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科技创新是推动人类社会不断进步的动力引擎。科技创新的关键是人才， 只有源源不断地培养大批高素质的科技人才， 才能形成持续创新的动力机制。创新人才培养必须从小抓起。在新时期实施科教兴国、人才强国、创新驱动发展三大战略背景下，加强中小学生科技创新教育，培养未来创新人才已成为国家教育发展战略的核心问题。《全民科学素质行动计划纲要（2006—2010—2020年）》指出，建立科技界和教育界合作推动科学教育发展的有效机制。本文基于协同理论，以深圳市南山区少年创新院（以下简称少年创新院）建设为例，探索如何构建中小学科技创新教育的区域协同机制。
协同理论：中小学科技创新教育区域协同机制建设的理论基础
协同理论，是20世纪70年代由德国物理学家赫尔曼·哈肯（Hermann Haken）创立的一门适用于自然和社会科学的理论，是基于系统论、信息论、控制论、突变论等多学科研究基础上，逐渐形成和发展起来的新兴学科。
协同理论即协同合作之学。“协同”（synergetic）一词，源于希腊语，本意即合作，亦即协同作用。按中文理解，“协”即“相互合作”，“同”代表“一致、统一”。协同理论具有普适性特征，其主要内容包括协同效应、伺服原理和自组织原理。协同效应是指复杂开放系统内部各要素或系统通过相互作用和有机整合，产生的整体效应或集体效应。伺服原理是指系统通常由少数几个集体变量即序参量决定，而系统其他变量的行为则由这些序参量支配或规定。序参量是指影响系统各要素由一种状态转变为另一种状态的集体协同行为，并能指示出新结构形成的参量。换言之，可以将序参量理解为主导因素。自组织原理旨在解释系统从无序向有序演化的过程，实质上就是系统内部进行自组织的过程，协同是自组织的形式和手段。
这启发我们，中小学开展科技创新教育一方面要发挥中小学校的主体作用，另一方面也要借助高校、科研机构、高科技企业等社会资源，促进不同组织之间相互依托、相互协作，共同提升中小学生科技创新素养，培养未来科技创新人才。基于此，2014年，深圳市南山区教育局与共青团深圳市南山区委员会、中国科学院深圳先进技术研究院（以下简称中科先进院）三方联合成立少年创新院。其目的在于整合三方教育、文化、科技、智力、技术和服务优势，促进教育资源的有效对接和融合，创新人才培养机制，让少年创新院成为未来科技创新人才培养的孵化地，并以此引领和提升全区青少年的科学素养与创新精神。目前，少年创新院已成为区域科技创新教育的核心引擎。
开放耦合：科技创新教育区域协同机制与协同理论的契合性
中小学科技创新教育区域协同机制指区域内教育行政部门、教育研究机构、大中小学、科普机构及场馆共同聚焦科技创新教育，整合各类资源，建立健全协同教育机制，提供相关支持，为不同类型的中小学科技创新教育课程建设和实施搭建平台、创造空间。区域协同机制包括形成机制、实现机制和约束机制等。
中小学科技创新教育是一个开放性的、循序渐进的过程。其机制建设与协同理论的契合性主要体现在：一是中小学科技创新教育是开放的系统工程，需要多元主体协同参与，是外部协同培养与内部协同培养的统一，本身就满足自组织的基本条件;二是中小学科技创新教育在区域推进过程中，形成的创新教育文化具有较大的稳定性，不易改变，在区域科技创新教育机制构建与运行中起到主导和支配作用，具有序参量特征;三是从宏观来看，中小学科技创新教育在探索的过程中，本身就有着无序和有序的状态。在此过程中，创新教育各要素的相互影响和制约乃至耦合，形成序参量，使整体功能发生倍增或放大，产生协同效应。少年创新院三方联合，统筹环境、资源、师资等要素，构建一体化未来创新人才培育链，有效解决不同主体衔接不畅所产生的科技创新教育“各自为政、少有合作”的条块化、分割化问题，形成了“1+1+1>3”的协同效应。
贯通融合：南山区科技创新教育协同推进策略
