里的“愛迪生”。