山东商报·速豹新闻网记者 张舒
近年来，特别是在教育“双减”的大背景下，青少年参加科技创新活动热情日益高涨。科创教育的本质到底是什么，如何在符合学生的认知规律、成长规律和教学规律下培养孩子们的科学思维、探索未知兴趣和创新意识？近日，山东大学的校园内举办了一届别开生面的小学生科技创新营，这场小学生的“大学行”，或许能给我们带来答案和启发。
利用大学实验室开展适合学生的活动
当寒假遇上科技与“狠活”
2月22日，在济南市中小学开学前夕，山东大学兴隆山校区工程训练中心内，来自全市40多所学校的80余名小学生正在举办首期寒假科技创新营的结业“游园会”活动。
济南市青龙街小学五年级学生丁振轩，自信地向同伴们展示通过操控机械臂完成垃圾分类的过程。“利用电脑编写程序并输入指令后，机械臂就会遵循设计口令，将画有不同种类垃圾的卡片，分别投入对应的分类垃圾桶中”，丁振轩一边讲解，一边调试着电脑程序。只见在他的操作下，操控台上的机械臂敏捷地抓取到一张随机摆放的示范卡片，卡片上画着一串香蕉的图案，“这代表着机械臂抓取到的垃圾是香蕉皮或剩香蕉”。随后，机械臂带着这张卡片快速移动至操作台的另一侧，这里并排放置着四个拳头大小、不同颜色的小型垃圾桶，分别印有“有害垃圾”“厨余垃圾”“可回收垃圾”“其他垃圾”的字样。机械臂将卡片精准地投放进印有“厨余垃圾”的绿色垃圾桶中，整个操作过程仅用了三四秒钟。
丁振轩告诉记者，看似简单的操作背后，其实是小学员们调试了无数次后才呈现出的成果。“像垃圾的种类读取，同一物品但颜色不同，识别结果可能就会有出入；有时候机械臂投放的精准度也存在差距，操作时可能偏左或者偏右，这都需要一次次耐心地修改程序，一遍遍地操作验证成果，直到呈现出的结果精准无误为止。”
同样选择机械臂课程的还有小营员温铭哲，他和组员完成的是“骨骼手术”操作环节。今年11岁的温铭哲从小学一二年级开始，就对齿轮联动、机械小车等游戏感兴趣。在得知此次开办科技创新营的消息后他便主动报名，通过3天的学习，和自己的小组成员一起完成了程序设计。在温铭哲的操作下，机械臂将一颗手术螺钉紧紧吸附并放置到模拟骨头的指定位置，然后干净利落地进行打孔操作，完成了口令任务。这是温铭哲首次接触和学习编程课程，了解到生活中的智能垃圾分类、无人药品售卖和骨骼手术等都可以通过电脑编程操作完成，近距离观察和操作真实的机械臂设备，这些初体验令他大为震撼。“这次我们所有的课程都是在大学校园内的实训室里进行，比起单纯在教室里听老师讲课或是操作电脑程序，增加了很多亲自动手体验的机会，这让我觉得学习科学知识是件很有意思的事情。”
播下奇思妙想的种子
为着眼拔尖创新后备人才早期培养，提升青少年科技素养和实践创新能力，促进学生全面发展，山东省青少年科技教育协会联合山东大学工程训练中心，依托国家级实验教学示范中心，共同举办了此次以“科学逐梦·智慧未来”为主题的公益“科技课”。在当天的闭营“游园会”上，小学员们手持任务卡，在5大课程区域游园打卡，全部完成即可获得结业证书。
记者从“游园会”现场了解到，此次活动为期3天，共设置了激光课程、3D课程、无人机课程、机械臂课程、木艺鲁班锁课程等5大课程，面向未来制造、未来信息、未来材料、未来能源、未来空间和未来健康六大前瞻领域。旨在利用大学实验室，开展适合中小学生的系列科技实践活动，讲授前沿理论，组织科学实践，提高学生的动手操作能力，激发学生的科学兴趣，培养创新思维和科学探究精神，挖掘科学潜质。