顶层设计，引领区域科技创新教育协同发展。目标协同是区域科技创新教育协同推进的基础，是精神层面的统一保障，对协同合作起着重要的作用。深圳市南山区从顶层设计出发，制订《南山区科技创新教育特色发展实施方案》《南山区少年创新院规划》《南山区少年创新院小院士培养办法》等文件，强化教育、团委、中科先进院等部门科技创新教育职能的贯通与融合。一是明确提出了青少年创新人才培养工程，建立创新优秀人才培养制度。完善三大体系，即科研机构（高校）—高新企业—中小学结合体系、创新人才培养教育投入体系和创新人才培养区域、学校网络支持体系;二是明确提出创新升级南山课程改革，共建“南山少年创新院”等举措;三是提出充分利用南山区高科技企业云集、科研院所集中的特点，整合社会资源，重点打造“六个一”工程（100个创新实验室、100个科技创新教育项目、100门科技创新课程、100个科技创新课题、100位科技创新教育导师、100名南山少年创新院小院士）。以上文件就创新教育的实施办法、推进制度、评价机制、经费保障等作了具体部署，保证了各部门、各层次子系统协同力的正向功能发挥，使创新教育举措得以落地实施。
整合资源，丰富区域科技创新教育渠道。协同理论认为，一个系统由无序转变为有序，尽管起主要作用的是内部协同机制，但同时在演变过程中所需的物质、能量和信息等控制变量也需要外部环境来提供。这就要求系统具有开放特性。而当系统控制变量在开放的环境下，发生变化时，系统与外部的物质、能量和信息交换，系统内部各个要素和地位协同方式以及程度也会随之变化，表现为系统的非平衡性。
少年创新院充分发挥团委、中科先进院与高新企业联系密切这一优势，积极引入创新教育资源。一是借助区位优势，与区内高新技术企业、科普基地合作，建设26个学生实践基地，将创新理念、企业创新思维模式引入学校，开展机器人搭建与编程、生命科学基因遗传、3D打印、水土保持科技等实践活动，为学生提供良好的校外创新环境，让学校创新成果走入社会、走向市场。二是与知名高科技企业联合开发创新课程，如与人工智能龙头企业合作，率先开展人工智能教育试点;与大疆科技联合，在少年创新院总部基地设立无人机体验中心，共同举办FTF无人机大赛。截至目前，全区43所少年创新分院与柴火创客、深圳大学等企业和机构开展项目合作，让专家团队参与指导学生的小制作、小發明活动，培养小创客。 项目学习，促进中小学各学科内外融合。学科交叉融合是实现科技创新的重要因素。实践已经证明，在化学、医学、生命科学、物理学等一系列基础学科领域，重要的突破都来自交叉科学研究。少年创新院设立专职科技创新教研员，指导统筹各学科教师开展项目式学习，研发STEM课程，建构科技创新教育课程图谱。一是开展学科内整合研究，让学科内的知识形成有联系、有逻辑、有层次的系统，实施教学内容跨学段、教学方法多样式、教学策略多融合;二是跨学科整合研究，以激发科学兴趣、提升科学创新素养为目的，以现实问题解决为依托，以特定资源为主题，保持与前沿科学动态同步，多学科、多活动聚集，实施与社会生活的多学科关联聚集式整合;三是借助信息技术，为区域科技创新教育精准分析学情，促进学生学习方式的变革。
从协同视角看，这一策略，其实质是在学科协同过程中“保持时空上的协同与管控的一致”，通过协同行为消除学科间的障碍、删减环节间的无效活动，力求课程资源投入价值及效用的最大化。
博士课堂，弥补科技创新教育师资缺口。美国科学哲学家托马斯·库恩（Thomas Samuel Kuhn）发现，科学研究共同体的研究有赖于共同体所共有的学科规范，他称之为“范式”或“学科基质”。按照库恩的范式理论，我国的科技创新教育还有许多问题需要解决。“无论是基础教育新课程所倡导的科学教育理念的落实，还是全民科学素质行动计划中学校科学教育目标的实现，最缺乏的就是强有力的学术支撑和真正到位的专业服务。”
师资缺乏一直制约着中小学科技创新教育的深入开展。少年创新院利用中科先进院人才优势，在中科先进院实验学校分院设置相关科学实验室，为每个班级配备一名博士老师，设立博士课堂，讲述科技发展史、科学家的奋斗故事、科技基本常识和科技前沿发展概况以及创造学理论和创造技法等方面的知识，指导学生进行相关实验，让科技创新真正融入中小学课堂。目前这一模式已经推广到6个分院。
同时，少年创新院还邀请专业研究人员和企业精英，通过讲座、座谈会、研究课、观摩参观等形式，借鉴科技界、企业界的创新思维、创新模式，开展了一系列有针对性的创新教育教师培训，先后开设《以色列SIT系统创新思维》《STEM创客教育》《卓识成就项目的探索和分享》等师资培训课程，帮助教师树立创新意识、学习创新知识、自觉进行创新实践，提升中小学教师科技创新教育能力。
