科学教育与创新人才培养的学校实践

中国教育网络电视台 2023-08-28

《校长说》网络直播栏目

“校长说”网络直播栏目由中国教育网络电视台主办，校长智库教育研究院协办，希望能够传播更多基层校长的教育好声音，分享学校治学理念、教育故事和实践思考，为我国高质量教育体系建设贡献一份力量。栏目于11月8日开始，每周一期，在此我们邀请基础教育领域的校长们来参加“校长说”栏目，分享各自的教学治学理念成果。

本期聚焦主题

科学教育与创新人才培养的学校实践

科学教育是发展学生核心素养的重要部分，是回答“钱学森之问”的基础工程。2021年，国务院发布《全民科学素质行动计划纲要（2021-2035）》；2022年，新修订的《义务教育科学课程标准》颁布。

本期“校长说”对话西安市西咸新区沣西实验学校校长杨振德、四川省都江堰市实验中学校长余江、首都师范大学附属朝阳实验小学副校长孙芳。

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学校应如何开展科学教育课程？

早在2017年教育部就要求小学一年级开设科学课，科学教育的重要性不言而喻。您认为科学教育目前面临的困难和问题是什么？我们中小学校应该如何实践科学教育，更科学地上好科学课？

孙芳

学校应提高门槛，持续改进科学教师的培训机制

小学一二年级属于低学段。在实际教学中，低学段的科学课教师不仅要激发学生对科学的兴趣，而且必须在学生接触科学之初就着意培养，尊重、激发其探索精神，引导学生学习与他人合作的科学态度。要积极有效地保护好孩子的好奇心和求知欲，不要把教室课堂当成科学学习的仅有阵地，校园、家庭、社会，甚至公园田野都应该是科学教育的广阔天地。

现在科学教育面临的最大困难，集中在师资队伍问题上，科学教师教学能力、整体布局有待提升加强。

对此，提高科学课教师门槛，建立健全科学课教师的准入制度，从源头上从严把关。支持高水平的师范院校加强对科学教师的培养。学校应继续改进科学课教师的培训机制，培训课程应充分考虑一线教师的实际需求，突出问题导向，注重提升教师的教学及教研能力，培养出一支具有未来科学教育观的专业化、创新型的科学教师队伍。

杨振德

针对科学教师应边培养边学习、边实践边发展

教育部关于全面深化课程改革，落实立德树人根本意见中，明确指出，课程是要增强时代性，充分体现先进的教育思维和教育理念。尤其是中小学课程体系有文化特征、贯通特征、素养特征和整合特征。落实到学科科学，其基础性、实践性和综合性显而易见。

立足于国家视角，要落实好科学课从一年级学段开始，充分将教育现代化落实到学校工作实践中，学校现代化直抵我们未来的现代化，任重道远。

立足孩子视角讲，孩子的注意力集中时间短，但是愿意参加互动体验。给教师带来了新的思考和挑战。

立足教师视角，学校科学课的师资力量参差不齐，专业教师少，学校要立足于管理制度化，价值观统领，制度化管理，专业化提升，人文化关怀，梯度化发展。强调边走边培养边学习、边实践边发展，根据不同专业水平的老师，进行项目驱动。

余江

科学教育面临的另一问题——思维固化

学校科学课开设时，有教师反映试听家长认为科学课还是传统的学科的培养。对此，通过家长会我们为家长讲清时代发展的需要，国家对人才的需求，引导家长思考孩子怎样面对未来。讲清人工智能时代需要科学精神。培养孩子，要本着尊重自然和谐发展的观念，用科学的眼光看待的观念。

在学校教育实践中，融入校园文化。“向阳而生，卓然而立”是我们的校训，向阳花作为校花，让学生种植、观察花儿的生长过程，引导思考向阳花与日出日落的联系。并开设了“孩子们数一数这一个有多少颗向日葵”的课题，针对低年段孩子，引导其感悟自然之美、黄金分割之美。从生活上引导孩子对科学的好奇，和对未来的憧憬，保护孩子对未来生活的美好锐气。

如何适应科学课程标准的新变化？

义务教育科学课程标准（2022年版）最突出的变化之一就是更强调知行合一、学思结合，旨在让学生们既要像“科学家一样探究”，还要像“工程师一样实践”，这无疑对科学教学提出了更高的要求。如何适应科学课程标准的新变化？学校如何在课程设置、教学理念和教学实践上作出转变和创新尝试？

