把握教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型機遇創(chuàng)新中小學(xué)科學(xué)教育資源供給方式

張敏??劉俊波

摘要： 本文在總結(jié)國內(nèi)外科研機構(gòu)支持中小學(xué)開展科學(xué)教育的實踐經(jīng)驗基礎(chǔ)上，提出應(yīng)把握教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略機遇，進一步發(fā)揮信息技術(shù)作用，探索建設(shè)科學(xué)教育資源公共服務(wù)平臺，搭建科研機構(gòu)科技資源與中小學(xué)科學(xué)教育資源之間貫通、轉(zhuǎn)化的橋梁，建立線上科學(xué)資源和線下科研實踐相結(jié)合的科學(xué)教育模式，更好地實現(xiàn)科研機構(gòu)科技資源向科學(xué)教育資源的轉(zhuǎn)化，創(chuàng)新優(yōu)質(zhì)科學(xué)教育資源供給方式，從而支持中小學(xué)校構(gòu)建科學(xué)教育新模式，促進學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)提升。

關(guān)鍵詞：科學(xué)教育;教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型;資源;平臺;科技資源轉(zhuǎn)化

國力的競爭主要在于科學(xué)技術(shù)實力的競爭，而科學(xué)技術(shù)競爭的根基在教育。為搶占國際競爭中的戰(zhàn)略制高點，世界各國均高度重視青少年科學(xué)教育。我國青少年在科學(xué)解釋現(xiàn)象、評價和設(shè)計科學(xué)探究活動、科學(xué)解讀數(shù)據(jù)和證據(jù)方面還存在明顯不足。大量學(xué)生缺乏科學(xué)樂趣和自我效能，更多是因為認識到“科學(xué)學(xué)習(xí)對未來升學(xué)或就業(yè)有幫助”才愿意學(xué)習(xí)。創(chuàng)新科學(xué)教育方式，全面提升中小學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)具有重要的時代意義和緊迫性。我國高校和科研院所數(shù)量龐大，科技資源豐富，可以有效彌補中小學(xué)科學(xué)教育相關(guān)學(xué)科教師缺乏科研經(jīng)歷、科學(xué)教育能力不足、科學(xué)教育儀器設(shè)備配備不均衡等問題。不過，基礎(chǔ)教育借力高校和科研機構(gòu)資源，需要有支撐途徑。

一、國際國內(nèi)科研機構(gòu)支持中小學(xué)科學(xué)教育的典型方式分析

美、德、日等國家均注重利用高校和科研院所科技資源優(yōu)勢，為中小學(xué)科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)提供支持。例如，美國科技特色學(xué)校托馬斯·杰弗遜科技高中同美國食品與藥物管理局、國防分析研究所、喬治城大學(xué)醫(yī)學(xué)中心、國家癌癥研究所等20多家研究機構(gòu)開展廣泛合作，學(xué)生在校內(nèi)科技實驗室進行的科技研究活動可以得到這些機構(gòu)中專業(yè)研究人員的指導(dǎo)，學(xué)生還可以申請參加上述校外機構(gòu)的研究項目。德國巴伐利亞州鼓勵中學(xué)和大學(xué)開展聯(lián)合培養(yǎng)，州教育立法中明確提出，中學(xué)生可以旁聽大學(xué)基礎(chǔ)階段的課程，取得的相應(yīng)課程考試成績應(yīng)得到大學(xué)承認。位于下薩克森州的哥廷根大學(xué)于2000年創(chuàng)立了XLAB實驗室，為中學(xué)生提供一流的理科實驗室條件和生物學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)等學(xué)科的前沿科學(xué)研究項目，中學(xué)生可以利用節(jié)假日到XLAB接受科學(xué)思維鍛煉和科研技能訓(xùn)練。日本的理科高中特別注重依靠大學(xué)及研究機構(gòu)的協(xié)助和支援，加強與一線研究人員的交流。例如，學(xué)校經(jīng)常性邀請大學(xué)教授到高中講課或開設(shè)各種講座，允許學(xué)生到大學(xué)聽課或進行體驗性學(xué)習(xí);利用大學(xué)以及研究機構(gòu)的資源讓學(xué)生進行各種實驗操作，增加學(xué)生接觸前沿科技的機會;還有部分中學(xué)和大學(xué)訂立了更為密切的合作協(xié)議，認可中學(xué)生在大學(xué)學(xué)習(xí)的學(xué)分，支持大學(xué)建設(shè)中學(xué)生專用理科教學(xué)樓等。

