未来网北京11月8日电（记者 谢青）2021年6月，国务院印发《全民科学素质行动规划纲要》，提出实施“青少年科学素质提升行动”。随后，7月国家“双减”政策持续落地，素质教育发展加速，成为未来发展方向。
由此，受政策鼓励、人口红利、消费升级、人才缺口大等因素驱动，作为素质教育重要分支体系之一的科技教育市场迅速成长。但纵观科技教育行业，面临着师资不足、教学资源缺乏、区域发展不平衡等问题。“双减”政策下，如何更好的落实青少年科技素质教育？
中国三维设计与编程教育企业清软海芯科技有限公司（以下简称“清软海芯”）认为，当前普教行业存在“缺内容、缺教材、缺教师、与主课无融合”等痛点。近日清软海芯与中国少年儿童新闻出版总社联合推出《LogoUp 3D+X STEAM课程》教材，由清华大学软件学院教授、清软海芯首席科学家雍俊海担当主编、携手名校名师编写，是一套覆盖K12阶段、基于LogoUp 3D计算机语言和支撑软件的的跨学科课程教材，将解决科技教育“无教材”难题。记者借此教材出版之机，对清华大学专家、教材编委团队、一线名师进行了采访。
图：《LogoUp 3D+X STEAM课程》教材分为“学生版”和“教师版”
推动科技人才培养 需要“国产化”教育平台
随着科技自立自强成为国家发展的战略支撑，激发青少年好奇心和想象力，增强科学兴趣、创新意识和创新能力受到了国家的高度重视。2017年7月，国务院发布《新一代人工智能发展规划》，规划明确提出：“在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育。”2021年6月，国务院发布了《全民科学素质行动规划纲要》，提出实施“青少年科学素质提升行动”，激增强科学兴趣、创新意识和创新能力。
“中国必须大力发展软件业，组织全国力量培养软件人才，研发具有自主可控而且是能用、管用和好用的软件，建设软件新生态。在青少年教育中普及软件编程教育正在变得越来越重要。”为本教材作序的中国工程院院士、清华大学教授孙家广表示。
近年来，随着学校现代化、信息化建设持续投入，硬件配置覆盖到了乡镇学校，但是却没有配套的内容用于教学，硬件利用率极低。此外，在科技教育中也缺乏国人自主研发的编程语言和支撑软件。
面对这种情况，2014年到2017年期间，由清华大学软件学院专家、校友组成的团队研发出了具有自主知识产权的LogoUp 3D计算机语言和支撑软件，也产生了国产自主品牌的三维打印机。清软海芯也由此诞生，专注于推动中国三维创新设计教育发展。“这些都是很好的青少年创新性教育的基础平台，一定要利用好。”孙家广院士表示。
清软海芯首席科学家、清华大学软件学院教授雍俊海介绍，通过LogoUp 3D软硬件一体化生态体系，青少年可以学习三维编程、三维设计、三维建模、3D打印和CAD的知识，实施从编程到实物打印的教育全过程，全面掌握三维创新设计能力。
雍俊海表示，研发LogoUp 3D计算机语言及其支撑软件的初衷是因为，当时全球都不存在一款与青少年心理特点配套的、可以进行三维编程创新设计并且可以支撑三维打印的计算机语言。“并不是所有的少儿编程教育对少儿都会有所帮助。少儿编程教育必须符合少儿的特点。”雍俊海强调。
LogoUp 3D计算机语言的主要特色是，首先支持积木式编程，适宜学习；其次为所见即所得，可以进行三维编程创新设计，编程结果就是三维模型，方便理解与掌握编程思想；最后更容易进行多学科融合，更容易与三维打印及生活实际相结合，从而解决实际问题。
记者了解到，在湖北省荆州市沙市新沙路小学，学生们可以在周一到周五课后延时服务的三维设计课堂上，学习使用LogoUp 3D软件，设计丰富多彩的三维模型，并将创意进行3D打印。初学者一般只需需要5-6个课时，就能独立设计模型。目前LogoUp 3D语言及支撑软件已经在全国4000多所学校广泛应用。
图：湖北省荆州市沙市新沙路小学学生在上三维设计课
专家指导、教师共创 填补科技教育教材空白
2019年教育部办公厅印发《2019年教育信息化和网络安全工作要点》的通知，要求探索跨学科学习（STEAM教育）模式应用，出版基于3D打印的跨学科课程教材，教材编写工作已成为中国科技教育的迫切需要。
市场上很多科技教育、STEAM教育书籍从国外引进，不少是偏技术性的书籍，针对K12阶段完整性、实用性和先进性的中国原创技术和教材少之又少。
为了让更多青少年学习LogoUp 3D语言，同时弥补跨学科学习教材的不足，清软海芯从2019年开始筹备编写了《LogoUp 3D+X STEAM课程》教材，历经两年调研、素材收集、编写创作，今年完成教材出版，引起了热烈反响。