孙芳

调整五个方面，创新三个维度

第一，要围绕学科核心概念来开展单元教学。以学科核心概念组织课程的内容，实现课程内容结构化和系统化。在教学中，关注知识之间的内在联系，改变碎片化割裂式的教学倾向，注意引导学生理解跨学科概念。

第二，要注重学生学习的阶段性。课程内容的进阶式设计规定了各学段的学习内容及要求，教师在教学中，要注重学生的学习阶段性特点，不要贸然将学习的内容提前，强化学段教学内容安排的序列化和递进性，做各学段衔接。

第三，应该理解课程内容蕴含的科学观念。科学观念在具体知识学习的基础上形成，对认知对象的总体认识是科学思维、探究实践、科学态度和责任发展形成的基础，以核心概念组织课程内容，统整具体知识点，蕴含着该核心概念的具体观念，教师应理解并能够指导学生形成科学观念。

第四，要积极开展工程实践活动。教师要创设真实的问题情境，通过学生亲身实践活动，引导其在解决问题中感受技术与工程的基本特点，体会技术与工程对人类生产生活的影响，和对社会进步的推动，理解科学技术工程相互关系，形成初步的技术与工程的实践能力。

第五，要重视举办校园的科技活动。在学科相关活动中，可以提高孩子们的学习热情，培养孩子的综合能力。所以，学校可以通过学科建设与课程宣传，丰富师生课余生活。对低学段科学学科来说，学校可以通过科技节等系列活动提高学生学习兴趣，培养孩子的综合能力和科学素养。

学校在课程设置、教学理念或是教学实践中如何转变和创新？

在课程设置方面，合理开发校本课程。按照教育部规定，开齐开足各种课程，在中国学生发展核心素养的框架引领下，学校按照6大素养分类开设了67门的校本课程。其中科学科技类校本课程24门，例如探秘新能源，走进机器人等，深受学生喜爱。而且每门校本课程有着完整的课程大纲、教案、课件、活动手册等，教学规范。

在教学理念方面，科学课堂以兴趣为先导，创设学生喜欢的课堂。学校围绕“三生三情三会”进行创设。“三生”是生命的课堂，生活的课堂，生动的课堂。“三情”是教有激情，学有热情，互动有真情。“三会”是会学会玩会有。培养学生的科学素养，建立以学生为中心的课堂，不断推进跨学科主题学习或者项目化学习，关注大单元教学设计，优化学生学科作业。

在教学实践方面，学校一直坚持5个“一”，即每节科学课后会有一次实践活动，每周学生会形成一篇科学日记，小论文等，每月会有一项科技讲座，每学期会有一次科技竞赛，每年会开展一次科技节。

杨振德

通过校本课程引领跨学科整合

新课程标准修订在科学学科的集中体现为素养导向和素养落地两方面。从目标表述的素养转向再到课程内容的结构化，特别是科学的跨学科结构，我们以往不仅在科学学科方面，在其他学科都进行了深度跨学科整合。例如“大秦岭课程”，语文老师会讲雪拥蓝关马不前；地理老师会讲，秦岭是中国南北的分界线，秦岭北坡的水流入渭河流入黄河，秦岭南坡的水流入汉江流入长江；历史老师会讲唐明皇和杨贵妃为什么没有顺着植物大道藏煌出逃，而向西经过咸阳来到马嵬坡？生物老师会讲pm2.5值中太白山终年积雪不化，等等。类似于这样的跨学科主题学习，将学业质量一而贯之，课程建设将更具可操作性。

立足于学校实际，课程创新的落实需要通过以下四个途径：

第一，科学有效的课堂教学。

第二，生动有趣的课外活动。

第三，丰富多彩的社会实践。

第四，自主发展的时间和空间，科学课要给孩子留白。

在课程体系建设方面，组建团队提升专业素养，通过校本课程引领深度合作。在校本特色课程方面，特别注意传承中国优秀传统文化结合培养孩子优秀品质。变更学习项目式学习，加大实验创新。落实好党的教育方针，在学校课程建设和面对未来培养孩子优秀品质和关键能力上多下功夫。

余江

致力于培养具有全球视野的“中国脊梁”