其中，深受小学员们“追捧”的机械臂课程，针对中小学对人工智能、机器人等教学需求，面向实际生活中的垃圾分类等应用需求，依托已有模块化机械臂及组件，让小学生自行设计方案并完成协作机械臂及组件的装配，解决过程中出现的问题，培养学生的计算思维、总体方案把控能力和发现解决问题的能力等。在课程最后，面向垃圾分类、药品分拣等生活中的实际需求，形成不同解决方案，并组成不同模块化机械臂实践平台，学生通过拍照录像等方式记录课程成果。
无人机也是小学生们喜爱的“黑科技”之一，本次科技创新营中的无人机课程聚焦无人机飞行与操控，带孩子们领略科技前沿，课程内容涵盖飞行原理、操控技术、结构拆装等，有助于锻炼孩子的空间感知、团队协作与创新能力，独立操控无人机完成任务的能力等。此外，孩子们还能在激光课程中了解激光的基本原理和加工工艺；在3D课程中学习3D打印的发展及应用；在木艺鲁班锁课程中认识榫卯、斗拱等传统建筑结构……这些课程设立的初衷，是为了让小学员们通过头脑风暴、合作探究、独立操作等方式，创作并完成自己作品的建模设计与打印，锻炼学生的创意设计、团队合作和动手操作能力。
山东大学工程训练中心主任张恒旭告诉记者，本次科技创新营赢得了小学员和家长的积极反馈，“有家长表示，孩子每天放学回家会手舞足蹈地讲述当天学到的知识，对学习科技的热情大大提升。”
授人以渔，授人以“渔场”
“为小学生授课的是我们精心选配出的优秀大学教师团队，他们都有多项各级竞赛带队获奖经验，前期还专门进行了小学生学情摸底和备课，将高阶知识和技术进行‘低阶化’处理，转化成小学生能听懂的内容，以便孩子们能在短时间‘入门’。通过科技创新营的启蒙，提高小学生的动手操作能力，激发他们的好奇心和学习科学的兴趣。”张恒旭介绍，此次科技创新营课程专注于全球科技创新和产业发展趋势，课程目标指向创新素养，聚焦创新人格、创新思维、创新实践三个维度；采用项目式的学习方式，从理论到实践，让孩子们充分体会到人工智能、计算机科学、机械工程、新型材料等在未来创新产业发展中的作用。
执教此次机械臂课程的是山大工程训练中心教师张庆，就在去年年底，他刚刚助力山大学子在全国大学生工训赛中夺得金奖。虽然有着丰富的教学经验，但首次长时间深度地面向小学生授课，对他来说也是个挑战。孩子的理解力与成年人不同，为了让小学员们能更好地了解相关知识，他前期做了不少“功课”，选择更适合孩子的编程系统作为课件，并激发他们展开想象，大胆试错。“小学生的思维天马行空，表现出的求知欲也更加强烈，我希望孩子们不受既有知识的限制，充分发挥想象空间。在这里，我们可以将脑海中的创意想法亲手变为现实，拉近科技与日常生活的距离。”张庆表示，此次不少孩子在课程中表现出较好的科技素养，“近三分之一的学生有编程基础或学习经历，超出了我的预期。”
授人以鱼不如授人以渔，更不如授人以“渔场”。所谓“渔场”即平台，学生们在“渔场”中修炼获取“捕鱼”的技能。“创新应该是一个志趣驱动。我们带领学生做的这些科创项目，是为了让孩子们在老师的启蒙下去体验探究和交流合作，培养小学生的观察能力和创新意识，推进基于探究实践的科学教育，激发中小学生好奇心、想象力和探求欲，引导学生自觉获取科学知识、提升科学素质、厚植家国情怀。”张恒旭表示，本次活动充分利用山东大学的课程优势、平台优势、师资优势，是高校服务支撑青少年科学教育的大胆尝试，“让孩子们能用所学知识在生活情境中解决真实的问题，努力在孩子心中种下科学的种子，引导孩子编织当科学家的梦想，为国家培养杰出人才奠基。”
