从打造创新小课堂到实现科学大梦想,科学教育“徐汇方案”高质量升级 答好科学教育“加法题”

( 2024年10月15日 ) 来源:解放日报

 

图1:徐汇中学高中社团的学生进行天文观测活动。

图2:上海师范大学第三附属实验学校学生进行科学创想画创作。

图3:西南位育中学学生在长白山东北亚植物园教授指导下进行课外实践。

今年,徐汇区入选全国中小学科学教育实验区。如何让科学教育在孩子心中种下追求卓越、勇于探索的种子?徐汇教育从顶层设计,充分发挥校园主阵地作用,开齐、开足、开好各类科学类课程,以多元丰富的活动打造校外科学教育高地。去年,联合国教科文组织一类中心国际STEM教育研究所落户徐汇滨江。徐汇教育系统借助这一新契机,与即将推出的《徐汇区全国中小学科学教育实验区建设方案》,为答好“双减”之下科学教育“加法题”提供新的解题思路,进一步带动科学教育提质增效,让更多热爱科学的“追光”少年们立志追求卓越、不懈探索。

坚守校园主阵地

探索科学教育

 

一直以来,徐汇区的科学教育坚持将校园作为主阵地,积极推进教学方式变革,从打造创新“小课堂”到实现学生科学“大梦想”。最近,科学教育的“徐汇方案”迎来升级,在原有的“1+N”的基础上深化扩容,变身成为“1+1+N”的新模式。其中,第一个“1”即徐汇区青少年活动中心,第二个“1”即深入探索STEM教育,“N”则代表N所科学教育特色学校,覆盖全区域的中小学。

 

在最新拟定的《徐汇区全国中小学科学教育实验区建设方案》中,徐汇区坚持高质量的校内教学与服务,一方面,健全科学教育课程体系,持续深化“双新”课程改革,推进课堂教学转型,坚持课内外结合、校内外结合,立足区域、学校特色,因地制宜构建具有科学教育特色的课程体系和资源体系。目前,全区中小学校已依照“一校一案”的方针形成科学教育课程方案,在学校课程理念的指导下,整体规划、重新构建学校科学教育课程结构,整体设计科学教育育人模式。同时,落实科学及相关学科教学装备配置标准,加强实验室建设,探索利用人工智能、虚拟现实等技术手段改进和强化实验教学,组织遴选实验教学精品课程;另一方面,不断深化学校教学改革,加强教学管理,按照课程方案开齐、开足、开好科学类课程,不断优化教案、学案,加强对学生有针对性的科学教育指导,通过实施启发式、探究式教学,提升作业设计水平,培养学生解决问题的能力。

 

徐汇区上汇实验学校精心搭建的“智慧小龙人”科学教育课程体系,以国家必修课程为基石,辅以丰富多彩的校本科学类课程与科学探究活动,通过整合中国科学院植物研究所、上海中学和徐汇区青少年活动中心等平台的资源,实现课内课外无缝衔接。西南位育中学将素质培养与实践体验相结合,以夏令营形式面向初三和高一学生开设了一门科学实践课程,同学们分别探访了中国科学院长白山森林生态系统定位研究站和中国科学院地球化学研究所,与科学家近距离互动。田林第三中学构建“3Z”校本课程体系,漕东校区的“博育坊”空间被打造成为学生自主学习的乐园,学校还携手钱学森图书馆,研发“寻访科学家精神”综合实践课程,通过跨学科项目化学习,将科学知识、方法与精神融入每一门学科中。

 

近年来,徐汇区走出一批市科技教育特色示范学校,它们也成了老百姓口中的“家门口的好学校”。各学校积极推进教学方式变革,探索实验教学、项目化学习、跨学科教学等新的教育教学模式,注重培养学生的实验设计能力和创新能力。与此同时,区域关注科学教育的思政育人、学科核心素养和师资培训,不断优化课程建设,推动区域科学教育走深走实。

 

溢出效应

加速中小学科学教育STEM行动

 

徐汇区教育教学改革的创新探索一直走在前沿,区内有着深厚的STEM教育(即科学、技术、工程、数学)探索历史。2014年,徐汇区成为上海市STEM+教育研究首个区域性整体推进研究的实验区。去年,联合国教科文组织一类中心国际STEM教育研究所落户徐汇滨江。徐汇区教育局局长王彤表示,国际STEM教育研究所落地徐汇所带来的溢出效应不言而喻。研究所的设立,不仅为加速推进“徐汇区中小学STEM教育高地”建设提供新的动能,同时也可以辐射带动周边地区实现科学教育的同频共振,为国际教育、国际交流与合作搭建新的桥梁,为全球教育改革提供中国经验,发出中国声音,贡献中国智慧。

