浅析科技馆在青少年创新思维培养中的作用
——以北京科学中心为例
孙小莉，苗秀杰，何素兴
摘 要 随着国家对科普工作的不断重视，科技馆的科学教育功能得到不断强化，作为青少年校外科学教育的主阵地，科技馆以自身的优势资源和发展理念，在启迪青少年创新思维、提高科学素养和创新型人才培养中发挥了重要作用。文章通过科技馆教育的优势和特点，分析科技馆教育在平台搭建、激发创新动力等方面的突出功能，阐述科学教育对创新思维培养的作用。结合北京科学中心在青少年创新思维培养的具体实践，对科技馆教育进行思考和建议。
关键词 科技馆；科学教育；创新思维
《“十三五”国家科技创新规划》指出，“十三五”是全面建成小康社会的决胜阶段，也是进入创新型国家行列的冲刺阶段，不仅需要提升科技创新能力，还需要强化创新文化氛围，需要进一步在全社会弘扬科学精神、普及科学知识，大幅提升公民的科技创新意识和科学素质，促进解决科技创新与科学普及“一体两翼”不平衡问题。科学素质决定公民的思维方式和行为方式，是实现美好生活的前提，是实施创新驱动发展战略的基础，是国家综合国力的体现。科普场馆作为“普及科学知识技术、传播科学思想和科学方法”的平台，科技资源的重要组成部分，在增强公众科学素养和创新能力、促进人的全面发展等方面发挥了重要作用。
挖掘和利用好大数据，是透过生产看数据，抛开结果看过程的现代化生产思维，选矿厂生产的不是产品而是数据，数据质量决定产品质量，因此，好的生产数据决定了性价比最高的生产产品，才能在未来的市场中具有较强的竞争力。综上所述，可以有以下几点认知：
经济的竞争，科技的竞争，说到底是人才的竞争。而青少年是人才的储备力量，是发展的助推之星，更是社会进步的希望所在。作为新时代科学教育的重要阵地，科普场馆以传播科学和激发公众对科学的热情为己任，引领和促进人们思维理念创新、行为模式创新、科学技术创新、素质能力创新[1]。作为北京科普主要阵地的北京科学中心，以建设与全国科技创新中心地位相称的科普阵地为责任和使命，通过优质的科普资源和丰富的科学教育活动，在营造创新文化环境、培养青少年创新思维等方面进行了有益的实践探索，在一定程度上促进了科学教育的创新发展。
1 科技馆教育的特点及突出功能
科技馆依托展品，整合社会科普资源，通过开展各类科普活动，向公众普及科学知识、传播科学思想、倡导科学精神、宣传科技成就及其作用，培养公众的科学兴趣，满足公众的科学需求，提升公众科学素养，尤其注重培养青少年的科技创新能力。
1.1 科技馆教育的特点
对比学校科学教育存在缺乏好奇心激发、缺乏亲历体验、缺乏情感调动、缺乏因材施教等弊端，科技馆的教育活动以公众需求为导向，采取自愿、互动、体验的方式，结合社会发展，创造真实的情景学习环境，以展示教育性、动手操作性、自主创造性、灵活及自主性等特点，因材施教、满足个性化发展需求，引发青少年自愿、自主学习，激发青少年好奇心，唤起学习科学的兴趣与情感，帮助青少年尽情享受科学探究。
北京科学中心于2018 年建成开放，有志于成为科技创新文化的倡导者和行动者，长期并持续推动科技文化渗入城市创新和公共生活。围绕科技传播中心、科技展示中心、科技教育中心和科技交流中心的基本定位，努力建设并建成与首都科技创新地位相匹配的世界一流科学中心，为推动实现2020年北京市公民具备科学素质比例达到24%的目标、促进全国科技创新中心建设发挥支撑作用。
1.2 科技馆科学教育的突出功能
经济的发展、政治的需要、科技的推动、教育的发展以及个体的需求等因素共同促成了科技馆科学教育的功能[2]，结合科技馆建设的意义和作用，以及科技馆开展科普活动的优势和特点，对科技馆教育表现的突出功能分析如下。
科技馆教育是以公众为核心，以展品和科普活动为载体，以情境的潜移默化的方式，自发引导公众学习科学知识，探究科学发现和发展的历程和方法，感悟科学精神和科学思想，激发了公众探索科学的热情，有效地培养了公众的创新思维。
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建设自主创新型国家，核心就是把增强自主创新能力作为发展科学技术的战略基点，走出中国特色自主创新道路，推动科学技术的跨越式发展，对影响到国家未来科技发展的青少年的科学教育变得至关重要，科技馆作为青少年科学教育的校外主阵地，聚集整合社会的优质资源，开发出优质的科普展品资源，策划组织探索型、实验型、比赛型、训练型、表演型的科普活动，聚集学科领域和科普领域的专家资源，搭建了解科技发展新形势、参与科技创新实践、与科学家对话、参与社会公众事务以及展示和实现创新梦想的平台，为青少年科学教育提供可自主学习和体验科学的环境和资源，引领青少年走向科技创新道路。
