李晓辉 || 北师大实验中学：构建立体多维的学校科学教育体系
导读
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基础教育阶段的科学教育肩负培养青少年科学兴趣、树立科学志向的重要使命，对人才成长具有奠基性作用。做好科学教育加法，全面提升学生科学素养，发现和培养科技创新人才，是新时代学校教育高质量发展的应有之义，也是学校应该履行的社会责任。北京师范大学附属实验中学（以下简称“北师大实验中学”）自建校就开设科学课程，百余年来始终坚持“教育报国”的思想，不断拓展科学教育边界，探索构建立体多维的科学教育体系。近年来，学校采取多种行动优化科学教育实施，着力发展学生的创新意识、科学精神和实践能力，致力于培养能够在未来攻坚克难、闯荡科学“无人区”的科技人才后备军，在此过程中积累了丰富的科学教育实践经验，取得了丰硕的教育成果。
厚植家国情怀，引导青少年树立科学之志
学校开展科学教育，首先要引导学生坚定理想信念，厚植家国情怀，强化社会担当。我校在科学教育中注重弘扬科学家精神和科学精神，引领学生增强做中国人的志气、骨气、底气，从而树立为国家高水平科技自立自强、实现民族伟大复兴而奋斗的远大理想。
1. 让科学家精神走进校园
科学家精神既是对科学事业的执着与忠诚，也是对国家和人民的奉献与热爱，是科技工作者在长期科学实践中积累的中华民族的宝贵精神财富。北师大实验中学通过开展科学家进校园活动，邀请航天英雄、各领域院士和顶尖科学家等走进学校，以面对面的讲座、访谈等交流方式让学生近距离接触科学家，切身感受他们的爱国、创新、求实、奉献、协同、育人精神，同时引导学生从科学家前辈的成长历程和研究经历中，看到平时课堂所学科学知识在未来广阔空间的应用，深刻理解关键核心技术创新对推动国家高质量发展、保障国家安全的重大意义，从而激发学生的科学学习兴趣，以树立未来投身科学、为国奉献的人生理想。
2. 以科学精神打造学习文化
科学精神是中国学生发展核心素养的组成部分，对学生健全人格的塑造和学习能力的培养起着重要作用，是全面提升学生科学素养的原动力和精神基础，也是学校科学教育的灵魂。中小学校培育热爱科学的青少年科技人才后备军，重点要在课堂教学等学习活动中不断培养学生的理性思维、批判精神和探究能力，要创造机会让学生在学习和实践中发展创新意识、科学精神和实践能力。我校在课堂教学中注重引导学生多角度思考问题，鼓励学生大胆质疑，培养学生思维的开放性和创新性，同时注意在学习、考试中创设真实情境，让学生认识现在所学与未来应用的紧密联系，从“学科学”到“爱科学”再到“做科学”，以此激励越来越多的学生将个人发展转向科学之路，立志用智慧创造未来。
3. 助力学生将科学兴趣升级为科研志向
自主发展是学生内在成长的客观需要和必然要求。我校注重激发学生科学兴趣并支持学生开展科学探究，促进学生在其感兴趣、有潜力的科学技术领域自主发展。学校利用多种方式实现双向人才识别，一方面主动发现培养在科学学科上具有创新潜质的学生，另一方面全力支持帮助对科学感兴趣的学生自我判断并实现自主成长。我们根据高中生不同阶段的发展需求，着力打造科学学业指导内容体系并创新指导途径，借助数字校园的“导师制管理平台”实现师生双向选择，来自校内不同学科、不同岗位的导师能够为学生提供多学科、综合化、立体化的学习指导和督导，以此构建符合高中生成长规律和发展需要的科学学习指导体系，引导学生将科学兴趣转化为科研志向。
兼顾全面性和特殊性，完善科学教育课程供给
科学课程是学校开展科学教育的主渠道和主阵地。中小学校优化科学教育课程供给，一方面要面向全体学生传授科学探究方法，培育科学精神和创新实践能力，全面提升学生科学素养，使学生成为具备科学素养的高素质的国家建设者；另一方面要切实发挥科学教育在国家战略中的重要价值，重视科学英才的早发现、早培养，积极探索科学英才大中小学校一体化培育方案，为科学英才的早期识别和持续发展提供多样化、可选择的课程支持，让科学英才的发掘与培养在基础教育阶段有效落地。
1. 构建“基础必修+兴趣选修+发展专修”科学教育课程图谱
