摘要：本文總結(jié)了杭州市余杭區(qū)良渚實驗學(xué)校踐行義務(wù)教育階段拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的核心理念的措施，如：從頂層設(shè)計出發(fā)，系統(tǒng)性重構(gòu)教育框架，旨在構(gòu)建一個集創(chuàng)新性、實踐性、前瞻性于一體的科學(xué)教育體系；在資源建設(shè)層面，強(qiáng)化師資力量，加強(qiáng)實驗室建設(shè)、教學(xué)設(shè)備更新及信息化教學(xué)平臺的搭建，為拔尖創(chuàng)新人才的早期發(fā)掘與培養(yǎng)提供物質(zhì)基礎(chǔ)與技術(shù)支撐；通過課程體系的優(yōu)化與創(chuàng)新，為義務(wù)教育階段培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才提供新的發(fā)展路徑和實踐思路。

關(guān)鍵詞：拔尖創(chuàng)新人才；科學(xué)教育；學(xué)校實踐

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 論文編號：1674-2117（2024）23-0029-04

浙江省杭州市余杭區(qū)良渚實驗學(xué)校創(chuàng)辦于2018年，是余杭區(qū)第一所九年一貫制義務(wù)教育學(xué)校。自建校以來，學(xué)校秉持“以愛正道”的辦學(xué)理念，堅持以人工智能創(chuàng)新教育為載體，不斷深化科學(xué)教育，完善科學(xué)教育運(yùn)行機(jī)制。學(xué)校成立了“良實少科院”，通過優(yōu)化人工智能課程結(jié)構(gòu)、提升教師團(tuán)隊的科學(xué)素質(zhì)、重構(gòu)課堂教學(xué)模式和舉辦豐富科創(chuàng)活動等舉措，多維探尋基于人工智能教育的拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)路徑，形成了“良實范式”。學(xué)校先后被授予浙江省“人工智能+教育”試點(diǎn)校、浙江省中小學(xué)科學(xué)教育實驗校、浙江省科技體育特色校、余杭區(qū)首批五育并舉科創(chuàng)特色校等稱號。本文將結(jié)合學(xué)校的一些具體做法，就義務(wù)教育段基于拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的科學(xué)教育體系建設(shè)展開分享。

頂層設(shè)計：打造科教支撐體系，做好教育創(chuàng)新加法

1.做好人工智能教育的“系統(tǒng)加法”

2023年5月17日，教育部等十八部門聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于加強(qiáng)新時代中小學(xué)科學(xué)教育工作的意見》，該文件旨在適應(yīng)科技發(fā)展和產(chǎn)業(yè)變革需要，從課程教材、實驗教學(xué)、師資培養(yǎng)、實踐活動、條件保障等方面強(qiáng)化頂層設(shè)計，充分整合校內(nèi)外資源，推進(jìn)學(xué)校主陣地與社會大課堂有機(jī)銜接，為中小學(xué)生提供更加優(yōu)質(zhì)的科學(xué)教育，全面提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)，培育具備科學(xué)家潛質(zhì)、愿意獻(xiàn)身科學(xué)研究事業(yè)的青少年群體。由此，學(xué)校在原有的STEAM-PBL社團(tuán)和數(shù)字媒體藝術(shù)社團(tuán)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了全面的規(guī)劃和升級，設(shè)立了“良實少科院”，下設(shè)辦公室、專家工作組、課程融創(chuàng)中心、后勤保障中心、外聯(lián)中心等組織，共同保障并推進(jìn)學(xué)校的科學(xué)教育，同時構(gòu)建了省教育技術(shù)中心、區(qū)教育局科創(chuàng)研究院、數(shù)字教育信息港、校融創(chuàng)中心的組織網(wǎng)絡(luò)，匯聚了一支由科創(chuàng)教育領(lǐng)域?qū)＜医M成的強(qiáng)大教育團(tuán)隊，為學(xué)校的科學(xué)教育注入了新的活力，也為學(xué)生提供了更廣闊的學(xué)習(xí)視野。

2.做好人工智能教育的“時間加法”

《關(guān)于進(jìn)一步減輕義務(wù)教育階段學(xué)生作業(yè)負(fù)擔(dān)和校外培訓(xùn)負(fù)擔(dān)的意見》提出要提升學(xué)校課后服務(wù)水平，滿足學(xué)生多樣化需求。學(xué)校在人工智能校本課程基礎(chǔ)上，將人工智能課程融入課后服務(wù)、社團(tuán)活動中，并對其進(jìn)行了整體規(guī)劃。從三年級開始，開設(shè)人工智能常規(guī)課程，常規(guī)課程圍繞“AI一小時”教學(xué)體系（如圖1），采用項目式學(xué)習(xí)方法，讓學(xué)生在解決實際問題的過程中學(xué)習(xí)AI知識，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和實踐能力。

