近些日子，教育部以及其他六個部門聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于增強中小學科技教育的意見》，給中小學科技教育的發(fā)展描繪出了美妙的藍圖。往后，中小學會以怎樣的方式來培育孩子們的科學興趣以及科學精神呢？與此相關(guān)的課程內(nèi)容以及教學方式又會出現(xiàn)哪一些變化呢？最終的學習成效要通過何種方式來進行評價呢？
問題一
怎樣培養(yǎng)學生的科學興趣和科學精神？
每個學段都有科學育人目標
北京景山學校教育集團黨委書記、總校長 李志偉
當前，中小學科技教育有著這樣一些痛點問題，小初高銜接但不通暢，育人目標分散不集中，師資引導呈現(xiàn)斷層狀況，學生興趣模糊不確切，志趣也不清楚。此次教育部等七個部門印發(fā)了《關(guān)于加強中小學科技教育的意見》，該意見聚焦于小初高長鏈條貫通培養(yǎng)體系的建設(shè)，還提出了全學段綜合定位的科學育人目標 。文件清晰表明，小學低年級的時候，著重于感知體驗以及興趣培養(yǎng)；小學中高年級的時期，著重在概念理解還有動手探究；初中這個階段，著重考量實踐探究以及技術(shù)應(yīng)用，圍繞“處理真實問題”去開展跨學科項目式學習；高中階段，著重關(guān)注實驗探究以及工程實踐，慫恿開展基于真實情境的實驗探究以及小型工程實踐項目 。
當下，景山學校將統(tǒng)一的育人目標當作導向，綜合搭建起“一體八域三層”的科技教育課程體系，該體系貫穿十二年連貫制學制，結(jié)合基礎(chǔ)型、個性型、創(chuàng)新型這三類學制通道，進而形成了分層遞進且多元融合的課程生態(tài)。
小學時期，充滿趣味的體驗、活動以及科學課，是科技教育的主要陣地，在此時光里，學生們種下熱愛科學的小小種子。中學階段，學生們能夠體驗實踐科學研究的始終過程，關(guān)注假設(shè)、論證、解釋、檢驗、解決問題乃至體驗失敗等各個環(huán)節(jié)，借由團隊協(xié)作提升創(chuàng)造性思維，漸漸形成解決真實世界復雜問題的素養(yǎng)。
在小初銜接的這個階段，學生遭遇了學習方式方面的改變，以及知識量級上的變化，學?？粗貙W生成長的規(guī)律，開發(fā)并且設(shè)計了PBL課程，也就是項目式學習的課程，其中包含了生物領(lǐng)域的知識，化學方面的知識，物理范疇的知識，地理學科的知識，信息科技這一方面的知識等初中知識，同時還融入了小學學段已經(jīng)學習過的內(nèi)容，而且滲透了工程師思維以及設(shè)計師視角的初步應(yīng)用。
在初高銜接這個階段里，對于學生來講是使得樂趣轉(zhuǎn)變?yōu)橹救さ年P(guān)鍵時候。學校跟高?？蒲性核?、高新技術(shù)企業(yè)、科普場館等展開聯(lián)動，去研究“初高中科學教育怎樣達成難度、深度以及廣度方面相互銜接”的重要課題，并且聯(lián)合起來開發(fā)課程、活動。學生在解決真實情境下復雜問題的過程中自然而然達成科學素養(yǎng)的提升。
現(xiàn)今，學校于科技教育方面成果十分優(yōu)異。學生于國內(nèi)外競賽里紛紛斬獲諸多佳績，接連舉辦了39屆科學節(jié)，搖身成為唯一能完成四次太空實驗的那所學校。往后，學校將要在課程、教師、資源這三個維度之上不斷地進行 of ，以此來為國家培育創(chuàng)新類型的人才 。
問題二
科技教育的課程如何設(shè)置？
高端科研資源服務(wù)特色課程
海淀區(qū)教師進修學校附屬實驗學校教育集團校長 曾輝
教育部等七部門印發(fā)了《關(guān)于加強中小學科技教育的意見》，該意見提出，要創(chuàng)新課程生態(tài)，要變革教學方式，要統(tǒng)籌科學、技術(shù)、工程、數(shù)學等學科資源的同時，要有效對接高等教育需求推進大中小學一體化設(shè)計，要著力培養(yǎng)學生的跨學科素養(yǎng)、科技創(chuàng)新能力也包括工程實踐能力以及科學思維 。
