《關于新時代進一步加強科學技術(shù)普及工作的意見》提出，把弘揚科學精神貫穿于教育全過程。針對中小學科學教育，本刊前期已推出了三篇專家文章，主要聚焦如何培養(yǎng)學生的興趣及如何進行專業(yè)的科學啟蒙等。本期我們進一步聚焦中小學科學教育的辦學實踐，邀請三所中小學的校長來探討學校該怎樣引導和培養(yǎng)學生的科學精神，提升學生的科學素養(yǎng)，敬請關注。——編者

中南大學第二附屬小學：突破三層壁壘 點燃學生科創(chuàng)夢想

肖慧

科學教育是發(fā)展學生核心素養(yǎng)的重要部分，是回答“錢學森之問”的基礎工程。中南大學第二附屬小學把科學教育作為實施素質(zhì)教育的突破口，以學生創(chuàng)新成長為核心，突破科學教育學科融合壁壘、資源壁壘、學生興趣壁壘，用心構(gòu)筑育人新樣態(tài)，讓學生體驗科學探究的樂趣，實現(xiàn)了科學教育的高質(zhì)量發(fā)展。

突破學科融合壁壘

聚焦師生學習力培養(yǎng)

中南大學第二附屬小學科學教育歷時20年，改革創(chuàng)新之路歷經(jīng)了單科縱向推進、科學教育與全學科融合、聚焦學習力培養(yǎng)三個階段，實現(xiàn)了學生的學習向綜合性、創(chuàng)新性轉(zhuǎn)型，學生的分析綜合、團結(jié)協(xié)作、創(chuàng)新能力得到大幅提升。

科學教育不僅要激發(fā)師生創(chuàng)新意識，掌握科技知識，培養(yǎng)創(chuàng)新精神，更是要求師生提升學習力。我們突破學科融合壁壘，多年來堅持培養(yǎng)探究創(chuàng)新人才的育人理念，以科學、信息等科學類課程為主導，融入所有學科常態(tài)課堂。語文課中的探究作文、漢字溯源、科技小論文的寫作，數(shù)學課中的節(jié)水探秘，美術(shù)課上的科幻繪畫，勞動課中的作物種植等都能激發(fā)學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。校園內(nèi)外皆科學，每門學科都注重培養(yǎng)科學素養(yǎng)、科學精神。

我們特別注重挖掘整合各類課程中的科學教育元素，關注生活實踐，培養(yǎng)動手創(chuàng)造能力，從小為學生插上科學創(chuàng)新的翅膀。通過校內(nèi)校外、全學科聯(lián)動，引領孩子了解生活中的科學，掌握科學研究的基本方法，嘗試開展小發(fā)明、小制作，具備初步科學創(chuàng)造的興趣能力，培養(yǎng)勇于探索實踐的興趣，筑牢獻身科學的夢想。

科學課上，我們借助智慧設備，融合智慧教學理念，構(gòu)建了以“課前研學—課中慧學—課后趣學”為主線的探究課堂教學模式：課前，學生通過智慧校牌進行學習預估，積累興趣話題；課中，借助智慧平臺進行科學探究，讓課堂可視化、共享化，促進探究思維養(yǎng)成；課后，通過社交平臺曬成果、分享觀點，讓探究意識不斷孵化。

在開好國家課程和地方課程的基礎上，我們重點實施了科技類校本課程開發(fā)，以探究為翼，向未來而行，開設“素質(zhì)課程超市”，構(gòu)建富有中南大學二附小特色的“愛樂”校本課程體系。主要包含科技類、實踐類、綜合類課程，開設了機器人、魔術(shù)、航模、花藝、針織、剪紙、圍棋等課程，共計30多門，讓每名學生都能找到自己喜歡的課程，學生在陶冶情操、培養(yǎng)創(chuàng)新意識之中促進綜合實踐能力的發(fā)展。

