季慧 趙永剛 孫剛 李萬(wàn)成 黃建秋

摘要推進(jìn)中小學(xué)階段的科教融合是落實(shí)科學(xué)教育的重要途徑之一。結(jié)合中國(guó)科學(xué)院聯(lián)合北京市部分重點(diǎn)高中開(kāi)展的中學(xué)高端科學(xué)探索實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目實(shí)踐，對(duì)科教融合工作深入開(kāi)展提出具體建議。一是完善工作機(jī)制，通過(guò)開(kāi)展常態(tài)化工作溝通和高水平實(shí)驗(yàn)室共建等使科教融合扎得深走得穩(wěn)；二是豐富課程供給，通過(guò)開(kāi)發(fā)多學(xué)科交叉并且充滿趣味性、貼近性、自主性的課程內(nèi)容，使學(xué)生愛(ài)得上接得??；三是強(qiáng)化師資配備，通過(guò)優(yōu)化師資配比、科學(xué)遴選導(dǎo)師等，使人員配得上用得好；四是優(yōu)化教學(xué)組織，通過(guò)選擇適切的教學(xué)組織方式、開(kāi)展多元評(píng)價(jià)等使課程可落地見(jiàn)實(shí)效。

關(guān)鍵詞 科學(xué)教育；科技教育；科教融合；創(chuàng)新人才培養(yǎng)；中學(xué)高端科學(xué)探索實(shí)驗(yàn)室

中圖分類(lèi)號(hào)G63

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼B

文章編號(hào)1002-2384（2020）10-0039-03

作為在中小學(xué)落實(shí)科學(xué)教育的重要途徑之一，科教融合對(duì)于激發(fā)和保護(hù)青少年的好奇心和求知欲，培養(yǎng)他們的科學(xué)精神和創(chuàng)新能力具有重要意義。近年來(lái)，中國(guó)科學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱“中科院”）利用豐富的高端科技資源，在開(kāi)展科教融合示范合作方面取得了一定經(jīng)驗(yàn)和成果。尤其是從2012年起，在中科院天地生科學(xué)文化傳播中心牽頭組織下，中科院國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室攜手北京市部分重點(diǎn)高中建設(shè)了9個(gè)高端科學(xué)探索實(shí)驗(yàn)室，研發(fā)豐富多彩的探究式課程，為廣大中學(xué)生提供了高質(zhì)量的科學(xué)探究機(jī)會(huì)，培養(yǎng)了他們對(duì)科技的想象力和創(chuàng)造力，提升了他們對(duì)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的解決能力。

那么要想推動(dòng)科教融合工作深入持久地開(kāi)展，需要重點(diǎn)在哪些環(huán)節(jié)著力，在此過(guò)程中又該避免哪些認(rèn)識(shí)和行動(dòng)上的誤區(qū)？筆者基于中科院中學(xué)高端科學(xué)探索實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目的管理運(yùn)行實(shí)踐提出一些思考和建議。

一、完善工作機(jī)制，讓項(xiàng)目扎得深走得穩(wěn)

1. 明晰科教融合定位，開(kāi)展常態(tài)化工作溝通

準(zhǔn)確理解科教融合的定位對(duì)于工作的正常推進(jìn)具有重要意義。通過(guò)實(shí)踐我們認(rèn)為，科教融合是旨在將高水平的科研成果轉(zhuǎn)化為課堂教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的基礎(chǔ)科研能力，并從根本上解決目前中小學(xué)科學(xué)教育無(wú)法適應(yīng)科技高速發(fā)展的問(wèn)題。在當(dāng)前的中學(xué)教育評(píng)價(jià)體系中，升學(xué)率仍作為重要的指揮棒，學(xué)校管理者若能以長(zhǎng)遠(yuǎn)眼光明確科教融合定位，避免僅僅將其作為學(xué)?？茖W(xué)教育工作的點(diǎn)綴，則是保障科教融合工作成功的關(guān)鍵。如實(shí)踐中有實(shí)驗(yàn)校為配合科教融合項(xiàng)目的順利實(shí)施，專門(mén)成立科教專項(xiàng)小組，每學(xué)期開(kāi)始前，學(xué)校主管科技教育的校長(zhǎng)以及主任、年級(jí)組長(zhǎng)、實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)教師都會(huì)與中科院相關(guān)院所專家召開(kāi)對(duì)接會(huì)，對(duì)上一年度的科學(xué)教育成效進(jìn)行總結(jié)反思，通過(guò)坦誠(chéng)溝通促進(jìn)彼此間的理解和緊密合作。