2020年的新课标的要求，我们培养的学生要像科学家一样去探究，还要像工程师一样去实践。我们学校的培养目标是“培养一个具有全球视野的中国脊梁”。学校着眼整体发展，立足于个体成长，充分发挥学生主体作用。

在教育理念上，尊重孩子个体差异，提供服务和优质选择。

第一，进行科学教育专栏书籍推荐。

第二，前沿和边界。让孩子知道未来的世界前沿是什么，学科的边界又是什么。

第三，把思维训练融入课堂教学，培养孩子科学精神，作业分层设计时注重跨学科研究。

第四，科学社团。在观察动物成长的过程中，绘画记录。

第五，科学创客。

第六，校本课程。

如何突破壁垒，让学生体验科学探究的乐趣？

科学教育不仅是知识的传授，更在向全体学生普及科学思维，科学理念和科学方法，学校该如何构建科学教育生态，突破科学教育学科融合壁垒，资源壁垒，学生兴趣壁垒，构筑育人新样态，让学生体验科学探究的乐趣？

孙芳

构建科学教育生态，引导学生从亲近自然走向探索科学

构建科学教育生态，应以培养学生的核心素养为导向，引导学生从亲近自然走向探索科学，鼓励孩子开展严谨客观的探究，在学习科学的过程中，逐步形成适合个人终身发展和社会发展所需要的正确的价值观、必备品格和关键能力。

为了让孩子更好地体验科学探究乐趣，可以从以下五个方面尝试：

第一，关注学生学习兴趣，推动学生进行科学探究和学习。在日常的科学教育活动中，通过引导孩子在课前任务中培养兴趣，借助课堂解决具有新颖性、挑战性、惊奇性、复杂性和不确定性的任务活动积淀兴趣的产生。在课后实践和反思中，让孩子们去形成对问题的独特看法，逐步塑造以研究成果为目标的个体兴趣。孩子在学习兴趣方面是可塑的，我们要关注探究孩子们在这一过程中学习兴趣的变化，能够更好地帮助学生在探究活动中培养科学思维能力。

第二，践行思维型科学探究。科学思维是学习科学应具备的关键能力，也是适应现代社会发展核心思维方式，还是科学课程要培养学生的核心素养的核心。但是在探究实践中，科学探究教学偏重对科学知识和操作能力的培养，忽视学生科学思维的关注，这制约了科学课程核心素养的均衡发展。

在科学课程进行实践和改革的过程中，思维型科学探究将教育目标定位在科学思维的培养上，通过探究的活动，关注学生分析综合概括推理的能力，激发孩子探究和实践中积极的思维，助力孩子们知观念、说方法、巧思考和乐探究，使孩子们就像科学家一样，利用科学思维解决实际生活中的问题。基于科学思维培养核心目标，辐射其他的核心素养发展目标，以此整合科学观念，探究实践和态度责任的协同发展。

第三，探索线上线下混合式的教育。因疫情的影响，随着信息技术的飞速的发展和互联网的广泛普及，混合式教育正在融入并且改变着传统课堂的育人模式，混合式教育把握着线下孩子们在一起探究交流互动的优势，并且将线上这种不受时间地域限制的丰富资源，可供孩子们去学习，了解优势，强强联合，打破了师生学习时空、广度和深度的限制，积极发挥师生主观能动性，在积极的创造开展各种各样的活动，所以这种线上线下混合式的教育也是一种非常好的方式。

第四，创新家校共育的契合点。家校共育是家庭学校的有机结合，其中包括家庭教育指导，学校生活参与，家校互助沟通等多种内容。当下小学科学教育以终身学习为教育目标，通过有效的家校合作，不断创新，可以实现共享过程，尤其是现在线上线下相结合的方式，很多时候家长和孩子是在一起共同研究的，不仅可以促进亲子间的关系和谐，而且孩子的实践任务完成度更高了。

第五，科学合理的教学评价。如果说想要突破科学教育学科兴趣的壁垒，让孩子们体验科学探究的乐趣就需要改变当前的教学评价。教学评价应该兼顾科学知识、科学思想、科学理念、科学方法等诸多方面，教师们也应朝着多元化的教学评价方向发展，以便更适切的评价孩子们在各项学习中的表现，激发学生兴趣。

杨振德

理念先行、融合发展、共建共享

第一，理念先行。中国教育现代化2035特别提到推进教育现代化的基本理念，这里有国家对教育现代化的理念先行和精准表述。理念先行就要做好具体实操。对此，学校更加注重因材施教，强调个性化培养；更加注重保护好学生的趣味性、探究性和好奇性。