3.做好人工智能教育的“課程加法”

學(xué)校在人工智能課程設(shè)置上基于學(xué)生不同階段的發(fā)展特點(diǎn)，將學(xué)段與內(nèi)容進(jìn)行梯度化建設(shè)。在教學(xué)內(nèi)容設(shè)置上，針對小學(xué)低段，提供無電腦化基礎(chǔ)課程，如“人工智能概念介紹”和“簡單編程入門”，通過拼搭的方式，幫助學(xué)生了解人工智能的基本概念和語句結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)邏輯思維能力；針對小學(xué)高段，學(xué)生已經(jīng)具備一定的人工智能概念，開設(shè)擬態(tài)人工智能課程，如“動物行為模擬”和“圖形編程基礎(chǔ)”，讓學(xué)生通過自己感興趣的動物知識切入，學(xué)習(xí)如何利用人工智能模仿生物行為；針對小學(xué)高段，學(xué)生已經(jīng)對人工智能有了一定的了解，通過實踐課程，如“圖形編程進(jìn)階”和“機(jī)器人項目化課程”，讓學(xué)生提高邏輯思維能力，學(xué)習(xí)如何在實際項目中應(yīng)用人工智能技術(shù)；針對初中階段的學(xué)生，通過項目式學(xué)習(xí)方式，讓學(xué)生在實際操作中掌握編程技能，增強(qiáng)對人工智能技術(shù)的興趣，將所學(xué)知識應(yīng)用于解決現(xiàn)實生活中的問題。

場域塑造：優(yōu)化教育生態(tài)場景，打造教學(xué)高效課堂

1.空間課程同步提升

空間建設(shè)能為人工智能學(xué)習(xí)和探究實踐活動提供支撐。學(xué)校充分利用校內(nèi)現(xiàn)有空間資源，打造“科學(xué)教室-創(chuàng)新實驗室-校園場景”立體科學(xué)教學(xué)空間和創(chuàng)新學(xué)習(xí)空間，建設(shè)出完備教室9間，包括人工智能“小鎮(zhèn)”、AI智造營、AI創(chuàng)新營、Robot實驗室、未來實驗室、激光工作坊及三間計算機(jī)編程教室。依托學(xué)校先進(jìn)完備的教學(xué)硬件設(shè)施，在“良實少科院”專家團(tuán)隊的論證與指導(dǎo)下，在原有的機(jī)器人課程、STEAM-PBL課程、信息學(xué)課程和數(shù)字媒體藝術(shù)四大課程體系的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步拓展教育的邊界，新設(shè)了“航空航天”課程?！昂娇蘸教臁闭n程的加入，有效彌補(bǔ)了學(xué)校在FPV飛行、無人機(jī)編程以及航模制作等課程方面的空白，并成功構(gòu)建出豐富且具有良渚實驗學(xué)校特色的科創(chuàng)課程體系（如圖2）。

2.教育平臺數(shù)字轉(zhuǎn)型

學(xué)校啟用在線教育平臺輔助人工智能教學(xué)。通過后臺管理與前端應(yīng)用實現(xiàn)教師與學(xué)生的雙向互聯(lián)，進(jìn)而構(gòu)建人工智能高效課堂。目前，經(jīng)過團(tuán)隊成員共同建設(shè)，已生成具有全流程數(shù)字化支撐的高效課堂構(gòu)建模式。學(xué)生可通過課程實訓(xùn)（學(xué)生端）瀏覽課程內(nèi)容，模擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)輔助信息系統(tǒng)、智控物聯(lián)學(xué)習(xí)，通過在線OJ平臺（Online Judge System）測試學(xué)生算法學(xué)習(xí)效果，通過有效評價方式提高學(xué)生解決真實問題的能力。與此同時，教師可以通過智慧云校工具進(jìn)行學(xué)生賬號、課程、課堂、題庫管理。備課組內(nèi)教師共同建設(shè)校本課程資源庫，供全校師生審閱和學(xué)習(xí)。