“小院士”评选，搭建未来创新人才展示平台。少年创新院成立以来，每年都在中国国际高新技术成果交易会上搭台展示，是该展会上唯一的中小学科技创新教育展台。会议期间，少年创新院还开展“小院士”评选活动。对于已经获评的“小院士”，少年创新院开设了十几门创新课程供他们选择，继续对“小院士”进行培养，并推荐参与中国少年科学“小院士”评选。目前，全区共有128名学生当选中国少年科学院“小院士”，人数占深圳市一半。
少年创新院还举办各种节日活动，鼓励学生在更广阔的舞台上展示自己的形象，在深圳乃至全国教育产生影响，最终在国際舞台上发出自己的声音。
多元评价，呵护学生个性化成长。一是研制出南山区中小学质量综合评价指标框架。在每年底发布《南山区中小学教育质量综合评价年度报告》，目前发布了学生身心发展报告、南山教育创新发展指数等;二是推进小学科学评价改革。制订《南山区小学科探究实践及个性化素质表现评价指引》，促进学校、教师全面关注和培养学生的科学素养;三是坚持成果实用性导向。创新教育必须关注成果的社会实用性。学生通过创新实践，发展独立人格，道德与社会、文化意识。引导学生通过自己的创新成果服务他人、奉献社会，报效国家，以发展学生对核心价值观的认知理解。
结语
深圳市南山区以少年创新院为载体，统筹、规划、指导、实施全区的创新教育，探索出了符合区域实际的科技创新教育体系，为我们探索中小学科技创新教育协同机制提供了借鉴。中小学科技创新教育是一个多层面、多要素相互协同的体系，需要政府、教育行政部门、大学、科研机构、企业发挥各自优势，整合资源，实现各方优势互补。
建立科学合理的协同机制，是促进中小学科技创新教育深入和可持续发展的保证。政府要提供政策和资金支持，激励科研院所、高新企业、社会机构参与中小学科技创新教育课程服务，从而解决目前很多学校科技创新教育专业师资、教材及相关配套设备问题。中小学校要基于学生发展核心素养框架，完善中小学科学课程体系，充分利用社会资源，开展科学创新与技术实践的跨学科探究活动，探索科技教育校内外有效衔接的模式。科研院所、高新企业、社会机构要增强自己的社会责任，发挥自己的人才优势、技术优势和实验条件优势，积极到中小学传播科技前沿知识，指导中小学生开展科技创新实践活动，成为创新人才培养的助推器。
协同理论：中小学科技创新教育区域协同机制建设的理论基础
协同理论，是20世纪70年代由德国物理学家赫尔曼·哈肯（Hermann Haken）创立的一门适用于自然和社会科学的理论，是基于系统论、信息论、控制论、突变论等多学科研究基础上，逐渐形成和发展起来的新兴学科。
协同理论即协同合作之学。“协同”（synergetic）一词，源于希腊语，本意即合作，亦即协同作用。按中文理解，“协”即“相互合作”，“同”代表“一致、统一”。协同理论具有普适性特征，其主要内容包括协同效应、伺服原理和自组织原理。协同效应是指复杂开放系统内部各要素或系统通过相互作用和有机整合，产生的整体效应或集体效应。伺服原理是指系统通常由少数几个集体变量即序参量决定，而系统其他变量的行为则由这些序参量支配或规定。序参量是指影响系统各要素由一种状态转变为另一种状态的集体协同行为，并能指示出新结构形成的参量。换言之，可以将序参量理解为主导因素。自组织原理旨在解释系统从无序向有序演化的过程，实质上就是系统内部进行自组织的过程，协同是自组织的形式和手段。
这启发我们，中小学开展科技创新教育一方面要发挥中小学校的主体作用，另一方面也要借助高校、科研机构、高科技企业等社会资源，促进不同组织之间相互依托、相互协作，共同提升中小学生科技创新素养，培养未来科技创新人才。基于此，2014年，深圳市南山区教育局与共青团深圳市南山区委员会、中国科学院深圳先进技术研究院（以下简称中科先进院）三方联合成立少年创新院。其目的在于整合三方教育、文化、科技、智力、技术和服务优势，促进教育资源的有效对接和融合，创新人才培养机制，让少年创新院成为未来科技创新人才培养的孵化地，并以此引领和提升全区青少年的科学素养与创新精神。目前，少年创新院已成为区域科技创新教育的核心引擎。