突破教育資源壁壘

構(gòu)建校內(nèi)校外資源鏈

作為一所小學，如何破解科學教育資源建設這個難題？我們巧聯(lián)校內(nèi)外實踐點，促進科學教育資源鏈有效循環(huán)。

學校科學教育特色的發(fā)展，主角是學生，陣地是關鍵。我們逐年完善科學教育宣傳與活動陣地，營造濃厚的校園氛圍，撬動學生愛科學的內(nèi)驅(qū)力。學校近10年累計投入1000多萬元，建設了機器人文化教室、生態(tài)園、創(chuàng)客室、航模室等10多個科技創(chuàng)新活動室，保證了學生課內(nèi)外科技實踐活動的開展。學校訂閱了科普報刊數(shù)十種，建設了科普閱覽室和校園圖書吧，讓學生自由徜徉科學的海洋。

學校還著力打造了中南大學院士風采櫥窗，講述院士科學家樂于探究、勇于實踐的故事，為孩子們進行科技探索提供榜樣和動力，培養(yǎng)學生鍥而不舍的科學精神。

作為中南大學的附屬小學，我們充分整合利用中南大學優(yōu)勢資源，與高速列車研究中心、粉末冶金研究中心等國家級科研中心聯(lián)手共建實踐基地，學生定期進入國家級實驗室現(xiàn)場進行觀察、實驗、提問，在教授們的指導下撰寫研究小報告。

不僅如此，我們還大力推動社會資源入校，先后與長沙市科協(xié)、湖南省科技館、湖南省地質(zhì)博物館、中聯(lián)重科股份有限公司、長沙自來水公司等建立合作，設立校外科普實踐教育基地10多個，定期組織學生參觀學習、實踐體驗。

在中南大學高速列車研究中心，孩子們模擬駕駛復興號，體驗中國速度；在中聯(lián)重科，孩子們觀看工程機械環(huán)幕電影，感受中國智造；在湖南省科技館，孩子們參觀科技成果展，領略人類智慧之光……這些已成為學校學生科學教育活動的常態(tài)。

突破學生興趣壁壘

從小培養(yǎng)學生科學興趣

2003年，我們順應時代發(fā)展，成立了湖南省第一家“少年科學院”，中國工程院院士劉寶琛擔任院長。“少年科學院”得到中南大學各院系的鼎力支持，紛紛派遣造詣高、情懷深的專家教授義務兼任校外科技輔導員，無私為學生授課，為學校科學教育提供了精準專業(yè)的指導。“少年科學院”定期開展訪問國家重點實驗室、與科學家面對面、尋訪院士的成長軌跡、評選“小院士”、校園科技節(jié)等豐富多彩的科技活動，成為了學校小小科學家的孵化基地，“小院士”榮譽成為撬動學生愛科學的內(nèi)驅(qū)力，科學的種子在幼小的心靈萌芽成長。

學校的學生家長普遍學歷高、文化素養(yǎng)高，我們又搭建了“百家課堂”平臺，讓家長各顯其能，各展其長，給孩子們帶來全新的科學知識，不一樣的科技體驗。迄今為止，“百家課堂”授課內(nèi)容近2000節(jié)，涵蓋自然科學、社會科學、思維科學三大領域。家長參與學校的教育教學活動，不僅拓寬了孩子的視野，還凝聚了共識，形成了教育合力。

學校變革評價方式和標準，將綜合素質(zhì)評價與學生科學素養(yǎng)發(fā)展結(jié)合，從學習習慣、活動參與、社會服務等多維度制定《中南少年評價手冊》，讓學生評價有章可循。與智慧校園綜合素質(zhì)評價的應用平臺結(jié)合，為學生科學素養(yǎng)發(fā)展清晰畫像，為學生樹未來、樹理想、樹德行、樹自信。