當下，學校搭建起了一套側(cè)重在課程建設(shè)作核心、以資源整合為支撐的科技教育體系了留學之路，課程包含人工智能、能源與環(huán)境、生命科學、工業(yè)制造、宇宙探索等眾多的領(lǐng)域，用以培育學生的自主學習的能力，以及解決問題方面、具有批判性思維和創(chuàng)新的能力，其中而言，學校所安排開設(shè)的STEM（科學、技術(shù)、工程、數(shù)學）課程是以真實項目當作驅(qū)動力、強調(diào)有著跨學科具有深度的融合，以此確保核心素養(yǎng)能精準地落地了。圍繞富有挑戰(zhàn)性的科技議題的該課程，系統(tǒng)整合科學探究等環(huán)節(jié)，包括，進而通過“問題 - 設(shè)計 - 實踐 - 優(yōu)化 - 展示”這種完整流程，來培養(yǎng)學生深度理解與綜合應(yīng)用能力。舉例來說，“新能源電池STEM課程”把取得諾貝爾獎成果并結(jié)合我國科研突破轉(zhuǎn)化成學習資源，如此一來學生能夠在實踐當中理解完整的知識鏈以及應(yīng)用鏈，達成了從知識灌輸?shù)剿仞B(yǎng)培育的轉(zhuǎn)變。
學校積極去推動“大中聯(lián)動”，把高端科研資源經(jīng)由轉(zhuǎn)化變?yōu)樘厣n程，學校跟中國科學院微生物研究所一塊兒開發(fā)了“微生物培養(yǎng)”課程，還開發(fā)了“基因編輯啟蒙”等課程，進而構(gòu)建起生命科學特色課程群，與此同時，依靠國家航天交流中心的專家資源以及素材資源，打造出“火箭工程師”課程，又打造了“衛(wèi)星應(yīng)用探究”等課程。
憑借系統(tǒng)化的課程設(shè)定，科技教育已然不再是少數(shù)特長生所專屬的“競技場地”，而是面向全體學生的“素養(yǎng)營地”?？茖W素養(yǎng)正逐漸演變成一種“能夠攜帶走的能力”，陪伴著學生坦然地面對未來，為培育新時代的科技創(chuàng)新人才穩(wěn)固構(gòu)筑起堅實的基礎(chǔ)。
問題三
教學方式會有什么改變？
“科學家+教師”聯(lián)合講授前沿技術(shù)
北京八中黨委書記 張曉梅
教育部等七個部門印發(fā)了《關(guān)于加強中小學科技教育的意見》，其中提出，要對教學方式進行變革，要按照“一校一策”的方式，對科技教育實施方案進行系統(tǒng)化設(shè)計，要對校內(nèi)校外、課內(nèi)課外、線上線下進行統(tǒng)籌。并且，鼓勵探索“雙師課堂”，也就是“科學家+教師”聯(lián)合授課的那種課堂，還要鼓勵探索基于元宇宙虛擬實驗室等前沿技術(shù)的“未來課堂”。
北京八中作為北京市青少年拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)基地中的首批，多年以來，構(gòu)建起一種超越傳統(tǒng)課堂的“大科學”教育生態(tài)。于此處，科技教育并非書本里的定理跟公式，而是學生設(shè)計節(jié)能建筑模型之際的結(jié)構(gòu)力學思考，是編程操控機器人達成復雜任務(wù)之時的邏輯思維，是針對復雜生命系統(tǒng)展開無盡探索的批判性思維，亦是分析環(huán)境樣本時的系統(tǒng)科學思維。這種教學模式，是以真實問題為導向的，是以項目式學習為核心的，其正是對《意見》所倡導的“啟發(fā)式、探究式教學”作出的生動回應(yīng)，它有效激發(fā)了學生的科學興趣，還鍛煉了學生的創(chuàng)新與實踐能力 。
在長期以來這個時間段當中，學校和中國科學院、清華大學、北京大學這些頂尖科研院所，頂尖高校持續(xù)保持緊密合作關(guān)系，通過借助比如，“英才計劃”科技這一對之后會成為后備人才的人員進行早期培養(yǎng)的計劃，北京青少年科技俱樂部以及北京市基礎(chǔ)教育階段創(chuàng)新人才培養(yǎng)計劃等一系列，諸多項目成功搭建起了“科學家 - 中學生”之間對話以及深度合作的橋梁。中國科學院大學的“春分工程”科普項目在落戶八中以后，總共為四個年級開設(shè)了92節(jié)科普課，這些科普課內(nèi)容豐富多樣，從而開闊了處在在這個空間里的當中學生的視野。年年都有數(shù)千名學生參與好多場科學領(lǐng)域頗具聲望之人的講座，其中有部分學生去參加北京青少年科技俱樂部院士所開設(shè)的講堂，收獲了很多益處 。