开放耦合：科技创新教育区域协同机制与协同理论的契合性
中小学科技创新教育区域协同机制指区域内教育行政部门、教育研究机构、大中小学、科普机构及场馆共同聚焦科技创新教育，整合各类资源，建立健全协同教育机制，提供相关支持，为不同类型的中小学科技创新教育课程建设和实施搭建平台、创造空间。区域协同机制包括形成机制、实现机制和约束机制等。
中小学科技创新教育是一个开放性的、循序渐进的过程。其机制建设与协同理论的契合性主要体现在：一是中小学科技创新教育是开放的系统工程，需要多元主体协同参与，是外部协同培养与内部协同培养的统一，本身就满足自组织的基本条件;二是中小学科技创新教育在区域推进过程中，形成的创新教育文化具有较大的稳定性，不易改变，在区域科技创新教育机制构建与运行中起到主导和支配作用，具有序参量特征;三是从宏观来看，中小学科技创新教育在探索的过程中，本身就有着无序和有序的状态。在此过程中，创新教育各要素的相互影响和制约乃至耦合，形成序参量，使整体功能发生倍增或放大，产生协同效应。少年创新院三方联合，统筹环境、资源、师资等要素，构建一体化未来创新人才培育链，有效解决不同主体衔接不畅所产生的科技创新教育“各自为政、少有合作”的条块化、分割化问题，形成了“1+1+1>3”的协同效应。
贯通融合：南山区科技创新教育协同推进策略
顶层设计，引领区域科技创新教育协同发展。目标协同是区域科技创新教育协同推进的基础，是精神层面的统一保障，对协同合作起着重要的作用。深圳市南山区从顶层设计出发，制订《南山区科技创新教育特色发展实施方案》《南山区少年创新院规划》《南山区少年创新院小院士培养办法》等文件，强化教育、团委、中科先进院等部门科技创新教育职能的贯通与融合。一是明确提出了青少年创新人才培养工程，建立创新优秀人才培养制度。完善三大体系，即科研机构（高校）—高新企业—中小学结合体系、创新人才培养教育投入体系和创新人才培养区域、学校网络支持体系;二是明确提出创新升级南山课程改革，共建“南山少年创新院”等举措;三是提出充分利用南山区高科技企业云集、科研院所集中的特点，整合社会资源，重点打造“六个一”工程（100个创新实验室、100个科技创新教育项目、100门科技创新课程、100个科技创新课题、100位科技创新教育导师、100名南山少年创新院小院士）。以上文件就创新教育的实施办法、推进制度、评价机制、经费保障等作了具体部署，保证了各部门、各层次子系统协同力的正向功能发挥，使创新教育举措得以落地实施。
整合资源，丰富区域科技创新教育渠道。协同理论认为，一个系统由无序转变为有序，尽管起主要作用的是内部协同机制，但同时在演变过程中所需的物质、能量和信息等控制变量也需要外部环境来提供。这就要求系统具有开放特性。而当系统控制变量在开放的环境下，发生变化时，系统与外部的物质、能量和信息交换，系统内部各个要素和地位协同方式以及程度也会随之变化，表现为系统的非平衡性。
少年创新院充分发挥团委、中科先进院与高新企业联系密切这一优势，积极引入创新教育资源。一是借助区位优势，与区内高新技术企业、科普基地合作，建设26个学生实践基地，将创新理念、企业创新思维模式引入学校，开展机器人搭建与编程、生命科学基因遗传、3D打印、水土保持科技等实践活动，为学生提供良好的校外创新环境，让学校创新成果走入社会、走向市场。二是与知名高科技企业联合开发创新课程，如与人工智能龙头企业合作，率先开展人工智能教育试点;与大疆科技联合，在少年创新院总部基地设立无人机体验中心，共同举办FTF无人机大赛。截至目前，全区43所少年创新分院与柴火创客、深圳大学等企业和机构开展项目合作，让专家团队参与指导学生的小制作、小發明活动，培养小创客。 项目学习，促进中小学各学科内外融合。学科交叉融合是实现科技创新的重要因素。实践已经证明，在化学、医学、生命科学、物理学等一系列基础学科领域，重要的突破都来自交叉科学研究。少年创新院设立专职科技创新教研员，指导统筹各学科教师开展项目式学习，研发STEM课程，建构科技创新教育课程图谱。一是开展学科内整合研究，让学科内的知识形成有联系、有逻辑、有层次的系统，实施教学内容跨学段、教学方法多样式、教学策略多融合;二是跨学科整合研究，以激发科学兴趣、提升科学创新素养为目的，以现实问题解决为依托，以特定资源为主题，保持与前沿科学动态同步，多学科、多活动聚集，实施与社会生活的多学科关联聚集式整合;三是借助信息技术，为区域科技创新教育精准分析学情，促进学生学习方式的变革。