現(xiàn)在，研究成為師生的一種學習生活方式，科學創(chuàng)新成為師生成長進步的階梯，校園形成蓬勃向上、催人奮進的文化氛圍，以科學教育為特色發(fā)展的“未來教育”辦學思想在中南大學第二附屬小學得到進一步深化和延伸。學校先后獲得全國青少年人工智能特色活動單位、全國創(chuàng)造教育先進集體、湖南省科教創(chuàng)新示范基地學校等榮譽187項。

（作者系中南大學第二附屬小學校長）

山東省濟南市歷城第二中學：著力培養(yǎng)學生的科技創(chuàng)新素養(yǎng)

李新生

當下，在不少學校里，科技創(chuàng)新人才規(guī)模化培養(yǎng)和個性化教育難以兼顧，學習者往往缺乏自主學習能力和創(chuàng)新實踐能力。山東省濟南市歷城第二中學借助人工智能技術(shù)，研發(fā)智慧教學平臺，開發(fā)一體化、高質(zhì)量的課程資源，創(chuàng)新科技教育教學體系，著眼于學生以科學精神和實踐創(chuàng)新為核心的創(chuàng)新素養(yǎng)的培養(yǎng)，讓每一名學生都得到個性而充分的發(fā)展。

課程要以堅持解放學生心智、激發(fā)創(chuàng)新潛質(zhì)為重要目標。2008年，學校著手開發(fā)科技創(chuàng)新課程，將科技創(chuàng)新正式納入課表。為了讓不同年級、水平各異的學生都能學有所得，學校為學生量身定做了三類課程：通過普惠課程讓每一名學生都有接受科技創(chuàng)新教育的機會；通過社團課程提升學生的動手能力和科創(chuàng)素養(yǎng)；通過競賽遴選學有余力、學有所長的拔尖創(chuàng)新人才，暢通“未來科學家”的梯級培養(yǎng)之路。

在歷城二中，從小學、初中到高中，都有科技創(chuàng)新教育的普惠課程，有專門的創(chuàng)客教室。學生以整班制進行科技創(chuàng)新學習，每周一課時，每個年級一學期一門課，階梯式上升，就有了從小學到初中再到高中的一體化普惠課程。

普惠課程有了，豐富多彩的以技術(shù)類課程、機器人課程、網(wǎng)絡學習課程等為主要活動內(nèi)容的創(chuàng)客社團則進一步滿足了不同學生的興趣愛好。如今，學生們可以享受到包括智能制作、無人機、3D設計與打印、機器人等43門課程在內(nèi)的“社團包”。

科技創(chuàng)新教育在很多學校難以普及性開展的一個重要原因就是專業(yè)教師的匱乏。俗話說：雙拳難敵四手，學校研發(fā)出“自適應智能學習系統(tǒng)”代替教師的大部分教學工作，既解放了教師，又有效地促進了學生的自主學習。

自適應智能學習系統(tǒng)是課程開發(fā)和課程實施的基礎，關乎課程實施和課程功能的實現(xiàn)，它集成了課程學習資源、快速選課系統(tǒng)、基于大數(shù)據(jù)的過程性評價系統(tǒng)、結(jié)果性評價展示系統(tǒng)、學習效果智能分析系統(tǒng)等，創(chuàng)客教育進入了新階段。

學校累計投入2000多萬元，建設了6000平方米的創(chuàng)客空間，根據(jù)功能不同，既有技術(shù)特點鮮明的專用創(chuàng)客空間，又有傳統(tǒng)科技和高新科技的體驗場館。學校還建設了2000平方米的基礎科技探究區(qū)，配有200余件互動展品，用于學生對基礎科學知識的探究式學習，促進對各學科知識的理解和應用。