2. 雙方各施所長(zhǎng)，共赴高水平實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

在開(kāi)展科教融合工作過(guò)程中，科研機(jī)構(gòu)和學(xué)校都要投入很多資金和人力參與實(shí)驗(yàn)室共建工作。依托共建實(shí)驗(yàn)室，雙方可以集中優(yōu)勢(shì)資源，在先行先試基礎(chǔ)上有序推進(jìn)，把科技人才早期培養(yǎng)工作向初高中前移，為選拔培養(yǎng)高素質(zhì)科技后備人才做好示范。以中學(xué)高端科學(xué)探索實(shí)驗(yàn)室建設(shè)為例，通常是由中科院相關(guān)院所對(duì)最新科技成果進(jìn)行轉(zhuǎn)化，并組織一線科學(xué)家完成課程的首次開(kāi)發(fā)等；學(xué)校方面主要負(fù)責(zé)提供實(shí)驗(yàn)室建設(shè)所需的場(chǎng)地和基礎(chǔ)硬件，派出相關(guān)教師全程參與實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，與科研院所聯(lián)合申請(qǐng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和后期運(yùn)行經(jīng)費(fèi)等。

在此筆者建議，學(xué)校不要為了追求熱點(diǎn)而大力興建智能實(shí)驗(yàn)室等所謂的高新技術(shù)類(lèi)實(shí)驗(yàn)室，而應(yīng)多投入建設(shè)化學(xué)、生物等領(lǐng)域的基礎(chǔ)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室。因?yàn)楦咝录夹g(shù)類(lèi)實(shí)驗(yàn)室隨著科技進(jìn)步迭代太快，后續(xù)運(yùn)行成本高昂，與之配套的設(shè)備儀器和探究課題很容易過(guò)時(shí)；而基礎(chǔ)科學(xué)類(lèi)實(shí)驗(yàn)室由于涉及主題寬泛，探究性強(qiáng)，對(duì)高精尖儀器設(shè)備的依賴性較弱，配備好指導(dǎo)教師就能良好運(yùn)行。

3. 拓展外部資源，提供經(jīng)費(fèi)人員等多重保障

科教融合工作的可持續(xù)發(fā)展需要相關(guān)各方共同發(fā)力，在政策支持、人員配置、專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)等方面給予有力保障。例如：在中科院開(kāi)展的科教融合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，有中學(xué)申請(qǐng)了本區(qū)教委劃撥的連續(xù)5年的科技創(chuàng)新人才發(fā)掘培養(yǎng)專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)，還有中學(xué)申請(qǐng)名額引進(jìn)中科院及部分高校的博士畢業(yè)生并建立工作室，專項(xiàng)開(kāi)展科學(xué)探索實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行管理工作等。實(shí)踐表明，中學(xué)為了從國(guó)家級(jí)科研院所手中接住并用好高端科學(xué)探索實(shí)驗(yàn)室，安排參與實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的青年科研人員留校任教是一個(gè)行之有效的做法。例如：北京一所實(shí)驗(yàn)校由招募到學(xué)校工作的中科院博士畢業(yè)生擔(dān)任實(shí)驗(yàn)室課程的二次開(kāi)發(fā)，由于這名教師設(shè)計(jì)的探究課程緊跟科技前沿又貼近生活實(shí)際，深受學(xué)生歡迎，并在一些科技賽事中獲獎(jiǎng)。同時(shí)，這所實(shí)驗(yàn)校還以高端科學(xué)探索實(shí)驗(yàn)室為輻射，將其打造成區(qū)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，并申報(bào)成為北京市初中“開(kāi)放性科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)”資源單位，由此擴(kuò)大了實(shí)驗(yàn)室的宣傳范圍和影響力。