北师大实验中学在理科英才学生培养和科技创新教育方面具有传统优势，曾经承办十届教育部“全国理科实验班”，多年持续开展基础学科拔尖人才实验教育工作，积累了丰厚的经验。面对新的战略背景和时代命题，学校在此基础上以“提高科学素养，培育创新能力”为核心，进一步构建完善“基础必修+兴趣选修+发展专修”科学教育课程图谱（见表1）。这一课程体系既保证全体学生得到充分良好的科学素养培育，又让有科学兴趣和天赋的孩子能够深入探索、发掘潜能、树立志向，通过为其提供具有挑战性的专业化课程，助力科学英才学生发展天赋、拓展特长，从而满足他们从青少年学生成长为有为科学家的发展需求。
表1：北师大实验中学“基础必修+兴趣选修+发展专修”
科学教育课程图谱
2. 推动科学英才大中小学校培育一体化
我校充分认识科学英才培养在国家战略中的重要地位，确立了为国家科技创新发展和国家安全服务的科学英才培养目标，持续探索科学英才大中小学校一体化培育方案，建立科学英才学生贯通培养机制，为他们提供清晰的发展路径和系统的成长支持，实现科学英才的精准高效培养。
在小学阶段，学校利用课后服务时间在集团内小学开设“数理思维”“人工智能”“科学实践”等科学拓展类课程，旨在激发小学生对科学世界的好奇心和探求欲，同时为科学英才学生的早发现提供可能。在中学阶段，学校的“丘成桐少年班”“贯通班”等为不同类型的科学英才学生提供与之相适应的贯通培养方案，做到精准化培育。我校中学阶段的科学英才学生贯通培养打破课内外及学段壁垒，在初中阶段利用课后服务和周末等时间开展弹性教学；在高中阶段与大学、科研机构合作，多学段有机衔接结合，在中学生中开展科学研究实践活动，激发具有科技创新潜质的学生树立科学志向，让他们有机会尽早进入“科学家培养体系”，开始像科学家一样的探索生活。
有别于传统课堂学习形态，学校集合多方力量为科学英才学生提供不同类型的科研实践课程。这些课程大多是由科学英才学生自主选择，由校内教师指导、校外专家引领、高年级学长当榜样，共同协力培养优秀科技人才后备力量。在科研实践课程中，我们通过学长分享和项目体验，带领学生充分了解中学生科研计划及其宗旨、目的和基本要求；通过专家讲座和实验室体验，激发学生的科研兴趣，帮助学生养成积极的科学认识观；通过生涯探索和亲历研究全程，引领学生进行更宽泛和深入的自我探索，在此过程中引导学生对科学研究形成较为清晰稳定的初步意向，发展高阶思维能力，为科学英才学生持续发展奠定坚实基础。
营造崇尚科学的氛围，拓展科学创新实践时空
良好的校园文化氛围是一种积极的力量，对学生健康成长发展影响巨大。我校重视营造浓厚的科学教育氛围，不断拓展学生开展科学创新实践的平台和空间，为有科研志趣的学生创设绿色发展通道，助力学生在多样化实践中发展创造性思维和能力，进入科研专业发展的快车道。
1. 营造沉浸式科学教育校园氛围
科学教育成为校园生活常态，可以有效持续激发、强化莘莘学子对科学的热爱，乃至培养他们献身科学事业的使命感和责任感。北师大实验中学以提升学生科学素质为目标，连续多年举办科技与人文节等全校性科学教育活动，把科技前沿互动展览请进校园，与学生综合实践活动、学生科技社团活动打通融合，做到“班班有活动，师生都参与”，让师生足不出校即可深入了解大国重器等背后的前沿科学知识，观看体验互动展览，切实感受科学的无穷魅力，提升参与科学实践的动力和能力，从而将现在与未来紧密相连。
学校重视校园基础设施建设与科学教育的深度链接。除68个学科实验室外，学校还因地制宜地利用教学楼走廊、花园和校内设施打造精致且实用的科学教育景观，如结合丘陵、湿地等主题，用动物标本和植物搭配布置部分公共区域，校内热力站遗留的交换管道被打造成兼具科学教育和展示功能的工业风雕塑作品等，润物细无声地让科学精神深入人心。我们还对校内花园进行精提升、微改造，收集雨水和空调冷凝水，使其通过人力互动提水系统进入跌水池和湿地净化箱，进而打造雨水花园，展示可持续的城市水循环系统样态。雨水花园虽小，但围绕学校育人理念传递着人与自然和谐相处的价值观，引领学生在校园寻找生命的气息和生活的智慧。
2. 创设多样化科学英才绿色发展通道
北师大实验中学长期以来努力为在科技创新方面有兴趣、有天赋的学生搭建广阔的科学实践平台，提供丰富多元的科学教育机会和资源，以进一步发现和培育具有科学家潜质的学生。
一方面，学校通过科技社团为学生提供个性化的科学素养发展平台。我校自2005年起成立青少年科技与人文研究院，到目前已形成“兴趣小组-学生社团-校级团队”的科学教育金字塔式组织结构，对不同类型和需求的学生实施分层组织培养，极大地调动了学生参与科学实践的积极性。特别是覆盖科学研究和工程设计等多个领域的7支校级科技团队，在校内专业教师和校外权威专家的联合指导下，一批专业兴趣浓厚、科学素养较高的学生在这里得到了更扎实快速的成长。