3.教學(xué)策略優(yōu)化升級

教學(xué)策略對學(xué)生的學(xué)習(xí)將產(chǎn)生至關(guān)重要的影響，它決定了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果、興趣培養(yǎng)以及科學(xué)思維的形成。在課堂授課形式上，常態(tài)課堂中融入數(shù)字化技術(shù)，構(gòu)建了豐富多樣的數(shù)字化資源庫，從而實現(xiàn)了“全流程數(shù)字化”課堂教學(xué)（如圖3），引導(dǎo)學(xué)生利用可靠的數(shù)字平臺資源實現(xiàn)自主學(xué)習(xí)及解決問題。在教學(xué)實施策略上，以問題式、項目式和任務(wù)式的學(xué)習(xí)內(nèi)容為主題，將探索、思考、分析、創(chuàng)作轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的常態(tài)。在作業(yè)安排上，從大量的習(xí)題練習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橐阅骋粚W(xué)習(xí)主題或?qū)嶋H問題為抓手，利用課余時間自主完成的開放性作業(yè)，如體驗類、探究類、實踐類等科學(xué)作業(yè)。同時，以展覽、路演和作品展示等形式呈現(xiàn)學(xué)習(xí)成果，更加注重學(xué)生在項目探究和實踐過程中的自我感受、經(jīng)驗積累和能力成長。

師資共建：強(qiáng)化教師科教素養(yǎng)，夯實智力資源供給

1.提升教師專業(yè)素養(yǎng)

教師綜合能力的提升是實現(xiàn)高效課堂和促進(jìn)學(xué)生素養(yǎng)全面發(fā)展的關(guān)鍵，既要擴(kuò)大教師數(shù)量，也要提升教師隊伍的專業(yè)素養(yǎng)。在助力教師專業(yè)成長過程中，學(xué)校開展了多項教學(xué)交流活動，為人工智能教師提供更多的交流平臺和資源，不斷推進(jìn)人工智能教育的發(fā)展和普及。同時，加強(qiáng)校內(nèi)教學(xué)研討，深入探討人工智能教學(xué)的教育價值取向，更新教學(xué)理念，優(yōu)化教學(xué)思路。此外，學(xué)校還積極引入外部專家與校內(nèi)教師共同進(jìn)行技術(shù)方案的預(yù)研工作，以確保教學(xué)的科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性，為開展人工智能教學(xué)提供扎實的理論支撐和實踐指導(dǎo)。在課堂教學(xué)反思方面，學(xué)校充分利用校內(nèi)在線教育平臺，鼓勵教師開展基于數(shù)據(jù)的教學(xué)反思，進(jìn)行精準(zhǔn)的教學(xué)決策，優(yōu)化學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗。

2.構(gòu)建協(xié)同育人機(jī)制

在構(gòu)建全面且高效的科學(xué)教育體系過程中，科教協(xié)同育人機(jī)制的建立扮演著至關(guān)重要的角色，它不僅是對現(xiàn)有科學(xué)教育資源進(jìn)行整合的重要途徑，更是推動科普教育創(chuàng)新發(fā)展的關(guān)鍵舉措。學(xué)校與杭州電子科技大學(xué)、余杭區(qū)科創(chuàng)教育研究院深度合作，將高校優(yōu)質(zhì)的科教團(tuán)隊資源引進(jìn)學(xué)校，共同實施人才協(xié)同培養(yǎng)計劃，以實現(xiàn)校內(nèi)外科學(xué)教育資源的優(yōu)勢互補(bǔ)與有機(jī)融合。同時，將區(qū)內(nèi)科創(chuàng)教育研究院的教學(xué)力量作為學(xué)校科學(xué)教育的補(bǔ)充資源，通過課程資源共享、入校技術(shù)指導(dǎo)、項目方案共研和賽前專項優(yōu)化等多種方式，與校內(nèi)教師共同推動學(xué)?？茖W(xué)教育的發(fā)展，充分發(fā)揮資源的合力。

3.促進(jìn)教育資源共享

為了促進(jìn)教學(xué)經(jīng)驗和成果的交流，學(xué)校積極組織教師與省外、市外優(yōu)秀學(xué)校交流，共同探討信息科技、人工智能在教學(xué)環(huán)境、課堂教學(xué)、教學(xué)科研、教學(xué)管理等方面的經(jīng)驗與成果，爭取發(fā)揮教育輻射作用。具體實踐由學(xué)校牽頭組織區(qū)域內(nèi)教學(xué)研討會，分享教學(xué)經(jīng)驗，展示教學(xué)成果。同時，學(xué)校還創(chuàng)辦了人工智能教學(xué)網(wǎng)絡(luò)空間，線上展示課程建設(shè)成果，促進(jìn)區(qū)域間交流及資源共享。

育人轉(zhuǎn)型：貫通科學(xué)教育體系，培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才