二、豐富課程供給，讓學(xué)生愛(ài)得上接得住

1. 增強(qiáng)趣味性，激發(fā)學(xué)生參與積極性

優(yōu)質(zhì)的課程內(nèi)容是科教融合項(xiàng)目實(shí)施的關(guān)鍵。好的科學(xué)教育課程對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，就像是日常學(xué)習(xí)中的調(diào)節(jié)劑，可以激發(fā)他們的好奇心和探究欲。因此課程設(shè)計(jì)要充滿趣味性，能夠引導(dǎo)學(xué)生在做中學(xué)，學(xué)中做。例如：某實(shí)驗(yàn)校在實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目中，結(jié)合近年來(lái)出現(xiàn)的自動(dòng)駕駛概念開(kāi)設(shè)了智能小車(chē)課程，其中設(shè)計(jì)了小車(chē)循跡、避障、遙控、自動(dòng)倒車(chē)入庫(kù)等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。學(xué)生們?cè)谡n程中從散件開(kāi)始，一步步搭建起功能不斷完善的智能車(chē)，從中學(xué)習(xí)到傳感器的基本理論知識(shí)，深入掌握了微控制器的開(kāi)發(fā)應(yīng)用及編程能力等。通過(guò)項(xiàng)目學(xué)習(xí)，學(xué)生們不但樹(shù)立了從事智能硬件產(chǎn)品研發(fā)的信心，也深刻認(rèn)識(shí)到團(tuán)隊(duì)協(xié)作的重要性。

2. 強(qiáng)調(diào)貼近性，符合學(xué)生實(shí)踐能力水平

選擇適切性、多樣性的實(shí)驗(yàn)材料是開(kāi)展中學(xué)高端科學(xué)探索實(shí)驗(yàn)室課程的一項(xiàng)重要內(nèi)容，這就要求課程設(shè)計(jì)多從學(xué)生角度出發(fā)，盡量做到簡(jiǎn)單易懂，同時(shí)考慮到學(xué)生的實(shí)際探究能力和可能出現(xiàn)的意外情況，做好安全預(yù)案，必要時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。如在某實(shí)驗(yàn)校開(kāi)設(shè)的無(wú)線遙控?zé)艄庀到y(tǒng)課程中，為鍛煉學(xué)生的焊接操作能力，課程材料采用“主板+散件”的形式，但考慮到學(xué)生的實(shí)際焊接水平，所有元器件選擇的是插接件，而不是應(yīng)用更廣泛的貼片元件，以保證孩子們都有能力完成焊接操作。當(dāng)孩子們看到手中作品完成的那一刻，都忍不住歡呼雀躍。

3. 突出自主性，滿足學(xué)生自主探究欲望

中學(xué)高端科學(xué)探索實(shí)驗(yàn)室的課程設(shè)計(jì)還應(yīng)該充分考慮到學(xué)生的自主性，留給他們更多的自主探究時(shí)間，同時(shí)為了鍛煉學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作能力，可以鼓勵(lì)他們組隊(duì)開(kāi)展學(xué)習(xí)實(shí)踐。例如：在某實(shí)驗(yàn)校開(kāi)展的四軸飛行器課程中，初級(jí)目標(biāo)是讓學(xué)生完成飛行器的組裝并最終試飛。課程開(kāi)展過(guò)程中，教師將學(xué)生分成5組，每組3人左右。其中一個(gè)組的學(xué)生表現(xiàn)非常積極，他們決定完成一個(gè)基于無(wú)人機(jī)的搜救機(jī)器人項(xiàng)目，于是每周都在固定時(shí)間到實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)、試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)努力，該組學(xué)生在無(wú)人機(jī)上配備了圖像處理模塊、光流定點(diǎn)模塊，使其具備了目標(biāo)識(shí)別和定位能力，最終順利完成了搜救機(jī)器人任務(wù)。同時(shí)，這組同學(xué)還憑借該項(xiàng)目參加了北京市青少年科技創(chuàng)新大賽，獲得了較好的成績(jī)。

三、強(qiáng)化師資配備，讓導(dǎo)師配得上用得好

1. 優(yōu)化師資配比，明確各方權(quán)責(zé)