借由“科學家進校園”活動，以及“實驗室開放日”活動，還有共同研發(fā)特色課程等一系列活動，學生們有可能近距離感受人工智能前沿領(lǐng)域知識的魅力，感受生命科學前沿領(lǐng)域知識的魅力，感受航空航天前沿領(lǐng)域知識的魅力，感受核科學前沿領(lǐng)域知識的魅力，感受新材料前沿領(lǐng)域知識的魅力。學校還鼓勵學生從社會生活里自主發(fā)現(xiàn)問題，鼓勵學生從學習實踐中自主發(fā)現(xiàn)問題，并組建由校內(nèi)外導師共同參與的輔導團隊，引導學生把興趣轉(zhuǎn)化為嚴謹?shù)目蒲姓n題研究這一行為。
把課程設(shè)計進行系統(tǒng)化，將資源整合予以社會化，對項目培育加以個性化，北京八中給學生構(gòu)建起了一片能自由生長的創(chuàng)新肥沃土地 。
問題四
怎樣評價學生的學習效果？
通過真實任務(wù)進行全景“畫像”
北京師范大學第二附屬中學校長 王華
教育部和另外六個部門發(fā)出的《關(guān)于加強中小學那里的科技教育的指導意見》清楚地表明，要去研發(fā)“科技素養(yǎng)數(shù)字畫像”，靠著它來促使評價體系發(fā)生深度的變化這個畫像意在打破僅僅依靠像是考試這樣的辦法對學生學習進程做不全面評價，轉(zhuǎn)而去運用對學生科技素養(yǎng)的多樣、具有發(fā)展特性的評價方式“科技素養(yǎng)數(shù)字畫像”的方面包含學生的價值觀念、學習態(tài)度、知識構(gòu)成、認知進程、反思意識、創(chuàng)新思維以及迭代能力，全方位展現(xiàn)學生的內(nèi)在品質(zhì)、知識根基、思維進程與實踐能力 。獲取畫像數(shù)據(jù)，并非依靠傳統(tǒng)考試，而是深度融入學生日常學習實踐，借由在合作學習、科學探究、工程設(shè)計、動手實踐等真實活動里面的表現(xiàn)，進而實現(xiàn)動態(tài)生成以及豐富 。
學校在科技教育實踐里，圍繞評價所需考慮的內(nèi)容，以及評價會采用的方式，和評價具備的功能，展開了許多探索 。
在科技項目以及學生科研實踐貫穿工程思維的實施進程里，學生要撰寫工程日志或者科研札記，此事記的不只是“往昔做過啥”，更對“往后如何做”起到指引作用，是學生刻畫且反思自我成長路徑的深度環(huán)節(jié)。在這般持續(xù)的自我交流中，學生能夠從偶然的興趣慢慢邁向持久的志趣，甚至確立一生的志向。
把日志與札記，真實還原出工程與科研實踐的完整景致，這里面存在著那種拆分任務(wù)、擬定策略的問題解決線路，還涵蓋了不斷接連調(diào)整方案、重復更新循環(huán)核心結(jié)構(gòu)的全部進程。日志與札記之中同樣閃耀著源自實踐的內(nèi)在激勵之意，體現(xiàn)著學生堅持不懈的科學精神風貌。這些記錄，促使評價范式從單一“打分”朝著全景“畫像”的深刻轉(zhuǎn)變變革。
學校存在著豐富的、以真實產(chǎn)品作為牽引的學習實踐項目，定期舉行的“方案廟會”，以及“產(chǎn)品賣場”，是學校針對破解科技素養(yǎng)評價難題而開展的探索。作為一個具備開放性且充滿活力的“真實評價場”，方案廟會著重于思維的可視化以及交流碰撞。學生在這兒不但要展示設(shè)計藍圖與技術(shù)方案，而且還要闡述其背后的邏輯推演、價值權(quán)衡，以及持續(xù)優(yōu)化的心路歷程。在產(chǎn)品賣場里，創(chuàng)意必定要經(jīng)受“市場”與“用戶”的檢驗。在同伴的審視中，一件模型的創(chuàng)新性、完成度與實用價值，變得清晰可見、可衡量、可促進，在老師的質(zhì)疑中，同樣如此，在潛在“用戶” 的反饋里，也是這般 。