為了學習更加高效，學校還專門設置了一系列智能自主學習任務單。任務單就是課程，一個任務單就是一節(jié)課，每一個任務單都有一個主題，引導學生自主探究。

為了讓智慧教學體系更好地落地，歷城二中還開發(fā)了一個基于人工智能技術(shù)與教學深度融合的智慧教學體系四級模式。第一級是智慧教學系統(tǒng)的開發(fā)，這一部分是課程專家、課程開發(fā)教師和軟件公司專業(yè)人員共同探討搭建起來的一個智慧平臺。第二級是課程工具層的開發(fā)，一般會編程的教師即可完成任務。第三級是課程內(nèi)容的開發(fā)。第四級是課程實施層，教師并不需要對智慧教學系統(tǒng)的理論與技術(shù)掌握得多么透徹，甚至教學水平不高也不特別重要，因為它不需要教師講課，只要負責課程實施就可以了。

這一模式通過智慧教學體系，從而實現(xiàn)“把教學留給機器、把育人留給教師”的教育效果。這一模式具有快速迭代的特點，課程專家和優(yōu)秀教師開發(fā)的課程資源，可以相對順暢地推廣到各個學校，能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源共享，有力促進教育公平。

2020年9月，歷城二中創(chuàng)客中心作為歷城區(qū)少年科學院科技教育基地，成為了全區(qū)中小學科技學習和創(chuàng)作的樂園，普惠創(chuàng)客隨之在歷城區(qū)中小學推廣普及。歷城二中的智慧教學系統(tǒng)也被推廣到新疆昌吉一中、威海實驗高中、鄆城一中、淄博一中等歷城區(qū)之外的一些學校，惠及校外15萬名學生。

如今，因參加科技創(chuàng)新教育而受益的學生，很多成為“專利創(chuàng)新之星”，以競賽為主要形式的拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系也日趨完善。學生已經(jīng)申請到國家專利4367項，獲得國際奧林匹克競賽金牌5枚，全國五大學科奧林匹克競賽金牌59枚、銀牌52枚。歷城二中成為清華大學等幾十所國內(nèi)一流高校的優(yōu)秀生源基地，近年來向頂尖高校輸送的拔尖創(chuàng)新人才位居全省前列。

（作者系山東省濟南市歷城第二中學校長）

浙江省嘉興市實驗小學：為不同層次學生設計階梯式科學課程

張曉萍

義務教育科學課程標準（2022年版）最突出的變化之一就是更強調(diào)知行合一、學思結(jié)合，旨在讓學生們既要像“科學家一樣探究”，還要像“工程師一樣實踐”，這無疑對小學科學教學提出了更高的要求。而目前受到各國普遍重視的STEM（科學Science、技術(shù)Technology、工程Engineering、數(shù)學Mathematics）教育，它的核心就是需要學生將科學探究、工程設計、數(shù)學方法和信息技術(shù)有機統(tǒng)一，運用跨學科的知識和方法解決實際問題，從而提升自身的創(chuàng)新意識和實踐能力。這與新一輪科學課程標準倡導的價值導向是一致的。

浙江省嘉興市實驗小學近些年來一直致力于開展STEM教育與科學課程深度融合的本土化實踐，形成了以“普及+進階+拓展”為路徑的課程融合實踐樣態(tài)，促進不同層次的學生發(fā)展科學思維、培養(yǎng)科學實踐能力。

普適型課程注重開放式和應用性

基于學科融合的普適型STEM課程面向全體學生，在各年級的科學課堂上由科學老師引領實施，一般需要兩至三課時。學校對小學科學課程一至六年級教材中“技術(shù)與工程領域”的學習內(nèi)容進行了系統(tǒng)規(guī)劃設計，形成了如“我們的風力小車”“讓玩具屋亮起來”“瘋狂過山車”等20多個與STEM教育相融合的科學學習項目。

這些學習項目與科學學科核心概念相勾連，使之具有內(nèi)在邏輯性和外在關聯(lián)性，避免了課程實施的隨意性和碎片化。與以往科學課圍繞本節(jié)課核心科學概念，學習制作完成一個單項科學小制作所不同的是，這些STEM學習項目更強調(diào)學生在任務情境中運用已學知識，通過開發(fā)解決方案、檢驗設計合理性、權(quán)衡方案、討論修正等過程發(fā)展工程設計能力。