在科教融合項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，導(dǎo)師作用的發(fā)揮至關(guān)重要。以中學(xué)高端科學(xué)探索實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目為例，課程的師資配備采取了三方導(dǎo)師制（包括學(xué)校導(dǎo)師、科學(xué)家導(dǎo)師、科學(xué)傳播導(dǎo)師），同時(shí)明確了各方導(dǎo)師的職責(zé)定位。例如：中科院科研團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)課程框架和教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)與執(zhí)行，具體教學(xué)中一般派出1～2名專家授課，1～2名教師提前準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料并負(fù)責(zé)后續(xù)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；學(xué)校方面配備1～2名優(yōu)秀學(xué)科教師，全程負(fù)責(zé)與中科院專家一起參與課程設(shè)計(jì)與教學(xué)。在此過(guò)程中，中科院天地生科學(xué)文化傳播中心作為紐帶，負(fù)責(zé)派出專門(mén)教師全程參與學(xué)員選拔、課程設(shè)計(jì)、中期考核、末期評(píng)估反饋、證書(shū)發(fā)放等工作，并做好科教融合工作中的協(xié)調(diào)溝通。

2. 建立遴選標(biāo)準(zhǔn)，確保適切可用

科教融合作為跨越兩大領(lǐng)域的創(chuàng)新合作模式，相比一般的教學(xué)工作具有一定難度。實(shí)踐中我們感覺(jué)到，現(xiàn)在青少年對(duì)于科學(xué)的認(rèn)知基本停留在知識(shí)獲取層面，因此將探究式學(xué)習(xí)方法前移到初高中階段，推動(dòng)應(yīng)試教育向素質(zhì)教育的轉(zhuǎn)變應(yīng)成為科教融合工作的重要目標(biāo)之一，而這項(xiàng)工作對(duì)導(dǎo)師提出了更高要求。因此在導(dǎo)師遴選過(guò)程中，具有科教情懷、教育熱情、親和力和豐富的科教知識(shí)成為我們最關(guān)注的指標(biāo)。此外，由于高端科學(xué)探索實(shí)驗(yàn)室課程可能超越中學(xué)生的知識(shí)背景和認(rèn)知程度，需要學(xué)校的科技老師通過(guò)參與課程選題、設(shè)計(jì)、授課、輔導(dǎo)，逐步將科研院所課程向?qū)W校的科技教育校本課程轉(zhuǎn)化，因此對(duì)教師的課程吸收與轉(zhuǎn)化能力也提出了較高要求。

3. 各方取長(zhǎng)補(bǔ)短，實(shí)現(xiàn)協(xié)同發(fā)展

當(dāng)今社會(huì)越來(lái)越注重跨界合作，在科教融合過(guò)程中這點(diǎn)尤為突出。在具體教學(xué)工作中，各方導(dǎo)師難免會(huì)因?yàn)槁殬I(yè)背景不同，在理念和認(rèn)知方面存在差異，這就需要雙方取長(zhǎng)補(bǔ)短，共同進(jìn)步。以中學(xué)高端科學(xué)探索實(shí)驗(yàn)室課程開(kāi)發(fā)為例，從實(shí)驗(yàn)室課程到校本課程的完成要經(jīng)歷兩次轉(zhuǎn)化。第一次轉(zhuǎn)化是指完成從一線科研成果到科學(xué)探索實(shí)驗(yàn)室課程的轉(zhuǎn)化，以科學(xué)家團(tuán)隊(duì)為主，轉(zhuǎn)化成果主要供學(xué)校教師使用；第二次轉(zhuǎn)化是指完成從科學(xué)探索實(shí)驗(yàn)室課程到學(xué)校校本課程的轉(zhuǎn)化，以學(xué)校教師為主，轉(zhuǎn)化成果主要服務(wù)于學(xué)生。在此過(guò)程中，學(xué)校教師要學(xué)會(huì)如何從日常的教育教學(xué)工作跨界到科技教育和科技人才早期培養(yǎng)實(shí)踐中去；科技工作者也要善于運(yùn)用自身的科學(xué)知識(shí)實(shí)實(shí)在在地為社會(huì)服務(wù)，用科研成果服務(wù)于人才培養(yǎng)，在從理論到實(shí)踐的過(guò)程中鍛煉提升自己。