學生借助真實任務(wù)，使“科技素養(yǎng)數(shù)字畫像”在親身實踐中，從靜態(tài)、理論化的評估框架，演變?yōu)槌掷m(xù)被描繪的成長圖景，在這過程中動態(tài)豐富，不斷完善，最終精準透視出學生科技素養(yǎng)發(fā)展的真實水平與獨特樣貌。
思考與建議
中小學科技教育四大問題急需解決
北京師范大學未來教育高精尖創(chuàng)新中心執(zhí)行主任 余勝泉
科技教育的關(guān)鍵要點在于，培育學生具備創(chuàng)新思維以及實踐能力。借助于在科學、技術(shù)、工程以及數(shù)學等學科里開展跨學科整合，學生得以在實踐當中動手去操作，感受知識的運用情況，進而激發(fā)起，他們針對實際問題予以解決的興趣以及能力。
現(xiàn)行階段，我國中小學之中的科技教育主要存有四個方面的問題，其一為傳統(tǒng)教學方式存在滯后狀況以及知行處于分離狀態(tài)，眾多學校的科技教育依舊停留在課本所涉知識講解以及簡單實驗操作層面，過度著重理論知識的傳授，卻忽略了知識的實踐應(yīng)用，其二是跨學科整合程度不足，比如數(shù)學教學與物理教學常常獨立開展，學生極難把所學知識融會貫通并運用于實際問題，其三是學習實踐欠缺證據(jù)意識。時常是，學生于科學知識的學習進程之中，常常欠缺證據(jù)意識，好多學生慣于去記憶以及接受教材里的理論，卻忽略了怎樣借助證據(jù)去驗證假設(shè)還有理論。再者，存在的情況是，教師科技素養(yǎng)與教育資源不均衡。
在中小學科技教育方面若要實現(xiàn)更好地開展，學校能夠從五個方面來著手推進。其中一個方面是推動跨學科課程整合，比如說可以采用“廣域課程模式”，這般就能把科學、技術(shù)、工程、數(shù)學等學科內(nèi)容進行有機整合，依據(jù)實際問題去組織課程內(nèi)容，進而引導學生在項目里應(yīng)用跨學科知識。另一個方面是改革課程體系，以此增強實踐性與探索性，課程內(nèi)容需要貼近學生的生活以及社會熱點，切實去提升學生的實踐能力以及解決實際問題的能力。還有一個方面是開展證據(jù)導向?qū)W習。于教學進程里，引領(lǐng)學生怎樣去開展實驗，怎樣去收集數(shù)據(jù)，怎樣去分析結(jié)果，并且借由實證來支撐他們的推理及判斷，以此強化他們的批判性思維以及實證能力。四是對教師培訓予以優(yōu)化以及均衡教育資源配置。學校能夠借助社會合作初中物理的模型，引入科技企業(yè)以及社會力量，共同建設(shè)并共享科技教育資源，促使區(qū)域教育協(xié)同發(fā)展。五是連通社會科技資源，構(gòu)建開放的學習生態(tài)。憑借項目化教學平臺有效地連通學校與社會各類科技教育資源，形成共享互聯(lián)的科技教育空間。
馬上就訪
以新域新質(zhì)思想培育科學素養(yǎng)
北京市教育委員會主任 李奕
現(xiàn)代教育不斷發(fā)展，正深切且深刻地重新塑造著學生的認知場域，以及成長環(huán)境，而把握教育服務(wù)里的“新域新質(zhì)”特點，已然成為推動基礎(chǔ)教育實現(xiàn)系統(tǒng)性躍升的關(guān)鍵任務(wù)，立足北京教育的實際狀況，我們深入地貫徹并且落實教育部等七部門所發(fā)布的《關(guān)于加強中小學科技教育的意見》精神，系統(tǒng)地謀劃首都科技教育發(fā)展的新路徑。以往傳統(tǒng)的科技教育，大多被局限在校園的場域之內(nèi)，是圍繞著課程、教材以及考試來開展的；然而在新域新質(zhì)理念的引領(lǐng)之下，我們努力去構(gòu)建開放且融合的新型育人體系，推動著學生跨越學科的邊界、校園的圍墻，達成科學與技術(shù)的深度融合，讓產(chǎn)教融合跟科教融匯能夠有機地貫通起來。經(jīng)由探索“科學家 + 教師”雙師課堂、元宇宙虛擬實驗室等“未來課堂”的樣態(tài)，系統(tǒng)地推進大中小學一體化的設(shè)計以及家校社協(xié)同育人，著重去破解學段割裂與資源分散的那些堵點，使得學生能夠在真實的情境里動手實踐，在項目探索當中發(fā)展素養(yǎng)。
