引言

随着核心素养教育理念的深入和新课程改革的推进，中小学教育逐渐从知识传授向能力与素养培育转型。《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》明确强调计算思维、创新实践与社会责任的重要性。在此背景下，宁波大学附属学校构建“创想未来—创新实验室”，致力于通过环境重构、课程创新与教学改革，系统培养学生的创新精神、创新人格和创新能力，实现“三创”融合育人的目标。

1 创新实验室的建设理念与组织架构

1.1 建设理念

实验室建设秉持“面向未来、融合学科、赋能学生”的理念，坚持以学生为中心，突出“做中学、创中思”，融合STEAM教育与项目式学习（PBL）模式，推动多学科交叉与真实问题解决。

1.2 空间规划与组织管理

实验室划分为四大功能区，支撑不同类型的创新实践活动（如下表所示）：

功能区	功能描述	主要设备与资源
结构研讨区	小组讨论、方案设计、结构搭建	组合桌、结构材料库、展示白板
程序编写区	程序开发、资料检索、算法验证	计算机、编程软件、在线判题系统（OJ）
综合实践区	机器人调试、任务验证、跨学科项目实践	机器人套装、训练地图、传感器工具包
作品成果展示区	成果展示、交流评价、创新文化营造	展柜、多媒体屏幕、学生项目海报

实验室实行“双师型”指导团队模式，由经验丰富的学科教师与具备竞赛辅导背景的青年教师共同组成，外聘高校及高中专家参与课程共建与评价。

2 “三创”课程体系设计与实施策略

2.1 课程结构设计

围绕“创新精神—创新实践—创新成果”三层目标，构建三类课程形态：

1. 普惠型基础课程：面向全体学生，如图形化编程、基础机器人搭建；
2. 兴趣型拓展课程：如机器人任务专项、C++程序设计；
3. 精英型研究课程：针对竞赛与项目孵化，如算法优化、人工智能应用开发。

2.2 代表性课程案例

2.2.1 机器人项目

以竞赛任务为导向，融合机械结构设计、传感器应用与程序控制。学生在小组中分任硬件搭建与软件编程角色，通过迭代测试提升系统解决问题的能力。

2.2.2 程序设计课程

依托自研“在线判题系统”与“学生博客平台”，实现编程学习的个性化管理与过程性评价。课程内容从基础语法至数据结构与算法，兼顾普及与提高。

2.2.3 人工智能启蒙

作为全国教育科学“十三五”规划子课题项目，该课程通过积木化编程降低门槛，融入人工智能基础概念（如机器学习、图像识别），激发学生创新兴趣。

2.3 课程内容设计

创想未来，即是以“未来”定义“现在”，学校在创立创新实验室之初，即组织相关老师进行研讨，为了使实践教学系统化，规范化，相关教师对各课程做了充分的调研，探讨研究，引入贴近学生生活，能够真正启发学生思维，锻炼学生能力的教学素材。最终，创新实验室选择开展WER能力风暴项目、程序设计项目以及编程猫等作为课程素材。

2.3.1 机器人课程

WER (World Educational Robot Contest)是一项面向全球4-18岁青少年的教育机器人比赛，每年全球有超过50多个国家的50万名选手参加各级WER选拔赛。WER机器人制作包括硬件积木搭建和软件程序设计两个方面，学生可根据兴趣选择方向。硬件积木搭建方面，约束规则少，学生自由发挥空间大，可以很好地激发学生的创新意识，锻炼学生动手操作、解决实际问题的能力；软件程序设计方面，学生根据机器人场地路线和任务模型，结合自主搭建的硬件道具，设计积木程序，完成规定任务，培养学生信息意识和计算思维。WER机器人课程除了可以培养中小学生的信息技术核心素养，课程中搭建道具、设计程序的过程也是学生自主学习、相互合作、协同工作的过程，对学生的学习、合作、沟通能力都有积极作用。

WER课程以小组合作形式展开，组内同学各自负责硬件积木搭建和软件程序设计。课程初期，主要由指导教师组织集体学习，给学生讲解WER基本知识：机器人搭建、道具搭建、VJC软件使用、积木程序设计等。同时组织有参赛经验的学生指导新学生软硬件操作，帮助他们尽快扫除操作障碍。课程中后期，学生小组团队合作，完成WER竞赛场地的任务，同时指导教师对学生遇到的问题和困难进行提示，引导学生思考，必要时给与一定的辅助，保护学生的积极性和信心。学生沟通交流，相互合作，自主搭建积木，寓学于乐；独立思考、积极尝试，探求解决问题的有效途径，自信心逐步强化，创新意识稳步增强。

除此以外，在学校每年都会举行开放日和理科节活动中，WER课程实验室开放参观，学生们积极展示、讲解自己搭建的作品，为营造校园信息文化氛围。

2.3.2 程序设计

与其他部分学校精英化教育不同的是，我校在开展程序设计项目时，采用普惠型授课与精英个性化辅导相结合的方式进行开展。普惠型课程为基础内容，全体学生受益。精英个性化课程，则面向学有余力且感兴趣的学生。同时在授课方式上，基于建构主义理论，也总结出了适合我校学生学情的一套授课体系。