四、優(yōu)化教學(xué)組織，讓課程可落地見(jiàn)實(shí)效

1. 根據(jù)校情合理選擇教學(xué)組織方式

考慮到中小學(xué)的課程設(shè)置和科學(xué)課程實(shí)施現(xiàn)狀，科教融合項(xiàng)目實(shí)施需要選擇適切的教學(xué)組織方式和策略，并提供相關(guān)課時(shí)保障。以中學(xué)高端科學(xué)探索實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目為例，為保證課程實(shí)施效果，某實(shí)驗(yàn)校經(jīng)過(guò)與中科院相關(guān)專家溝通協(xié)商，決定采取單獨(dú)設(shè)立選修課的方式，安排一個(gè)研究周期12節(jié)課，每節(jié)課90分鐘，這樣既能保證一個(gè)小課題探究的完整開(kāi)展，又能覆蓋更多感興趣的學(xué)生，同時(shí)最終會(huì)給完成課題探究的學(xué)生頒發(fā)中英文結(jié)業(yè)證書(shū)以資鼓勵(lì)。

2. 依據(jù)課程定位科學(xué)遴選生源

相較于一般的科學(xué)課程，中學(xué)高端科學(xué)探索實(shí)驗(yàn)室課程是在國(guó)家級(jí)科研院所和中學(xué)共建的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)開(kāi)展的以前沿課題探究為目的的開(kāi)放式動(dòng)手實(shí)踐課程。為確保課程實(shí)施質(zhì)量和效果，勢(shì)必要對(duì)學(xué)員提出更嚴(yán)格的人數(shù)限制、錄取標(biāo)準(zhǔn)和結(jié)業(yè)要求，比如每個(gè)實(shí)驗(yàn)室課程選課人數(shù)不超過(guò)20人，選擇智能科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生需要有編程基礎(chǔ)等。如果選課人數(shù)超過(guò)限制，我們還會(huì)安排中科院專家對(duì)學(xué)生進(jìn)行筆試和面試篩選。當(dāng)然除此之外，高端科學(xué)探索實(shí)驗(yàn)室也是學(xué)?？萍寂d趣小組的學(xué)習(xí)實(shí)踐基地，學(xué)生可以充分利用實(shí)驗(yàn)室的材料、儀器等開(kāi)展科學(xué)探究實(shí)踐。

3. 借助多元評(píng)價(jià)激發(fā)各方參與熱情

科教融合工作效果如何需要通過(guò)多元評(píng)價(jià)來(lái)檢驗(yàn)，同時(shí)要考慮評(píng)價(jià)的科學(xué)性和適切性，兼顧不同評(píng)價(jià)對(duì)象的實(shí)際狀況，必要時(shí)進(jìn)行分層分類(lèi)評(píng)價(jià)。如針對(duì)學(xué)生，我們會(huì)鼓勵(lì)他們?cè)谡n程學(xué)習(xí)過(guò)程中借助朋友圈、博客等展示學(xué)習(xí)成果；課程結(jié)束后組織學(xué)生參與課題答辯，并邀請(qǐng)科學(xué)、教育、心理學(xué)等領(lǐng)域?qū)＜议_(kāi)展共同評(píng)議，甚至邀請(qǐng)有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和家長(zhǎng)參加，這樣既能鍛煉學(xué)生的綜合能力，也可以爭(zhēng)取更多外部支持。此外，我們還會(huì)在課程實(shí)施過(guò)程中進(jìn)行錄課，錄制的素材可供教學(xué)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行評(píng)估和反饋；課程結(jié)束后，會(huì)向?qū)W生們發(fā)放調(diào)查問(wèn)卷，內(nèi)容涵蓋對(duì)實(shí)驗(yàn)室課程內(nèi)容、課程實(shí)施、教師教學(xué)等方面的評(píng)價(jià)；還會(huì)定期召開(kāi)課程研討會(huì)，組織科教雙方教師進(jìn)行交流互動(dòng)、反思提升等。

參考文獻(xiàn)：

[1] 袁志寧，季慧，王虎紋，趙永剛.“科教融合”：讓高端科技資源在中學(xué)“接得住”“用得好”[J].中小學(xué)管理，2016（5）：11-13.

（編輯 王淑清）

注釋：① 本文系北京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)2017年度科學(xué)技術(shù)普及專項(xiàng)“高端科技資源科普化科技追夢(mèng)特色科普活動(dòng)”（課題編號(hào)：Z171100003317044）的研究成果之一。