主编雍俊海教授表示，“我国必须设法解决当前的高端人才短缺严重、规模偏小和国际竞争力不强等瓶颈问题。我国需要更加先进的教育模式，提升青少年的理解能力与创新能力，由此牵头编撰了该系列图书。”教材必须强化落实当前科技素养教育的要求，一方面将先进的三维编程创新设计技术与学科知识相融合，另一方面与青少年的日常生活相结合，提高青少年综合应用知识和解决实际问题的能力与成效。
作为编委之一，深圳市南山区学府中学数学教师、深圳市南山区第二届十佳数学教师肖洪表示，编委在编写中面临着很多挑战，因为编写的不仅仅是一本三维设计与编程教材，而是将三维设计与编程教育与语文、数学、英语、科学、艺术等学科教育深度融合的课本，寻找梳理LogoUp 3D与学科教育契合点是一件开创性的工作。此外，每个课例包含的LogoUp 3D技术知识与学科知识，要符合该年级段孩子认知水平。
对此，编委会成员们集体“备课”，在全国筛选了各学科优秀教师，集中商讨确定课时的结构和环节，在总方向定好后，然后一起梳理了每个年级学习LogoUp 3D语言的学习顺序，然后再梳理每个学科能与LogoUp 3D相结合的知识点或案例，各个击破。
教材编委之一、湖北省荆州市沙市黄家塘小学科学教师陈双表示，“现在市面上面向青少年的编程语言很多，3D打印的设计软件也不少，也有很多进入了课堂和各类创新大赛。但是能够实现两者的跨界，这本教材或是唯一。”陈双表示，学生通过教材学习能够实现逻辑思维和设计能力同向发展，这是极有价值的，也是现在同类教材和软件所不具备的。
推动跨学科融合学习 服务青少年创新能力发展
2021年6月发布的《全民科学素质行动规划纲要》对青少年科学素质教育提出了明确的方向，即“激发青少年好奇心和想象力，增强科学兴趣、创新意识和创新能力。”
在《LogoUp 3D+X STEAM课程》书名中，X代表数学、语文、科学、技术、工程和艺术等学科。教材将多学科知识与LogoUp 3D教育融会贯通，并用于生活工程实践，可提高青少年的理解和创新能力。
孙家广院士表示， LogoUp 3D教育兼顾了学科知识学习与科技创新能力的培养，遵循青少年成长特点和规律，对于青少年非常有益。
雍俊海教授表示，“教材编写思路和理念是让学习回归生活，学以致用，知行统一，提升青少年解决实际问题的能力和解决实际问题的成效。”
肖洪介绍，教材案例取材于学科知识的重难点，取材于生活和艺术，编委们还经常参与科技展会，收集工业上需要三维设计、3D打印解决的问题，也融入到教材中去。 “融合形式的教材让所有学科知识不再独立，也让学生的思维方式不再单一。”肖洪表示。
教材每节课开设了智绘工坊、创意空间、造梦工场等教学环节，形成了知识讲解、巩固练习到创新创造的全过程，从“学”到“仿”再到“创”，增强学生们的科学兴趣、创新意识和创新能力。
图：在教学中融合学科知识点
图：教学案例将技术和工程结合
全国模范教师、十佳科技教师、中国发明协会中小学创造分会副会长、深圳实验学校高级教师刘海峰评价说，“该教材是编程与学科学习融合的新颖范本，搭建了优秀的三维设计与编程教育和学科STEAM融合的学习平台。”广东省中小学教师信息技术应用能力提升工程2.0培训专家、小学科学高级教师黄金华认为，“课程提出了一个利用设计思维进行创意教学的流程，在掌握学科知识的同时，激发学生的创造潜能。”
教材在整体设计上也非常围绕青少年心理特点编写，图文并茂，生动活泼。湖北省荆州市沙市北京路第二小学老师李德芝老师表示，“教材具有儿童化的视角、生活化的案例、开放性的思维。”
该教材分为“学生版”和“教师版”，有望在广大学校中应用。清软海芯注重对合作学校的老师进行系统化的知识培训，通过校企合作培养更多面向未来的中小学科技教师，破解科技素质教育中的“无教师”困境，共同探索三维设计与编程教育中的应用和实践。
对于中国科技素养教育发展方向的问题，雍俊海教授认为，“优秀科技素养教育应当更加贴近生活，能让青少年的未来生活更美好。”因此，应当将部分基础性或与生活密切相关的先进科学理论与技术加入到青少年教育当中；此外要去除青少年教育当中的陈旧部分，与青少年现在及未来生活都不相关的部分；最后要采用先进的科技手段或教育理念，提升青少年的学习成效。
清软海芯相关负责人表示，通过《LogoUp 3D+X STEAM课程》的出版，将进一步夯实“软件+硬件+课程+教材+线下体验”一体化的教育服务体系，与更多学校、机构共同推动三维创新设计教育在中国的广泛落地。
