创新课堂教学模式，课堂内外深度学习
课堂是学校开展教育教学的主阵地，拔尖创新人才的培养离不开课堂教学主阵地，如何将传统意义上的课堂教学，转向落实拔尖创新人才的培养，在长沙市教育科学研究院副院长孔春生研究了多年的“激探创”教学的基础上，我们结合长沙市长郡芙蓉中学、龙山县第一小学两所学校科技创新特色教育的需要，进一步探索科学课教学与科技创新进行无缝结合，如何更好地将课内学习与课后项目式深度学习相结合。
探索“激·探·创·造”的校本化实施的四步创新教学模式，在“激”的环节，创设真实情境，提出真实问题，引导学生分析思考，引发认知冲突，激发学生兴趣，激活学生思维；在“探”的环节，通过设计相关的教学活动和搭建教学支架，引领学生自主学习，合作学习，合作探究等系列的活动，达成相应的教学目标；在“创”的环节，引领学生在真实情境中提出的真实问题，联系生活，创新应用，学生进行创新设计或体验制作，创造性地解决真实的问题，发展学生的发散思维与创造性思维；在“造”的环节，引领学生利用跨科学知识，开展相关的实验研究，利用相关的材料与设备，利用人工智能技术与智能造物技术，创造性地进行创造发明，将创新思维进行物化。更好地将课堂教学与课后项目化智能造物的实施，注重学生创新精神、跨学科综合实践和创造能力的培养。
跨界搭建教学支架，真实创新发展素养
跨学科融合是当今教学的倡导的一种重要的方法，有利于发展学生综合的创新能力，如指导程友维老师《肺与外界的气体交换》一课，在“激”的环节，通过创设真实真境：“汽车意外落水时，由于逃生不成功，人随车沉到水底而溺水的问题。”引发学生思考产生认知冲突，人在水中为何会无法呼吸而溺水，是水进入呼吸道与肺内，影响了肺与外界进行气体交换，那么肺是如何与外界进行气体交换的？从而引发学生产生认知冲突，激发学生学习的兴趣；在“探”的环节，通过引导学生感知体验吸气肌肉收缩，使胸廓扩大，呼气时肌肉舒张，使胸廓缩小；为进一步了解胸廓大小变化与肺的大小变化的关系，利用自制的教具通过扩大瓶壁与抽动注射器活塞，模拟胸廓的体积大小，来观察内部模拟肺的气球大小的变化，探究胸廓扩大肺也扩大，胸廓缩小肺也缩小的关系；接下来利用人工智能技术制作装置，通过气球内的气压传感器直接测出气球内气压大小的变化，帮助学生探究肺扩大，肺内气压变小，反之亦然，突破学生因未学习物理学气体压强相关的知识，而不能理解的难点。最后利用注射器体验与感知，肺内气压小时，气体进入肺，肺内气压大时，气体排出肺的知识。通过上述逐渐深入的探究，帮助学生建构本课的概念“吸气―收缩―大―大―小―入，呼气―舒张―小―小―大―出”，并达成本课应达成的教学目标；在“创”的环节，利用“激”环节的问题，汽车意外落水，人随车沉入水底溺亡的问题，引导学生设计一种装置，帮助人们被困在车内进行呼吸的装置，解决人随车沉入水底也能保命的问题，发展学生的创新能力与工程思维。前后呼应，使课堂形成闭环。
项目研究课后造物，跨多学科深度学习
为了进一步帮助学生能将课堂上提出的设想与设计的方案变成实物，在“造”的环节，针对所要解决问题的要求与设计的方案，利用课后时间指导学生，开展项目化研究。如针对汽车意外落水时如何保命的装置，提高车内被困人员生还率的创新项目的实施过程中，指导学生查找资料，了解人体吸入与呼出的气体成分变化，主要是氧气减少了，二氧化碳增多了，同时利用实验室的肺活量计测量出人体每分钟消耗氧气的速率和产生二氧化碳的速率。然后要保障装置内有限空间的氧气与二氧化碳要维持健康的标准，装置需要按正常的呼吸速度相反的方式，不断地产生氧气，并且消耗二氧化碳。接下来要做的事情，就是选择一种安全有效，不需要特殊条件，制氧速率能达到要求的制氧方法，到底选择哪种方法呢？在化学老师的指导下，尝试对比测试几种实验室制取氧气的方法及制取氧气的速率。通过几种制取氧气方法及速率进行分析，优先选择过氧化钠与二氧化碳反应，制取氧气的方法，不但安全可靠，还能消耗装置内的二氧化碳，正好满足本项目的要求。在解决了制氧方式的问题后，指导学生设计装置的具体方案，为了保证制取氧气的速率，并与人体呼吸进行配合，通过查阅相关的资料，最终采用仿鸟的双重呼吸方式设计装置的气体流动方式，同时仿生蜂窝形式设计过氧化钠与二氧化碳反应的反应芯，扩大过氧化钠与二氧化碳接触的面积，保证制取氧气的速率。