 

徐汇的STEM教育坚持以科学、技术、工程、数学为主线,以与真实世界关联的学习活动为引领,让学生以团队合作的方式完成头脑风暴、创意设计、动手制作、模型测试、设计改进、展示汇报等一系列流程,提升他们包括科学探究、工程设计、交流合作等在内的综合能力。目前,徐汇区的“STEM+”课程已覆盖从幼儿园到高中的所有学段,中小学已有5万人次参加了“STEM+”课程项目,300余名教师参与培训并实施常态化教学,设计并实施涵盖生命科学、物质科学等多门类的近50门课程,取得显著成效。

 

作为首批徐汇区“STEM+”项目实验学校,徐汇区徐汇实验小学精心打造“乐创”科学校本课程,构建了“乐生态”创客课程体系,将校园自然空间改造为生动的生态探索资源,目前“乐在田野”“乐在池畔”等课程已在三、四年级全面铺开,同时积极筹备“乐在微观”“乐在智能”等新内容。学生们在跨学科融合的项目化学习中,综合素质与创新能力不断提升。创造发明、非遗文化、3D打印等丰富的科学类社团活动,为学生的科学探究之路铺设了坚实的基石。

 

徐汇区中小学不断丰富科学教育实践活动。各中小学校由校领导或聘任的专家学者担任科学副校长,至少设立1名科技辅导员,至少结对1所具有一定科普功能的校外场所;不断丰富校内科学实践,根据实际情况因地制宜建设科技活动室、科技成果展示室、科普宣传橱窗等科普教育阵地,为学生开展科技活动创设优质条件。

 

徐汇区汇师小学以“小海豚研学中心”为平台,精心打造“STEMx号”科学中心,成为学生探索科学奥秘、体验科学精神的乐园。学校还创设了面向全体的综合实践活动课程,如“争做探究小能手”科学小课题研究,并提供了气象科普剧、航天航空等满足个性化需求的社团活动。这些实践活动不仅帮助学生将所学知识迁移运用到真实情境中,更在潜移默化中培养学生的科学精神与核心素养,使他们在探索与实践中不断成长和蜕变。

 

在徐汇,中国科学院上海分院、上海交通大学等高校院所汇聚于此,徐汇教育充分利用这些资源的同时,健全第三方进校园机制,鼓励各中小学校在课后服务中至少推出一门常态化科学类特色课程,至少建设一个科学类社团或兴趣小组,支持有兴趣的学生长期、深入、系统地开展科学探究与实验。

 

“光启科创”品牌

惠及更多“追光少年”

 

“一则洞穴探险爱好者搜救的新闻报道,使我们开始了这项研究。无人机具有很高的机动性,配合上视觉识别的技术,或许可以为救援提供帮助。”南洋中学王梓、位育中学吴浩伦、徐汇中学詹翰鹏三位同学都是徐汇区青少年活动中心“光启”创新教育基地人工智能无人机项目组学员,三人一拍即合,在区青少年活动中心胡晟老师的指导下,深入开展研究。“SLAM自主洞穴探索无人机”项目在第39届上海市青少年科技创新大赛获得一等奖,在第38届全国青少年科技创新大赛青少年科技成果板块荣获一等奖,还被推荐参加国际科学与工程大奖赛(ISEF)。热爱科学的“追光”少年们通过丰富的个性化成长科创教育平台,将知识技能用于真实的生活场景,发现问题、思考问题、解决问题。

 

为提升区域青少年的创新素养、加强创新人才培养,200910月,徐汇区教育局成立“光启”青少年创新教育基地,由徐汇区青少年活动中心(徐汇区学生发展中心)管理。作为区域性青少年科创教育平台,创新基地落实建设创新型国家战略,探索拔尖创新人才培养的有效模式,整合教育资源,以项目实践为特征、以问题解决为导向、以创新课题研究为内容,通过通识教育、课程培训、项目研究、社会实践、专家指导等活动方式,实施科创教育,推进青少年创新素质的培育。

 