第二，融合发展。学校图书馆大量采购科学相关书籍。邀请国内国际科学大咖，走进科学馆，走到孩子身边，让孩子们零距离的感受世界的创客之父。

第三，共建共享。我们注重培养孩子的科学观念，从核心素养到深度理解，再到灵活应用，都进行了大胆实践。我们大力倡导习近平总书记提出的社会主义家庭文明新风尚：爱国、爱家、相亲相爱、向善向上、共建共享。

余江

引导学生深度学习之前应进行深度思考

第一，坚持“知识很重要，但方法更重要”的原则。开展教育教学，引导学生深度学习之前要进行深度思考。强调“人文滋养个性成长”办学理念。激发孩子有改变世界的热情。尊重孩子个性，努力成就孩子，让其拥有创建人类命运共同体的强烈担当。

第二，把思维训练融入到学科教学中。培养孩子成为中国脊梁，从兴趣培养，从深度思考，从社会责任感和使命感来突破科学教育。

如何设计跨学科科学实践活动？

跨学科主题学习是养成学生科学素养的重要路径，通过跨学科科学实践活动可以让学生学会运用相关联学科的知识和方法解决实际问题，培养学生的科学精神和创新实践能力。跨学科的科学学习和实践在学校如何真正落地？如何设计跨学科科学实践活动？不同学科的教师之间如何实现有效联动？

孙芳

跨学科科学真正落地至少应考虑两个方面

教学资源的建设：

比如师资力量、教学机制、教学环境、教学措施、教学辅助软件等方面，重点就是教学辅助类软件和教学机制两个方面；教学的硬件建设，包括电脑投影专业教室等，促进学校跨学科教学发展。

学校需要加强跨学科教师的专业培训，积极组建跨学科的教师团队，形成集体教研活动和校本研修机制，将教师协同上课制度融入到跨学科备课与教学中，有效促进多学科有机融合。

教学资源的建设：

首先，通过专业教师促进学生项目化学习。应以核心素养为主线，融入不同学科的核心概念和功能，跨学科的核心功能以解答科学本质、发展科学素养为中心，不能跨完之后四不像，机械拼凑。其次，以项目化学习开展教学。使孩子们置身于真实的开放的复杂的问题中，引导孩子探究实践，在此过程中，孩子的知识和能力得到综合运用，实现融会贯通。

学校针对生态建设有三个方面：

第一，以管理体系为核心，促进跨学科教育规范发展。学校由同心项目牵头，组建了科学教师领导团队，通过线上线下相联合不同校区的一体化管理模式，从学校层面进行整体规划，促进教师跨学科学习和研究。

第二，以软硬件为支撑来保障跨学科的教育落实。

第三，以课题研究为方向，提升跨学科的能力，培养越来越多的研究型教师。

杨振德

坚持隐性教育和显性教育相统一

第一，注重坚持好隐性教育和显性教育相统一，实现全员、全方位、全过程的育人机制。

第二，带领学生参加科技馆创新类比赛。科技界开展常态化的校内校外比赛，以达到以赛促练，培养孩子学习兴趣。让孩子着眼于未来，接受未来的挑战。

第三，加强项目式学习以及跨学科学习的教学模式。将科学意识融入数学、美术、物理、化学、体育等常规课程。

第四，打造及无人机三d打印人工智能等10多项的特色课程，形成学校科学教育的品牌。

余江

尝试大单元教学主题设计尝试学科教师岗位互动

针对跨学科学习和实践在学校如何落地，如何设计跨学科实践活动，不同老师之间如何有效联动。我们学校尝试大单元教学主题设计，尝试学科教师岗位互动。并将知识进行大单元的主题教学整合，进行集体教研。

学校科技教育特色发展对科学教育有效落地的意义和价值是什么？

学校科技教育特色发展，主角是学生课程是关键活动是抓手，现在我们有些学校已经在科技教育特色学校打造方面做了积极的探索，学校也建立了航天气象教育特色实验室，打造科技特色校，对于推动科学教育有效落地的价值和意义在哪？