在2023年起，北京先開啟試點，隨后進行系統(tǒng)布局，當前初步呈現(xiàn)出新域新質(zhì)教育形態(tài)。于貫徹及落實國家科技教育工作的部署期間，我們依據(jù)首都資源的稟賦以及發(fā)展階段，把新型集團化辦學當作載體，建造起貫通小學、初中、高中的連續(xù)培養(yǎng)體系，將“分段供給”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙惑w供給”，截至目前全市基礎(chǔ)教育集團化辦學的覆蓋率已經(jīng)超過了70%。于集團之內(nèi)，學生能夠在早期接觸到物質(zhì)科學、生命科學、地球與宇宙科學、人工智能以及量子信息等前沿內(nèi)容。實施“1+3”培養(yǎng)實驗，實施“課創(chuàng)計劃”，實施“沃土計劃”，實施“脫穎計劃”，實施“苗圃工程”，啟動 STEM 教育試點項目，啟動科學高中試點項目，初步形成大中小學銜接的科學教育新體系，初步形成家校社協(xié)同的科學教育新體系。
中考改革，它同樣乃是服務(wù)于貫通培養(yǎng)以及素養(yǎng)提升的。把化學、生物調(diào)整成為考查科目，這可不是簡簡單單地做“減法”，而是在為科技教育做“加法”。在改革之前，部分學生會把理化生當作“文科”，依靠記憶以及驗證性實驗；在改革之后，更加著重于動手操作以及探究式學習，促使從“實驗”轉(zhuǎn)變?yōu)椤霸囼灐?，增強學生對于學科本質(zhì)的理解，為高中階段選科打下基礎(chǔ)，達成從“育分”到“育人”的轉(zhuǎn)變。
于今年，北京市教委同中國科協(xié)一塊兒發(fā)起“愛北京·愛科創(chuàng)”行動，此乃落實強化家校社協(xié)同育人要求的具體實踐，縱向設(shè)計了四大模塊，其中包括“可感 - 科創(chuàng)魅力感受行動”，也有“可知 - 科創(chuàng)知識研學行動”初中物理的模型，還有“可行 - 科創(chuàng)實踐體驗行動”，更有“可為 - 科創(chuàng)力量匯聚行動”，目的在于培育小學低年級、小學高年級、初中、高中四個階段學生的科學興趣，激勵學生從小懷有愛科學、學科學、用科學之心。
我們在橫向拓展方面，既要著重堅持“分科奠基”，又要同樣重視“融合實踐”，進而建設(shè)成開放融合的課程生態(tài)環(huán)境，這其中，不僅要扎實穩(wěn)固學科基礎(chǔ)，還要廣闊拓寬創(chuàng)新的視野。依靠懷柔科學城大科學裝置集群來開展名為“同一堂課——解碼國之重器”的活動，以此推動中小學生能夠走進國家科技基礎(chǔ)設(shè)施。憑借中關(guān)村學院來成立北京少年人工智能學院，并且舉辦AI體驗營，從而探索人工智能領(lǐng)域拔尖人才早期識別以及貫通培養(yǎng)的機制。依托校外實驗室、科技場館、實訓基地等資源的統(tǒng)籌行為，構(gòu)建出科技探究體驗空間，塑造“無邊界學習場景”。后續(xù)階段，“家庭科技工具箱”也會被推出，家校社協(xié)同育人機制會得以深化。
在國際視野的拓展這一方面，憑借國際友善城市以及校際平臺，促使建立國際科技教育城市聯(lián)盟與學校聯(lián)盟得以推進。今年，北京市十一學校成功舉辦了第二屆國際人工智能奧林匹克學術(shù)活動，也就是IOAI，吸引了來自63個國家與地區(qū)的300余名學生，這些學生以代碼作為媒介，以科技來結(jié)交朋友，由此提升了學生的全球競爭能力與創(chuàng)新對話能力。
面向未來，北京會不斷拓展新域新質(zhì)科技教育的路徑，跟著七部門文件的指引，結(jié)合首都城市戰(zhàn)略定位以及教育發(fā)展實際情況，培育中小學生擁有扎實的科學素養(yǎng)、明顯突出的動手能力還有真實問題解決能力。我們期望，這樣的轉(zhuǎn)變不但能夠全面提升首都教育質(zhì)量，還可以激發(fā)出青少年投入科技、服務(wù)國家的內(nèi)生動力，為教育強國、科技強國建設(shè)筑牢人才根基、奉獻北京力量。
插畫：琚理 供圖：視覺中國