早在199510月,徐汇区就成立了“光启”青少年科技导师团,目前由12名两院院士领衔,充分调动并整合区域内科学教育资源,与众多科普基地和科创基地单位共建合作,构建形成科学教育校家社协同育人机制。通过开展各种活动,如“追光”科学家(精神)进校园、“缤纷汇五育”体验活动、“行走的科学课堂”行走活动,以及其他80余项科学类赛事活动,为学生提供丰富的学习机会,每年惠及众多学生。学生每学期参加校外科学实践活动不少于一次,学生每年参加校内外科学类赛事活动至少一项。

 

近五年来,徐汇区多所学校获评市科技教育特色示范学校、科创教育基地。徐汇学子在各级各类科创赛事中的参与率、获奖率始终保持全国、全市领先。近三年,区域中小学生在国际、全国、市级科技赛事中获奖近10000项,其中全国及以上级别中荣获一等奖87项、市级一等奖1328项。未来,徐汇区将继续为学生提供更广阔的科学教育空间,不断推进科学教育,创新教育模式,提高教育质量,为培养具有创新精神和实践能力的高素质人才而努力。

 

【校园科学教育实践案例】

上海交通大学附属小学—— 培育科学素养的金色摇篮

交大附小学生开展校外科学实践。

上海交通大学附属小学秉承“思源致远”的办学理念,以“求实学,务实业”为基石,推行“致用”科学教育理念,引领科学教育的创新浪潮。

 

交大附小精心构建科学教育课程体系,将国家课程的高标准、高品质与校本特色课程群的丰富性相结合,统筹课内外学习,满足学生个性选择。学校整合各类课程资源,重点打造具有校本特色的“星辰大海梦”课程系列,如“船舶探秘”“海洋奇旅”“加速,起飞了!”“升空吧!火箭!”等,着力培养学生的科学素养和创新思维,提升学生创造性解决实际问题的能力。学校实行走班制、校内外结合等多样化的教学实施模式,丰富学生学习经历。在学校课程理念的指导下,整体规划、优化结构,设计育人模式,积极探索项目化学习、跨学科教学,将科学教育与其他学科有机渗透融合,打造交大附小特色“通达”课堂,不断推动学校科学教育走深走实。

 

以“通”字教育哲学为主线,以综合实践活动为抓手,学校打造了一系列长周期与短周期并行的科技创新活动。从“开学第一课”到“校园科技节”,从“国旗下讲话”到“科技游园”,每一次活动都是对科学精神的生动诠释,每一次实践都是对学生创新能力的有力锤炼。学校自主与合作开发并举,不断细分科学教育需求,提升教育项目的品质与效果,让科学之光在孩子们心中熠熠生辉。

 

在科学教育的征途上,学校不断拓宽视野、深化内涵。围绕课程建设与活动优化,探索创新人才早期培育与潜质挖掘的方法路径。依托以科学家领衔的“院士工作站”等优质资源,实施教师(“筑梦者”)长效研修计划、学生(“逐梦者”)创新素养培育计划和家长(“助梦者”)全方位支持计划,构建“站—校—家”三位一体的小学生创新素养培育体系。在继承优良传统与改革创新中,交大附小将继续探索科学教育新路径,将学生科学素养培育与德智体美劳全面发展紧密融合,绘制大科学教育美好画卷。

 

华东理工大学附属中学—— 做好科学教育的基石

华理附中学生利用教师提供的学习单、pH计、TDS笔等工具测量花鲤湖的水质。

华东理工大学附属中学是徐汇区科学教育教学方式变革区域性实践探索项目的实验校。作为一所理工类大学的附属学校,华理附中尤为重视科学教育。学校课程设置完备、师资团队强大,精心构建了物理创新实验室、化学创新实验室、工科创新实践基地及STEM创新工坊等现代化教学设施,为学生提供了广阔的探索与实践平台。在这里,学生们不仅能够接触到最前沿的科学知识,更能在实践中锻炼创新思维与问题解决能力。

 

华理附中始终秉持“本真高效”的教学理念,致力于打造以学生为中心的教学模式。在课堂上,教师不再是单纯的知识传授者,而是学生探索路上的引路人与同行者。他们关注国家课程中的实验实践活动,确保高质量完成,鼓励学生主动探索、勇于实践。通过教研组团队的专题研讨与校级课题申报,如《基于培养学生学科核心素养的物理课内实验探究活动的评价研究》等,教师在科学教育领域不断探索与深化,为学生提供更为丰富与深入的学习体验。