图1 程序设计教学流程

基于实验室个性化实践教学的理念，学校在开展程序设计项目之初，已经开始了多年的规划，专为程序设计课程编写并上线了“在线判题系统(online judge)”和“学生个人博客(blog)”两大平台。两大平台的建立不仅提高了学生的兴趣和积极性，同时也优化了授课方式，拓宽了学生学习的时间，在“一对多”的物理课堂环境中构建了“一对一”的教学现场，进而极大的提升了课堂效率。

同时，程序设计教学团队成员具备丰富的程序设计大赛经验，同时具有商业实践经验和一线教学经验。其中既有江北区程序设计首席指导教师成员，又有在信息学竞赛中已经斩获大奖，具备较强编程能力和教学能力的青年教师。同时，我校还与宁波市效实中学进行联合教学，将优质高中资源引入学校。

2.3.3 图形化编程

宁波大学附属学校于 2018 年参与了全国教育科学“十三五”规划课题“基于现代教育装备的教育教学协同创新应用研究”的子课题 ——“中小学阶段人工智能编程课程开发的实践研究”。并针对我校学生的学情，完善了基于编程猫教学平台的课程体系，并制定了合理的评价标准。

教育要面向未来，以构建学生终身受益的课程内容和能力培养为导向，学校引入了编程猫项目，借助编程猫提供的人工智能技术实施实践型教学（如机器学习，深度学习等）。在教学过程中，学生可通过积木化的方式进行编程，极大的降低了编程学习的门槛，为普惠型课堂打下了坚实的基础，同时在课堂教学中，教师注重培养学生的创新思维，并以学生的个性发展、结合生活实践和创造创新能力的发展为目标，制定了相关课程体系。

课时安排	课程内容
第1课	初识Python（输出一个带*的直角三角形）
第2课	字符的艺术
第3课	请输入你的账号
第4课	海龟模块——笔画作品设计
第5课	海龟模块——导入模块绘制正方形
第6课	条件判断（出题助手）
第7课	多条件判断（出题助手）
第8课	for循环海龟竞赛
第9课	while循环（优雅的重复）
第10课	趣味列表赛事抽签
第11课	列表的操作球赛分组
第12课	字典（博物馆物语）
第13课	有趣的字符串（字符串逆序后的拼接并输出）
第14课	字符串的操作（统计字符串中英语单词总数）
第15课	向日葵
第16课	斐波那契螺旋
第17课	海龟画图——顺序结构
第18课	海龟画图——条件判断（一棵树）
第19课	海龟画图——循环应用（彩花环）
第20课	海龟画图——综合应用（应用递归函数绘出雪花曲线）

通过编程猫评价平台的调查发现，多数学生在课后会自发登陆编程猫平台进行创作，表明了编程猫项目的开展有利于提高学生兴趣。同时在一段时间的授课后，学生已然能够创作出富有智慧和创意的作品。借助编程猫项目所构建的“表现”舞台，学生的创新性思维得到了有效的提升，计算思维也在积木化编程中不断加深成长。

3 实施成效与成果展示

自创新实验室运行以来，成效显著，具体体现在以下方面：

（一）学生层面：近两年在市级及以上机器人大赛、信息学竞赛中获奖30余项，多名学生发表编程博客与开源项目；

（二）教师层面：2名教师参与国家级课题，多项校本课程获评市精品课程；

（三）学校层面：形成“创新实践—成果展示—文化传播”良性循环机制，被评为“宁波市信息化教学示范校”等荣誉。

4 总结与展望

自创新实验室建立以来，学校投入了大量的人力物力，以保障创新实验室在“硬件”和“软件”上都可以充分保障我校学生的授课需求。同时实验室的各位老师不遗余力，为实验室建设添砖加瓦，时常放弃休息时间进行课程的反思与研讨工作，实验室的多个项目齐头并进，发展迅速，成果丰硕，培养了一批初具创新意识、综合素养高的学生。当然，实验室的发展仍有很大的成长空间，要深化课程迭代，增强人工智能、物联网等前沿内容；强化师资梯队建设，提升青年教师教学与研发能力；拓展区域协同与家校共育机制，打造开放型创新教育生态。

参考文献：

1. [1] OECD. The Definition and Selection of Key Competencies: Executive Summary[R]. Paris: OECD Publishing, 2005.
2. [2] 中华人民共和国教育部.普通高中信息技术课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.
3. [3] 王佑镁，等.创新实验室：中小学创新教育新路径探索[J].中国电化教育，2019(05): 82-88.
4. [4] 祝智庭，等.教育人工智能（EAI）中的认知增强技术研究[J].电化教育研究，2020, 41(07): 5-12.
5. [5] 李冬梅.信息技术课程中计算思维培养的策略与实践[J].中小学信息技术教育，2021(03): 25-28.