北京科学中心一方面通过签约的46 所合作学校，及广泛吸纳的20 余家社会科技和教育机构的专业资源，加强场馆内外科技教师的交流、学习，提升科学传播队伍、科普创新创意人才；另一方面通过中心科教专区工作平台，面向中小学生及广大科技教育工作者，建设市级教师培训、科研、成果转化等方面的业务平台，针对在科技教师及科技辅导员的培训方面教材不足的情况，对科技教师培训教材进行重构创新，正着手开发面向科技教师的10门精品科学课程。聚焦于科技教育创新、科学教学改革，开展科技教育创新研究、示范教学、名师培养、成果转化、资源传播等领域培训和交流活动，不断提升科技教师创新能力和科学素养，为激发青少年的创新意识、创新型人才培养提供保障。
1.2.2 为科技创新注入巨大动能
科学教育作为我国传播科学知识、培育创新精神的关键途径，科学教育肩负着为国家和民族培养创新型人才和创建创新型社会的重任。科学教育是一种以基础知识为手段（载体），体验科学思维方法和科学探究方法，培养科学精神与科学态度，建立完整的科学知识观与价值观，进行科研基础能力训练和科学技术应用的教育[5]，在激发青少年的创新意识、拓展创新思维、提高创新能力、帮助青少年树立创新人格等方面发挥着重要作用，推动创新活动不断前行。
1.2.3 为学校科学教育提供有效补充
随着科技馆科学教育功能的突出体现，以及馆校合作的逐步加强，科技馆通过“请进来、走出去”的方式，在转变青少年的科学教育理念、培养青少年的科学实践能力、促进学科教育的综合发展以及科学教育资源开发和利用等方面发挥了自身优势，成为学校科学教育的有效补充和不可或缺的资源[3-4]，并以自身的特点和优势有望推进我国教育改革和创新发展。
2 科学教育在培养青少年创新思维中的作用
科技馆作为展示科学技术的“风向标”从自然史博物馆到科学与工业博物馆，从科学与技术中心到现代科技博物馆的发展，每个时期都在引领公众的思维理念创新，激发人们的创新活力竞相迸发、创新源泉充分涌流[1]；科技馆以引导青少年多问、多想，激发科学兴趣，开启青少年的求知欲和创造欲，实现科学教育的启迪作用，为创新注入原动力；通过对科学过程的再现，引导青少年科学认知科学研究过程的复杂性和艰巨性，帮助青少年树立锲而不舍、求真、严谨的科学精神，培养健康的心理素质；通过多样化的科普活动，激发青少年参与科技创新实践的自觉和主动性。
2018 年，首都科技创新成果展以“创·变·未来”为主题，策划设置了高铁、新材料、新能源、脑科学和人工智能等5 个主题区，展示了40 余个创新成果，展示科技成果、科技创意、先进科技以及科学思想和科学方法交流，推动科技推广、成果转化以及创新动力的培育。展示通过深度挖掘创意源点、创新过程，重点展示成果背后的科学思想、科学方法、科学精神、科学知识，让青少年更直观学习各种创新方法和创新精神，学习科学家知难而上、百折不回的毅力，敢于质疑、不畏权威的勇气。首都科技创新成果展示平台以开放的姿态，通过吸聚的众多科技创新人才（科学家、工程师、科技领域大咖和企业代表）和创新成果资源，积极引导公众积极参与科学探究，以科学家的角度思考问题并解决问题。
1.2.1 为青少年科学教育提供有利条件和平台
采用SPSS 19.0统计软件进行统计分析，计数资料采用率表示，进行卡方分析，计量资料采用均数±标准差表示，进行t检验，多组间计量资料比较采用单因素方差分析，P＜0.05为差异具有统计学意义。
3 北京科学中心在青少年创新思维培养中的具体实践
科技馆从展品的研发，到探索型、实验型、比赛型、训练型、表演型等展教活动的开展，注重公众对科学的了解和科学实践的参与，强调“做中学、玩中学”；注重以通俗易懂的表现形式，阐述科学发现的历程和科学背后的故事，强调对科学精神、科学思想的启迪；注重以平等、互动、探究的方式，引导公众主动参与科学、传播科学。科技馆的这些特点和传播理念无疑对培养创新型人才提供了良好的环境和优势资源。
北京科学中心通过创新科技馆科普活动的形式和内容，提高青少年学习科学的兴趣和有效性；通过搭建首都科技创新成果展示平台，营造创新氛围、推动科技创新；通过教师培训，提升场馆和学校科学教师素养，加强教师注重青少年创新思维、创新能力的培养。
3.1 通过展品再现科技实践，启迪创新思维
启迪创新思维是科技馆展示教育的根本，北京科学中心围绕国家发展强调的“生态”理念，公民关注的日常生活、社会热点问题，设置“生命·生活·生存”主题馆，“三生”主题展避开了传统科技馆以展示现象为主的展览思路，通过主题化的展线设计，挖掘展项蕴含的科学知识、科学思想、科学方法和科学精神，培养青少年创新思维过程中精神气质；通过整合社会科普资源，设置不同领域的临展区，拓宽青少年科学教育的领域和知识面，为创新思维的培养提供丰富的原料；通过以探究、互动、深度学习的教育理念，深度挖掘展项背后的科学原理和发现、发展过程，强化青少年创新思维培养的加工程序。