 

实践活动是科学教育不可或缺的一环。为了让科学教育更加贴近生活、贴近实际,学校结合课程内容,积极拓展校内外的科学实践机会。从《校园内常见植物的识别》到《简易家庭制氧机的制作》,从《观察植物的生长》到《花鲤湖知多少》,这些实践活动不仅让学生们走出教室、亲近自然,更在实践中激发了他们对科学的浓厚兴趣和无限热爱。学校与华东理工大学化学与分子工程学院和上海少年科学院人工智能分院联合举办科创夏令营活动,着力打造“科普”特色项目“理工小博士”,对在科学课程或科学活动中涌现出的积极分子进行集中深度培养。

 

学校还为学生提供丰富的科学社团和科学类校本特色课程,让学生在轻松愉快的氛围中继续探索科学的奥秘,巩固和拓展课堂上学到的知识。这些课程围绕“化学工程”“环境工程”“人工智能工程”等前沿领域开设,通过徐汇教育STEM基地的桥梁作用,引进《智慧校园》《一米本草园》等优质课程,积极整合校内外资源,自主开发《湿地探险》《香料工厂》《机器人与人工智能》《机器人应用与实践》《探索深海世界》《物理实验技术应用》等特色课程。通过面向问题的项目化学习,让学生在解决实际问题的过程中将所学知识融会贯通,形成跨学科综合能力。

 

经过多年实践与努力,华理附中科学教育取得显著成效。学生们在各类科技竞赛中屡获佳绩,进一步激发了他们对科学的兴趣与热情,主动关注科学动态、积极参与科学讨论,在课余时间自发组织科学小实验。对科学的热爱和追求将伴随学子一生,成为他们成长道路上宝贵的财富。

 

上海市位育中学—— 芯片教育铸就未来

位育中学学生参加芯片课程学习。

作为全国中小学人工智能教育基地,位育中学坚持践行“双新”(新课程、新教材)理念,以芯片科技为引擎,打造高中科学教育新模式。学校通过构建特色课程、丰富实践活动、组建师资团队,为学生的全面发展奠定坚实基础,助力学校实现高质量发展。

 

为了确保科学教育有效实施,位育中学建立了一套完善的课程体系与教学管理制度,不仅致力于科学思维与知识技能的双重提升,更注重学生世界观、人生观和价值观的培育。“芯片教育”校本课程将芯片技术与多学科融合,让学生在理论学习与动手实践中自由穿梭,点燃学生心中的创新火花。一系列芯片特色课程进一步激发了学生对国家科技进步的责任感,也帮助学生在深度学习中全面提升学习兴趣、习惯和方法。

 

位育中学大力推动研究性学习活动,鼓励学生参与项目化学习,培养学生创新思维与实践能力。在指导教师的帮助下,学生以小组为单位,选定科研课题,历经两年,实践了从选题、开题、探究到结题的科学研究活动全过程。学校还邀请行业专家进校园授课或举办讲座,拓宽师生视野,促进资源共享。学校通过研学实践、志愿服务和社会考察等多种形式不断完善科技类社会实践体系,设立的“芯片”科技教育学习体验中心面向社区开放,共享优质教育资源。学校每年都会举办位育教育集团科技教育周,通过科技作品展示、科技竞赛活动、科学讲座、科创走廊等活动点燃学生的科技创意火花。

 

STEM教育是位育中学的一大亮点。学校组织学生参加全国青少年信息学奥林匹克联赛等多项比赛,在比赛中屡获佳绩。学校还组建柔性技术应用、航模设计等多个科学社团,让学生能够将所学知识应用于实践中,将科学教育与生涯教育相结合,让学生的科学兴趣与生涯志向相统一,着力培养造就具有家国情怀和科学精神的高中生。

 

为更好适应新时代科学教育要求,位育中学成立专门芯片教师团队。在团队中,不同学科教师跨学科的合作模式,为学生提供了更加全面和系统的科学教育,进一步激发他们的创新思维和实践能力。学校与上海交通大学等多所高校和科研机构建立长期合作关系,共同推进科学教育和人才培养工作。未来,学校将继续深化科学教育改革,致力于培养具有创新精神和实践能力的新时代人才,为国家输送更多高素质科技创新人才。