另一方面，科技竞赛作为非正式科学教育活动，也是科学英才学生的有效选拔及培养手段。在有关部门的指导下，我校鼓励有条件的学生参加各级各类科技竞赛活动。这些学生通过精细完备的赛事设置、规范合理的规则流程和科学严谨的评审机制，与来自全国乃至世界各地的志趣相投的优秀学生比拼、合作与交流，向世界顶尖科学家展示自己的研究工作和成果。科技竞赛活动不但展现了学校科学教育的突出成就，更为成长中的科学英才学生建立了信心，形成特殊的绿色发展通道，极大地推动他们积极献身科技事业。
此外，学校分学科领域建立一系列科学探索类社团，形成完备的科学教育学生梯队。这些以高年级学长为核心的科普社团，针对各自感兴趣的科技内容查阅资料、组织活动，并通过微信公众号宣传领域新兴前沿，解读热点话题，分享赛事经历，在学校内以多种形式开展科普活动，形成学生间的良性互促。学校还鼓励学生积极参加科技创新公益活动课程，引导学生主动发现社会中存在的真实问题，并尝试通过科学探究活动改进社会、服务社会。
加强多主体协同，建设科学教育支持体系
要推动学校科学教育高质量发展，还需要完善相关支持体系建设。对内，我们大力提升科学教师专业能力素养，优化科学教育师资队伍，从源头保障学校科学教育实施质量；对外，我们重点加强多主体协同育人，探索校内外结合的科学教育模式，共同推动学校科学教育创新发展。
1. 优化科学教育师资队伍建设
科学教师是支撑学校科学教育良性可持续发展的关键角色，优秀的科学教师不仅能够在专业上给予学生指导，更能从价值追求和专业发展的角度对学生起到引领作用。我校重视培养科学教师的使命感和责任感，引导教师将立德树人的教育根本任务与科学教育紧密相连，使教师在培养学生科技创新能力的同时，能够引导学生深刻理解科技创新对国家发展、提高国际竞争力的重要作用，从而树立科技报国的志向。
学校着力健全科学教师培养体系和优化科学教师在职培训，建立科学教师教学支持体系，为不同教师定制适合他们的专业发展方向，通过提供指导、创设条件，鼓励、引导、推动教师成长为相应领域的专家，教师自身的成长发展也会给学生带来激励和影响。学校探索社会力量参与科学教师培养的可能途径，鼓励科学教师继续进修相关学科的学历课程和非学历课程。此外，学校还拓展科学教育师资遴选途径，积极吸纳科技界优秀人才进入学校科学教育师资队伍。
2. 强化多主体协同育人机制建设
将社会和家庭力量纳入学校科学教育体系，建立以学校为主体，社会、家庭共同参与的多方协同促进的科学教育机制，形成共育合力，是拓展学校科学教育边界的有效方式。我校重视校外科学教育资源的开发、利用与建设，致力于构建开放、长效、系统的科学教育平台，以多渠道、多维度、多元化的方式开展科学教育，形成科教融合、家校社协同的科学教育育人机制。
学校联合博物馆、科技馆、科研院所及科技企业等共同开发科学教育课程、活动和平台，建立校外科学教育基地，常态化开展校外科学参观考察实践活动，让学生走进科学天地，走近科学家，体验感受科学的价值与魅力，施展自己的科学创新潜能。例如：我校依托徐霞客研究会创设“徐霞客综合实践课程”，与有关专家合作建立长效活动机制，引导学生在真正的科学研究中感受化学、生物、地理、历史等多学科的融合，并在具体的主题实践探究中学习发现问题、解决问题，亲历科学研究的全过程。此外，学校还努力挖掘、充分利用来自科技界的家长和校友资源，多渠道吸纳专业力量参与、支持科学教育的开展，有效提升学校科学教育质量。
经过多年探索和深耕，北师大实验中学科学教育成果丰硕。学校平均每年有500余名学生活跃于各级各类科技活动和赛事，多人次获得国家级和省级奖项，近年来更荣获国际科学与工程学大赛奖项4项，培养了3位“明天小小科学家”称号获得者和13位北京市科技创新市长奖获得者。2022年，北师大实验中学与世界顶尖科学家协会和国内12所中学共同发起成立“顶科协”世界顶尖中学联盟，未来将致力于为更多青少年接触科学前沿、探索科学未知提供更广阔的平台。
文章来源：
《中小学管理》2023年第6期 · 本刊视点
文章编辑：黄子珂
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