這樣的開放式、應用性的學習任務讓學生在限定條件下從初始嘗試，到通過編程應用建立科學理解，到優(yōu)化設計，再到進一步檢驗，都充分滲透了工程設計的“迭代”過程，比較好地體現(xiàn)了科學與工程的雙向聯(lián)系。

進階型課程注重真實情境下的問題解決

學校通過基于項目驅(qū)動的進階型STEM課程的開發(fā)與實施，讓學校學有余力的學生能夠在面向真實世界的情境中，通過一個較為長期的具有創(chuàng)造性的工程設計與開發(fā)的STEM項目學習，提升科學探究能力和實際解決問題的能力。

這樣的項目學習主要凸顯以下特征：一是真實性，項目聚焦于與生活實踐緊密聯(lián)系的真實的科學問題；二是進階性，更關注學生在項目學習中的實踐操作能力、溝通能力、創(chuàng)新能力和協(xié)作能力等高階能力培養(yǎng)；三是開放性，學習過程開放，需要在不斷迭代中找尋最佳可能的解決方案；四是協(xié)作性，以項目驅(qū)動學生在學習過程中的協(xié)作與對話。

學校利用周五走班選修課程時間，成立STEM科創(chuàng)營，招募四至六年級的學生和科學、信息技術(shù)、數(shù)學、美術(shù)、語文等學科的教師，以學科教師協(xié)同指導學生們完成STEM項目。學校成立了校級STEM項目學習社團，如“世界機關王”STEM社團。團隊圍繞主題情境進行工程搭建，設計打造創(chuàng)意連環(huán)機關，并進行作品的現(xiàn)場展示與闡述。

學校建構(gòu)了基于項目驅(qū)動的進階型STEM課程學習流程，包括三個迭代循環(huán)：外部循環(huán)用于整個工程項目的學習過程，探究循環(huán)為方案的設計提供科學依據(jù)，測試循環(huán)用于優(yōu)化產(chǎn)品和方案。三個循環(huán)之間相互促進，相輔相成，共同幫助學生完成項目學習。

延展型課程滿足學生個性化需求

學校根據(jù)節(jié)假日實踐性作業(yè)、春秋季研學、寒暑假研學等不同時段，設計與科學課程相融合的延展型STEM課程。這些學習項目具有以下特征：一是多空間廣時段，空間更多維，時段上更延展，閑暇時間都可以開展；二是具有動態(tài)性靈活性，在實施對象、課程內(nèi)容、實施形式、課時上都更加動態(tài)開放、靈活多樣。

延展型STEM課程學習中，學生可根據(jù)自己的興趣特長、能力水平和資源情況，在主題菜單中選擇特定的STEM挑戰(zhàn)任務，然后根據(jù)任務要求選擇合適的學習伙伴組成項目小組。小組在回顧以往STEM學習項目所獲得的經(jīng)驗的基礎上，合作商討、完成方案的制定，再進行設計、制作、測試、修改完善，并進行展示、質(zhì)疑。這個過程中，學生為了尋找問題的解決方法，往往需要體驗真實的工作節(jié)奏，借助開放的時間、空間來進行自主探究，從而不斷培養(yǎng)解決問題的能力。 

實踐表明，通過STEM教育與科學課程的融合實踐，聚焦真實問題，讓學生在不同層次的STEM項目學習過程中習得“像科學家一樣探究，像工程師一樣實踐”的思維路徑與方法，也有效培養(yǎng)了學生自主學習探究、勇于創(chuàng)新思辨、敢于質(zhì)疑反思、善于解決問題、樂于合作溝通、交流展示等方面的能力。

（作者系浙江省嘉興市實驗小學黨委書記、校長）

《中國教育報》2022年11月23日第5版