原創良好的科技應用能力是創新的基礎 ——青少年科技創新案例啟示二十三

就讀高一年級的小超,從小對科技就有著濃厚的興趣科技。他幼兒園時學習用樂高積木搭建,小學痴迷科學課上的探究,回家在爸爸指導下還初步掌握了五金工具的使用,初中成為了學校科技社團的一員。小超對科技的興趣並不是僅僅停留在對科技原理和手段的好奇與讚歎,而是嘗試自身運用科技解決身邊問題,這不僅讓他體驗到科技改變世界和創造未來的力量,更是逐步形成了良好的科技應用能力。

正是由於具備了良好的科技應用能力,因此每逢學習、生活或實踐中遇到與科技相關的疑問時,小超都會運用邏輯思維中的分析方法,嘗試把大問題化為小問題,接著再從自己頭腦知識儲備中尋找相應科學原理予以對接,並透過資訊收集與處理,以及相關技術工具操作,圍繞實驗求證的方式達到運用科學事實予以證實或證偽的目的,最終解決問題科技

例如,小學六年級那年暑假,連續幾天的暴雨讓小超家所在小區的部分供水系統管線也被沖垮,自來水管中放出的水流量很小且伴有泥沙和異味科技。爸爸告訴小超,自來水已被汙染不能喝了。所幸區裡派出的救援隊伍及時運送來瓶裝水,並在暴雨停息後又派消防車為各家各戶帶來了潔淨的生活用水,這才解了大家的燃眉之急。這一次經歷讓小超直面水汙染的問題,經過分析,他從自己所學的科技知識中對接了應對極端情況下的飲水需求,以及如何開展水的淨化之相關方法和技能的內容。

透過資訊收集與加工,小超嘗試以鵝卵石、砂子、活性炭、蓬鬆棉、紗布或濾紙等幾種過濾介質,利用玻璃瓶等容器,自己設計製作了一個汙水淨化裝置,實驗驗證效果很好科技。小超還用明礬作為絮凝劑,用酒精燈和燒瓶完成蒸餾過程。

體驗了汙水淨化過程中的沉澱、過濾、吸附和蒸餾等階段,初步掌握了淨化水的一般方法和相關技術操作技能科技。不難想象,當小超具備了良好的科技應用能力後,再參與科技創新研究自然也就有了基礎,其成果多次在各級青少年科技競賽中獲獎。

一般來說,科技應用能力是指個體聚焦現實世界,將科技知識用以指導具體實踐,透過資訊、工具和實驗等科技手段得以解決實際問題的能力科技。科技應用能力通常包括問題分析與知識對接,資訊收集與加工處理,實驗求證與安全管控,工具操作與技術運用等相關技能。家長和老師對擬參與科技創新研究的孩子,應引導他們逐步培養自己具有良好的科技應用能力,因為這是其步入科技創新研究的必要基礎。

中小學生家長應向孩子傳播的是,要具有良好的科技應用能力,就要先訓練自己掌握問題分析與知識對接的技能科技。這就是說,在遇到生活中與科技相關的實際問題時,首先要了解問題,分析問題,再嘗試對接所積累的科學概念、原理或其他知識,並據此提出解決方案。

例如,在遇到家庭照明電路故障時,需要先了解故障的原因,分析是用電器——燈具損壞的問題還是電路出了問題科技。如果判斷是電路問題,則需要對接物理課中所學的簡單電路知識——即最簡單的電路系由導線連線電源、用電器和開關組成的電流路徑,然後再依據通路、短路、短路的概念,對電路分別測試,就可以找出故障原因,最終使問題得以解決。

中小學生家長還應向孩子傳播的是,要具有良好的科技應用能力,亦要訓練自己掌握實驗求證與安全管控的技能科技。這就是說,在解決生活中與科技相關的實際問題時,實驗是必不可少的方法之一,因為實驗不僅可檢驗理論或證實假設,還能利用已有理論延伸實驗找出解決實際問題的路徑。

不言而喻,這就需要孩子熟悉自己所學的物理、化學和生命科學等各學科的相關實驗,掌握包括實驗目的、實驗器材、實驗模式、實驗步驟、實驗結果在內的相關流程,以及規範的操作技能——如直接實驗中的儀器操作或是模型實驗中的模擬操作等科技。此外實驗中的安全議題和管理,也是不可忽視的。

中小學生家長亦應向孩子傳播的是,要具有良好的科技應用能力,資訊收集與加工處理,以及工具操作與技術運用等相關技能的訓練,也是非常重要的科技。歷史告訴我們,技術的最原始概念是熟練——熟能生巧,而“巧”就是技術,學習和掌握“巧”就是訓練個體的操作技能。家長和老師應讓孩子從家庭常用五金手動或電動工具使用開始,同時積極參與學校課內外教具、學具或其它模型器材的製作活動,使孩子透過識圖、選材、加工,直至裝配成型等過程,鍛鍊其技術技能。

說起資訊收集與加工處理,諸如搜尋引擎融入運用科技解決問題的過程,可以讓孩子獲取最新呈現的資訊,大大開闊其視野科技。而掌握網路資訊選擇的原則,如系統性原則 、相關性原則、時效性原則、可靠性原則、個性化原則、適度性原則等。這對於訓練孩子運用科技解決問題的成效性,有著更為重要的意義。你說對嗎?

(欣欣、禾青、翟立原科技,20260826)

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