1.智慧啟迪與普惠教育

拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)依賴于堅實的學(xué)科基礎(chǔ)與創(chuàng)新思維，學(xué)校通過常規(guī)課程與體驗式教學(xué)活動為學(xué)生提供全面知識和學(xué)習(xí)方法，為培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才奠定堅實的基礎(chǔ)。為讓學(xué)生通過親身實踐激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和動力，學(xué)校每年都會舉辦以科技為主題的游園活動，豐富學(xué)生的科學(xué)體驗，拓寬學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)視野。同時，教師充分利用人工智能競賽訓(xùn)練和社團(tuán)課程的教學(xué)經(jīng)驗，不斷優(yōu)化常規(guī)課程的教學(xué)內(nèi)容和方法，使學(xué)校的科學(xué)教育體系形成閉環(huán)。這一系列舉措，為學(xué)校營造了濃厚的科學(xué)學(xué)習(xí)氛圍，構(gòu)建了良好的科學(xué)教育生態(tài)環(huán)境。

2.個性化培養(yǎng)與能力提升

個性化培養(yǎng)與綜合能力提升是培育拔尖創(chuàng)新人才的先行場景。在競賽育人的規(guī)劃下，學(xué)校圍繞學(xué)生個體的興趣傾向和潛質(zhì)，開展實施社團(tuán)育人規(guī)劃。社團(tuán)育人依托課后延時服務(wù)時段，針對對人工智能有濃厚興趣與優(yōu)質(zhì)潛力的學(xué)生，提供一系列社團(tuán)課程。這些課程更加深入地探討人工智能的技術(shù)和應(yīng)用，幫助學(xué)生提高實踐能力，滿足學(xué)生在不同領(lǐng)域的興趣。具體實踐策略為：圍繞社團(tuán)育人理念，開設(shè)機(jī)器人課程，讓學(xué)生進(jìn)一步了解機(jī)器人原理，根據(jù)實際問題，設(shè)計出相應(yīng)的機(jī)器人結(jié)構(gòu)并完成指定任務(wù)，旨在提高學(xué)生應(yīng)用技術(shù)解決實際問題能力；圍繞STEAM-PBL課程進(jìn)行項目式學(xué)習(xí)，基于傳統(tǒng)文化和未來生活兩大主題展開跨學(xué)科項目式實踐，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊合作能力、項目管理能力和跨學(xué)科思維；開展信息學(xué)競賽，專注于算法設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、編程語言等，為信息學(xué)競賽做準(zhǔn)備，提升學(xué)生的邏輯思維、編程技能和競技抗壓能力；開展數(shù)字媒體藝術(shù)課程，包括數(shù)字繪畫、電子小報、3D設(shè)計、視頻拍攝等，培養(yǎng)學(xué)生的藝術(shù)感和創(chuàng)造力；開設(shè)航空航天課程，包括航空航天理論學(xué)習(xí)、FPV、無人機(jī)編程和航模制作等，提高學(xué)生的實踐操作能力，培養(yǎng)學(xué)生低空飛行安全意識，確保在探索航空領(lǐng)域的同時，能夠安全、規(guī)范地進(jìn)行操作。

3.科創(chuàng)競賽與人才選育

科創(chuàng)競賽是青少年科創(chuàng)人才成長的重要平臺，是探索創(chuàng)新人才選拔培養(yǎng)長效機(jī)制的重要抓手。在人工智能競賽方面，學(xué)校創(chuàng)新人才培養(yǎng)機(jī)制，提升人才培養(yǎng)水平。首先選取在人工智能社團(tuán)課程中展現(xiàn)出卓越才能和高競爭力水平的學(xué)生進(jìn)入競賽班，然后為學(xué)生提供系統(tǒng)的、專業(yè)的競賽課程、備賽計劃和項目方案等。競賽課程主要為學(xué)生提供專項的競賽指導(dǎo)，并詳細(xì)列明每個學(xué)生需要掌握的知識點(diǎn)和技能點(diǎn)，再根據(jù)每個學(xué)生的具體情況，分層次、分內(nèi)容且有針對性地開展培訓(xùn)。同時，針對各階段的競賽目標(biāo)、任務(wù)和時間節(jié)點(diǎn)，制訂具體備賽計劃和培訓(xùn)方案，通過比賽實景模擬、以老帶新、高低搭配，確保整個競賽準(zhǔn)備過程有序、有效。

結(jié)語

義務(wù)教育作為基礎(chǔ)教育的重要組成部分，是拔尖創(chuàng)新人才早期培養(yǎng)的關(guān)鍵階段。積極構(gòu)建拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系，自主培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才是科學(xué)教育道路上必須擔(dān)負(fù)起的職責(zé)與使命。學(xué)校將持續(xù)推進(jìn)科普工作，深耕信息科技學(xué)科，提升教師素養(yǎng)，創(chuàng)新教育教學(xué)模式，提高克難攻堅能力，堅守科學(xué)教育初心，打造良渚實驗學(xué)?！翱茖W(xué)教育”的新名片。