最后为确保装置的正常运行，指导学生利用人工智能技术编写程序，利用数学的二元一次方程组求出传感器信号转换成显示信号的转换常数，通过氧气与二氧化碳传感器实时监测装置内空气中的二氧化碳与氧气的浓度，并调节与控制反应芯的制氧速率。最后还整合了GPS与GSM技术，能及时从GPS模块获取定位信息，并通过GSM模块将求救信息与定位信息不断地发送到指定手机，以便相关人员及时进行救援，大大提高被困在车内人员的生还率。依照方案，最后在老师的帮助下利用未来科学家活动中心的设备与材料，由团队合作，按照设计的方案进行实物的加工与制作，将创新思维进行物化。通过该项目的研究与实施，学生综合运用了生物学、化学、物理学、数学、信息学、工程学等学科的知识，创造性地解决了前面提出的问题。
依托学科融合实践，助力双减成果斐然
通过学生几个月的课后项目式研究与实践，他们研制出来的“仿鸟呼吸式汽车落水再生制氧生命保障装置”，获得澳门国际发明展、全国发明展金奖，参加青少年科技创新大赛获得省市级一等奖，并成功参加了全国赛的线上交流与展示，受到了专家的一致好评。
近几年来，长郡芙蓉中学依托学校“创新人才院士辅导站联盟”“未来科学家活动中心”的平台，利用这种模式指导学生获得创新发明100余件，申请专利40余件，学生创新成果获科技创新各类比赛的奖项达400余项，有6人获得长沙市青少年科技创新人才奖。同时依托“创新人才院士辅导站联盟”，结对龙山县第一小学为“创新人才院士辅导站联盟校”通过特色引导、平台建设、师资培训、课程的开发、活动的辐射等方式，龙山县第一小学具有了科技创新特色模式。
通过在各学科以“激·探·创·造”为课堂教学模式，通过跨学科搭建教学支架，引领学生结合真实的情境进行创新，真正将拔尖创新人才的培养落实在各个学科，通过开展课后的项目式跨学科实践活动，让学生在双减中富余出来的时间真正成为学生全面发展的有力支撑，让学生始终保持着创新意识与创新思维的热度，真正让拔尖创新人才的培养落实到日常的学习生活。
研究成果部分文稿展示
工作室照片
（本文系湖南省基础教育改革研究项目“构建‘渔场式’创新人才发展3345模式的实践研究”的研究成果）
作者简介
陈水章，特级教师，国家级认证的高级科技辅导员，中国发明协会理事，省级骨干教师，省国培计划培训专家，长沙市科技创新工作室首席名师，获全国优秀教师，全国十佳科技辅导员，全国自制教具能手，湖南省芙蓉名师，湖南省未来教育家培养对象，长沙市优秀教育人才初中科技创新名师，芙蓉工匠、芙蓉发明专利达人。获国家专利22项，编写出版省级教材4部，编写各类专著9部，撰写论文有10篇在省级以上的刊物上发表，指导师生获各级奖项400余项，指导师生申报并获得专利100余件。
夏琴，中共党员，教育学硕士，中学语文高级教师，现任长沙市长郡芙蓉中学校长。她兼任全国名班主任联盟副主任、湖南师范大学硕士研究生导师、湖南省教师发展中心教学管理和语文国培专家、长沙市教育局农村工作站语文专家。夏琴校长被评为“2023年度全国科创十佳校长”，主持的省级重点课题被评为湖南省“十三五”优秀课题成果一等奖，并主编了8本德育著作。
贾苗生，龙山县第一小学党总支书记，高级教师，曾被评为全国创新教育先进工作者，州级“十佳学校优秀管理工作者”、县“十佳校长”“优秀校长”“优秀党务工作者”“优秀共产党员”，湘西州教学成果奖等荣誉称号。
陈鑫，大学本科，曾获全国大学生电子设计大赛陕西赛区二等奖，湖南省青少年人工智能编程挑战赛决赛“优秀指导教师”，多篇论文在科普期刊《青少年科技》《发明与创新》《实验教学与仪器》上发表。
向攀桃，中小学一级教师，曾被评为湘西州“优秀班主任”，龙山县“教师专业发展标兵”等荣誉称号，多次在湖南省教学成果奖中获奖。
田信飞，龙山县第一小学党总支副书记、校长，高级教师。曾被评为州级“德育先进工作者”、州级“优秀教师”、州级“全州民族团结进步先进个人”、县级“中共优秀党员”、县“模范教师”、县级“先进教育工作者”、县“优秀校长”。
编辑：范典
二审：王玉洁
三审：李茂林
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