青少年科技創(chuàng)新課題研究的實(shí)踐流程與方法技能 —22年指導(dǎo)學(xué)生開展科技創(chuàng)新課題研究經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

本文基于2023年“河南省義務(wù)教育階段骨干科學(xué)教師教育能力提升培訓(xùn)班”專題報告內(nèi)容匯集改編

作者：剛永運(yùn)，北京師范大學(xué)附屬實(shí)驗(yàn)中學(xué)生物高級教師、全國十佳優(yōu)秀科技輔導(dǎo)員、北京市科普工作先進(jìn)個人科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)，是我國長遠(yuǎn)發(fā)展和提高核心競爭力的著力點(diǎn)，而創(chuàng)新是指在前人或他人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)或發(fā)明成果的基礎(chǔ)上，做出新的發(fā)現(xiàn)、提出新的見解、開拓新的領(lǐng)域、解決新的問題、創(chuàng)造新的事物，或者能夠?qū)η叭?、他人已有的成果進(jìn)行創(chuàng)造性的運(yùn)用。

2023年5月，教育部等十八部門聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于加強(qiáng)新時代中小學(xué)科學(xué)教育工作的意見》中指出，要引導(dǎo)學(xué)生廣泛參與探究實(shí)踐，在孩子心中種下科學(xué)的種子，培養(yǎng)科學(xué)精神、全面提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)，培育具備科學(xué)家潛質(zhì)、愿意獻(xiàn)身科學(xué)研究事業(yè)的青少年群體。因此，面向廣大青少年大力開展能培養(yǎng)科技創(chuàng)新意識和提高實(shí)踐動手能力的課題研究活動格外重要，讓學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)在科技創(chuàng)新課題研究中得到充分鍛煉和提高。

剛永運(yùn)結(jié)合22年指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科技創(chuàng)新課題研究的親身實(shí)踐經(jīng)歷，總結(jié)出青少年開展科技創(chuàng)新課題研究的實(shí)踐流程、時間分配和方法技能，如下圖所示：

“萬丈高樓平地起”，科學(xué)選題作為青少年科技創(chuàng)新課題研究的第一步，至關(guān)重要。青少年（一般1~3人）應(yīng)關(guān)注身邊、周圍世界和已有現(xiàn)象，或借助學(xué)校平臺（“中學(xué)生英才計劃”“科技后備人才培養(yǎng)計劃”“科技俱樂部”等）進(jìn)入高校、科研機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室等，也可在各類野外科考實(shí)踐活動中發(fā)現(xiàn)問題，并學(xué)會對感興趣的事物提出問題——“為什么”會這樣？若施加某個因素后，又會發(fā)生“怎么樣”的變化？青少年對這些“為什么”“怎么樣”的問題要從與我是何關(guān)系、我能否完成、是否有價值，以及不傷害他人與環(huán)境4個方面進(jìn)行篩選，同時還要通過文獻(xiàn)檢索確保研究內(nèi)容和方法具有創(chuàng)新性，進(jìn)而確定課題，完成科學(xué)選題。文獻(xiàn)檢索在科學(xué)選題中非常重要，青少年要學(xué)會利用“中國知網(wǎng)”等平臺對感興趣的問題進(jìn)行檢索（可利用關(guān)鍵詞、篇名、摘要等進(jìn)行），獲得最近3~5年國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料后，再進(jìn)行分類（區(qū)分綜述和研究，找出對自己研究有用的）、泛讀（了解其研究目的和意義，30篇或以上）和精讀（對密切相關(guān)的文獻(xiàn)要認(rèn)真研讀、分析和審視，15篇或以上），進(jìn)一步確定課題的創(chuàng)新性，力求在研究內(nèi)容和方法或研究成果創(chuàng)造性應(yīng)用上有所突破。

為避免選題中的盲目性，需要對選定的課題進(jìn)行分析、預(yù)測和評價，即開題論證。青少年首先要根據(jù)所閱讀的文獻(xiàn)資料及精細(xì)分析撰寫開題報告（一般包括課題名稱、研究目的及意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析、研究的主要內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)、研究方案及進(jìn)度安排、預(yù)期目標(biāo)、已有及所需條件、可能存在的問題及解決對策、參考文獻(xiàn)等），然后在學(xué)校召開的開題論證會上，利用PPT向校外專家（3位或以上，其中至少1位來自同學(xué)科領(lǐng)域，需提前閱讀開題報告）作開題報告陳述（7分鐘或以上），接受專家的質(zhì)疑并予以回答（8分鐘或以上），會后再根據(jù)專家意見進(jìn)行研究內(nèi)容的調(diào)整、完善和實(shí)施。