孙芳

多元化科学校本课程促进学生个性化发展

第一，科技教育始终结合学校“让每一个人都精彩”的办学理念，依托生态科技特色校园建设，利用线上线下混合实践模式，借助课题与实践活动提升师生生态文明素养。鼓励孩子们自主探究生态环境问题，培养孩子尊重自然，关爱自然，保护自然，促进学生全面发展、家校社共同参与的生态建设意识。

第二，通过多元科技校本课程满足学生个性化发展需要。开发特色科技校本课程，通过“3+2+1”课后服务模式向学生提供自选菜单，充分调动学生学习热情，满足学生个性化需求。

第三，以实践为平台提升学生的科技素养。学校为孩子们积极营造生态氛围，围绕着低碳环保相关主题，为学生搭建普及生态环境基础知识，体验感受生态环境应用技术，激发学生对生态环境研究兴趣的学习平台，让家校社共同构筑崇尚自然、绿色发展的生态领域，念为生态环境教育奉献自己的一份力量。

第四，以交流促进发展，宣传生态环境教育。学校有机器人社团“草木萌动”社团。学生可自主选择，实现生态教育的润物细无声。

杨振德

“九馆”“三中心”注重学习空间建设

我们注重学校科学教育学习空间的建设，成立“九馆”“三中心”。“三中心”分别是教师研修中心，学生成长中心、课程研发中心。“九馆”分别是竞赛综合管理馆、机器人竞赛馆、机器人实训馆、设计思维馆、科学探究思维馆、工程思维馆、航天航空探究馆、海航探究馆和计算思维馆。

教师研修中心，从常规课堂教学入手，让老师通过从孩子们掌握知识点到知识单元，再到学习单元三个维度。我们积极推进教师的专业素养提升，对科学院的每个老师进行专门的教师成长手册的登记记录。学生成长中心，充分体现教师为主导，学生为主体，学校一节一赛及科技节，科普知识竞赛等。通过竞赛，让学生研究掌握相应知识，培养其综合应用和创新思维。课程研发中心，重点就是负责学校斯蒂姆的建设，探索项目式学习和课题研究，以论文发表、课题研究、成果推送，和现代科学深度融合。

“九馆”方面，竞赛综合训练馆主要是体现比赛和赛前的训练以及校外科技类社团的审核调整。机器人竞赛馆重点是练习全国青少年机器人的等级考试，重点满足学生日常的训练和赛前集训需要。设计思维馆就是各类创客课程和斯蒂姆课程的朴实化持续场馆，学生可以在场馆里边不断的养成科学的思维。科学探究思维馆，学生在传统课堂的基础上进行知识拓展，把科学知识和研究能力进行无缝对接和衔接。计算机思维馆重点培养学生数学思维和逻辑思维能力，助力各类比赛的软件支撑。工程思维馆明确以快捷的精准的让学生学会用常态工具，制作简单的作品，将生活和社会实践结合，等等。

积极搭建学习平台，从软件上从知识上，从学科融合上进行深度整合，孩子才能更爱科这样的学课，更爱这样的学校。

余江

课程是关键，活动是抓手

我们学校成立了航空航天和气象教育实验室。气象实验室两个活动，第一个活动是每天每个孩子针对空气的温度湿度进行记录，方式不限，三年如一日。目的是培养孩子们对科学探究的恒心，三年之后，用个人记录数据和气象实验室的数据进行对比，理解误差的含义，还有对全球气温变暖有直观的感受。

科学教育的实践意义，就是要面向世界，用中国智慧，让孩子们去改变世界。

如何利用资源加强家校社协同育人？

家校社资源的深度融合，是实现科学教育落地的重要支撑，也是一体化推进科学融合工作落实的关键。如何有效利用好高校科研院所、科普场馆、科技企业等各类优质的校外科学教育资源，将科学教育向课外延伸，向校外延展，来加强家校社协同。

孙芳

深化家校社共育借力校外优质资源

第一，深入沟通。家校社共同体的打造从操作层面讲，沟通是最重要的，一定要沟通透彻，即学校有什么样的举措，有什么样的想法，要让家长理解认可后实现配合。

第二，挖掘家长的资源。学校有每月一次的百家讲坛，借助家长的资源，邀请相关领域家长到学校讲座，充分调动家长积极性，拓展学生视野。

第三，借助校外优质资源。学校长期和北京市生态环境局，厂区青少年活动中心，以及科技公司、科技教育学校等校外机构，进行资源共建的合作，坚持“请进来”和“走出去”原则。