3.2 开展深度、特色科学教育活动
北京科学中心立足“展教结合、以教为主”的深度科普模式，结合科学教育的整体需求，开发了以探究、实验、活动等形式为主，既符合展馆特色又适合北京中小学生课程学习特点的“三生”展教课程体系，该课程体系包含三个一级主题——生命、生活、生存，以及20 个二级主题，针对小学一二年级、三四年级、五六年级及七八年级四个年龄阶段研发120 个展教课程，并编制了一套规范、标准化的模块知识手册，保障展教课程的科学性、规范性和严谨性，目前已开展1 200 余场馆校合作的展线课程。设计了与“生命·生活·生存”展项关联的科学探索实验、工程设计制作、科学实验表演等3 类83 个展厅实践活动。在课程和实践活动中，引导青少年体验科学探究和发现，通过问题的发现和解决，激发和培养青少年的发散思维、求异思维，提升青少年的认知水平和创新能力。
3.3 搭建首都科技创新成果交流展示平台
在创新活动中，创新思维是从不同角度对问题进行思考，利用新颖、独创的方法，推进问题得到优化或得到解决，是创新行为的重要保障，也是创新的关键及核心[6-7]。在创新思维培养的历程中，科学知识是创新思维的原料和产品，科学发现、发展的过程是创新思维的加工程序，科学精神是渗透在创新思维过程之中的精神气质[8]。
3.4 提升教师队伍科学素养
地质环境是地球自身运动与人类活动的相互作用的结果，地质环境会随着地质灾害的发生而改变，地质灾害的发生，改变着地形、地貌等地质环境的形态，比如当地震发生时，地震所引发的地质灾害会改变地表的形态，甚至能够使沧海变成陆地。不仅如此，地质灾害在改变地质环境时，是带有强制性的，不可逆的，也就是说，地质灾害在改变地质环境时，地质环境只能被迫接受。
4 结论
习近平总书记指出：“惟改革者进，惟创新者强，惟改革创新者胜。”创新思维是开展创新活动的源泉和核心，启迪创新思维是科学教育的根本。科技馆作为科学教育的重要阵地，应不断加强社会科普资源的整合和利用，不断强化馆校合作，发挥各自资源优势，营造优良的创新环境和氛围，提升青少年创新意识、创新思维和创新能力，具体建议如下：
一是从展项开发的源头创新，注重与社会需求、青少年发展需求结合，注重科技实践的再现，设计出激发科学兴趣、带领公众思考和探究的展项。
二是加强科技教师队伍素养的提升，注重教师教课理念的创新及科学理论和实践能力的提升，注重培养学生的问题意识，避免制约创新思维的思维惯性、思维封闭和思维僵化等障碍。
三是尊重青少年发展的自然规律，开展常态的、系列化的科学教育活动，注重对科学教育活动的过程评估。
在工具平稳运行的条件下，逐步增大排量，稳定后测量工具的冲击频率及压降并测量不同排量下工具的冲击频率、压降之间变化规律。试验时工具的启动排量为10L/s，排量逐渐递增，每次增大5L/s，直至35L/s。排量每递增一次，保持状态10min。试验过程中，需要观察工具的运行情况，检验该工具是否平稳运行，扭转冲击工具排量和频率之间的关系如图5所示。实测工具冲击频率和泵排量之间成线性的关系，冲击频率随着排量的增大而逐渐增大。
说明：2015年的学生数为22 474人、教职工1 200人，合计23 674；2016年的学生数为23 844人、教职工1 300人，合计25 144人；2017年的学生数为26 635人、教职工1 414人，合计28 049人。到馆人数及其平均数不包括教职工。
四是通过不断做好科技馆展教与科学教育有效衔接，创新科学教育的模式，提升科普服务的质量，开设有一定规模和辐射能力的科学开放性实验室等途径，增强青少年创新思维的培养，逐步提升其创新能力。
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参考文献
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中图分类号 G2
文献标识码 A
文章编号 1674-6708（2019）243-0001-03
作者简介： 孙小莉，助理研究员，北京科学中心，研究方向为科学传播。苗秀杰，高级教师，北京科学中心，研究方向为场馆教育活动。何素兴，北京科学中心主任，北京科学教育馆协会副理事长。
标签：科技馆论文; 科学教育论文; 创新思维论文; 北京科学中心论文; 北京科学教育馆协会论文;