開題論證通過后，就進(jìn)入了科學(xué)研究階段，開展研究的最佳時間在暑期，是青少年對自己提出的課題假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證的重要時期，按照設(shè)計的研究方案，通過觀察法（肉眼或借助顯微鏡、放大鏡、攝像機(jī)等工具進(jìn)行，多見于生命科學(xué)學(xué)科課題）、實(shí)驗(yàn)法（需要精秘儀器設(shè)備等設(shè)施，多見于生命科學(xué)、物理、化學(xué)等自然學(xué)科）、調(diào)查法（一般為實(shí)地考察生物多樣性等研究，或通過問卷、訪談進(jìn)行社會現(xiàn)象的調(diào)查研究）和模擬法（多見于數(shù)學(xué)、計算機(jī)等學(xué)科）等研究方法獲取相關(guān)數(shù)據(jù)（作好記錄），研究過程中應(yīng)注意實(shí)驗(yàn)室操作安全規(guī)范和往返交通安全。

完成科學(xué)研究后，新學(xué)年伊始，青少年科技創(chuàng)新課題研究進(jìn)入結(jié)題階段，即形成論文。一篇規(guī)范的青少年科技創(chuàng)新課題研究論文應(yīng)有標(biāo)題（與研究內(nèi)容一致，簡短精煉，20字以內(nèi)，忌嘩眾取寵、文不對題）、作者信息（包括姓名、所在學(xué)校名稱、指導(dǎo)教師及單位）、摘要（一般300字左右，應(yīng)包括研究目的、研究內(nèi)容、所做工作、結(jié)論和創(chuàng)新點(diǎn)等）、關(guān)鍵詞（摘要后有2~5個與內(nèi)容方法相關(guān)的詞語，供檢索用）、引言（也可稱為研究背景，忌寫成問題發(fā)現(xiàn)過程，應(yīng)簡要回顧本課題涉及的科學(xué)問題研究歷史及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，并提出本課題所要解決的問題，如何改進(jìn)，改進(jìn)后的價值意義等，一般1000字左右）、材料與方法（以實(shí)驗(yàn)法為例，應(yīng)包括實(shí)驗(yàn)材料、儀器用具、研究方法、研究步驟等，實(shí)驗(yàn)設(shè)計要體現(xiàn)影響因素、對照和重復(fù)原則）、結(jié)果與分析（需將客觀、實(shí)事求是記錄下來的研究結(jié)果經(jīng)過求平均值、方差分析等方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，然后用表格、曲線圖、柱狀圖等形式直觀地表現(xiàn)出來，并進(jìn)行趨勢分析或規(guī)律剖析）、討論（本部分篇幅較長，最能彰顯研究水準(zhǔn)，需予以重視，應(yīng)旁征博引地引用他人的相關(guān)研究結(jié)果來解釋或支持自己的研究結(jié)果，發(fā)現(xiàn)、總結(jié)其中規(guī)律，提出本研究的創(chuàng)新點(diǎn)及意義，并指出不足之處，即下一步要做的工作）、結(jié)論（根據(jù)研究結(jié)果和討論得出的簡潔結(jié)束語，要求準(zhǔn)確、明確和扼要）、致謝（向?qū)φn題研究有過指導(dǎo)、幫助的人表示感謝，應(yīng)簡潔、規(guī)范，忌用形容詞和作環(huán)圈揖）和參考文獻(xiàn)（應(yīng)將本課題研究過程中引用的、對課題研究有幫助的文獻(xiàn)資料按照一定順序羅列在文后，并在論文中引用位置標(biāo)上相應(yīng)的序號，一般不超過15篇，可引用原著和已發(fā)表論文，不引用譯文、轉(zhuǎn)載、私人通訊及未發(fā)表的內(nèi)部資料）11個部分，有時也會將作者的收獲體會及其他不便列入正文的資料或圖紙作為附件附在參考文獻(xiàn)后。初稿形成后交由指導(dǎo)教師修改，一般需修改3稿以上，梳理研究思路，改進(jìn)不足之處。

修改完善后的研究論文可在學(xué)校的科技創(chuàng)新課題研究結(jié)題答辯會（可邀請校外相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域?qū)＜?，提前提供研究論文）上進(jìn)行展示交流，由作者通過PPT進(jìn)行研究論文的展示宣講（7分鐘或以上，要結(jié)合自己選題、自己設(shè)計和研究、自己制作和撰寫的“三自”原則來介紹選題緣由、過程與結(jié)果、研究意義和未來展望等，并展示原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、研究日志記錄本），隨后接受專家的問題質(zhì)疑并進(jìn)行互動答辯（8分鐘或以上，專家會從創(chuàng)新性、科學(xué)性、實(shí)用性的“三性”原則進(jìn)行評審）。學(xué)校教師會根據(jù)不同級別科技競賽的提交時間要求（比如市區(qū)級科技創(chuàng)新大賽在每年11—12月，省市級科技創(chuàng)新大賽在次年3—4月，全國科技創(chuàng)新大賽在次年8月），先將符合條件的科研究論文送交上去參加市區(qū)級大賽，經(jīng)評審答辯后獲“一等獎”的部分研究論文可晉級，參加后續(xù)高級別的科技創(chuàng)新大賽，經(jīng)初評入圍終評的優(yōu)秀論文作者將再次獲得參加評審答辯機(jī)會，進(jìn)一步鍛煉自己的成果展示技能（坦誠自信、表達(dá)清晰、交流學(xué)習(xí)、邏輯思維等），全面提高自身科學(xué)素質(zhì)！