从协同视角看，这一策略，其实质是在学科协同过程中“保持时空上的协同与管控的一致”，通过协同行为消除学科间的障碍、删减环节间的无效活动，力求课程资源投入价值及效用的最大化。
博士课堂，弥补科技创新教育师资缺口。美国科学哲学家托马斯·库恩（Thomas Samuel Kuhn）发现，科学研究共同体的研究有赖于共同体所共有的学科规范，他称之为“范式”或“学科基质”。按照库恩的范式理论，我国的科技创新教育还有许多问题需要解决。“无论是基础教育新课程所倡导的科学教育理念的落实，还是全民科学素质行动计划中学校科学教育目标的实现，最缺乏的就是强有力的学术支撑和真正到位的专业服务。”
师资缺乏一直制约着中小学科技创新教育的深入开展。少年创新院利用中科先进院人才优势，在中科先进院实验学校分院设置相关科学实验室，为每个班级配备一名博士老师，设立博士课堂，讲述科技发展史、科学家的奋斗故事、科技基本常识和科技前沿发展概况以及创造学理论和创造技法等方面的知识，指导学生进行相关实验，让科技创新真正融入中小学课堂。目前这一模式已经推广到6个分院。
同时，少年创新院还邀请专业研究人员和企业精英，通过讲座、座谈会、研究课、观摩参观等形式，借鉴科技界、企业界的创新思维、创新模式，开展了一系列有针对性的创新教育教师培训，先后开设《以色列SIT系统创新思维》《STEM创客教育》《卓识成就项目的探索和分享》等师资培训课程，帮助教师树立创新意识、学习创新知识、自觉进行创新实践，提升中小学教师科技创新教育能力。
“小院士”评选，搭建未来创新人才展示平台。少年创新院成立以来，每年都在中国国际高新技术成果交易会上搭台展示，是该展会上唯一的中小学科技创新教育展台。会议期间，少年创新院还开展“小院士”评选活动。对于已经获评的“小院士”，少年创新院开设了十几门创新课程供他们选择，继续对“小院士”进行培养，并推荐参与中国少年科学“小院士”评选。目前，全区共有128名学生当选中国少年科学院“小院士”，人数占深圳市一半。
少年创新院还举办各种节日活动，鼓励学生在更广阔的舞台上展示自己的形象，在深圳乃至全国教育产生影响，最终在国際舞台上发出自己的声音。
多元评价，呵护学生个性化成长。一是研制出南山区中小学质量综合评价指标框架。在每年底发布《南山区中小学教育质量综合评价年度报告》，目前发布了学生身心发展报告、南山教育创新发展指数等;二是推进小学科学评价改革。制订《南山区小学科探究实践及个性化素质表现评价指引》，促进学校、教师全面关注和培养学生的科学素养;三是坚持成果实用性导向。创新教育必须关注成果的社会实用性。学生通过创新实践，发展独立人格，道德与社会、文化意识。引导学生通过自己的创新成果服务他人、奉献社会，报效国家，以发展学生对核心价值观的认知理解。
结语
深圳市南山区以少年创新院为载体，统筹、规划、指导、实施全区的创新教育，探索出了符合区域实际的科技创新教育体系，为我们探索中小学科技创新教育协同机制提供了借鉴。中小学科技创新教育是一个多层面、多要素相互协同的体系，需要政府、教育行政部门、大学、科研机构、企业发挥各自优势，整合资源，实现各方优势互补。
建立科学合理的协同机制，是促进中小学科技创新教育深入和可持续发展的保证。政府要提供政策和资金支持，激励科研院所、高新企业、社会机构参与中小学科技创新教育课程服务，从而解决目前很多学校科技创新教育专业师资、教材及相关配套设备问题。中小学校要基于学生发展核心素养框架，完善中小学科学课程体系，充分利用社会资源，开展科学创新与技术实践的跨学科探究活动，探索科技教育校内外有效衔接的模式。科研院所、高新企业、社会机构要增强自己的社会责任，发挥自己的人才优势、技术优势和实验条件优势，积极到中小学传播科技前沿知识，指导中小学生开展科技创新实践活动，成为创新人才培养的助推器。