總的來看，國外科研機構(gòu)和中學(xué)的合作多是兩者的自發(fā)行為，合作對象以優(yōu)質(zhì)高中為主，義務(wù)教育階段的學(xué)校較少。這是因為高中與大學(xué)銜接更為緊密，學(xué)分記錄、優(yōu)先錄取等合作機制對雙方是互利共贏的舉措。值得注意的是，上述案例中提到的中學(xué)在開展科學(xué)教育時，無一例外地都十分重視讓學(xué)生“在實驗室中學(xué)習(xí)”。美國布朗克斯高中甚至提出“只有基于實驗室的科學(xué)教育才是真正適合的科學(xué)教育方式”。因此，中學(xué)與科研機構(gòu)合作，不僅是要獲取專業(yè)研究人員的智力支持，實驗儀器設(shè)備、科研平臺等物質(zhì)資源也同等重要。

國內(nèi)科研機構(gòu)與中學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)青少年科技創(chuàng)新人才的舉措很多。如科學(xué)家到中小學(xué)校舉辦講座、科普進校園等活動，組織中小學(xué)生在開放日、科普宣傳日走進科研機構(gòu)，在專業(yè)人員指導(dǎo)下，開展科學(xué)觀察、體驗和探究活動。從效果看，這些活動往往時間短、持續(xù)性差，存在形式大于內(nèi)容的問題。為更好地將科研機構(gòu)的科技資源轉(zhuǎn)化為中小學(xué)科學(xué)教育資源，需要一個合適的“牽線人”，作為中小學(xué)與科研機構(gòu)之間的聯(lián)絡(luò)人和協(xié)調(diào)者，推動雙方合作并持續(xù)性開展有關(guān)項目和活動。目前，擔(dān)任這一角色的主要是教育行政部門和科協(xié)等官方組織，以及科研機構(gòu)的內(nèi)設(shè)科普部門和商業(yè)機構(gòu)。

實踐表明，現(xiàn)階段實現(xiàn)轉(zhuǎn)化的科技資源的數(shù)量、質(zhì)量、覆蓋面、可持續(xù)性等還有很大提升空間，尚不足以滿足構(gòu)建高質(zhì)量科學(xué)教育資源體系的要求。一是供給不充分，覆蓋學(xué)生數(shù)量少。二是供給不均衡，涉及的學(xué)段單一、參與地區(qū)有限。三是信息難獲取，供需對接不順暢。高端科技資源通常零散地分布在各個實驗室/課題組，由于缺少系統(tǒng)組織和平臺化運作，絕大部分可轉(zhuǎn)化的科技資源還沒有被挖掘出來，科研機構(gòu)服務(wù)中小學(xué)生教育的積極性仍需調(diào)動。

二、把握教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略機遇，建設(shè)科學(xué)教育資源公共服務(wù)平臺

2022年伊始，教育部部長懷進鵬在全國教育工作會議上提出，要實施教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動，推動實現(xiàn)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型。隨后，教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動被明確寫入《教育部2022年工作要點》。要點指出，要建設(shè)國家智慧教育公共服務(wù)平臺，創(chuàng)新數(shù)字資源供給模式，豐富數(shù)字教育資源和服務(wù)供給。3月28日，教育部舉行了國家智慧教育公共服務(wù)平臺啟動儀式，高等教育、職業(yè)教育、基礎(chǔ)教育的數(shù)字化教學(xué)資源體系初步形成。其中，國家中小學(xué)智慧教育平臺“課后服務(wù)”板塊中設(shè)置了科普教育專欄，匯集了院士專家報告，科協(xié)、中國數(shù)字科技館等單位的部分線上科普資源。

（一）科學(xué)教育資源公共服務(wù)平臺建設(shè)恰逢其時

在此背景下，教育系統(tǒng)應(yīng)把握教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略機遇，探索建設(shè)專門的科學(xué)教育資源公共服務(wù)平臺，建立線上科學(xué)資源和線下科研實踐相結(jié)合的科學(xué)教育模式，更好地實現(xiàn)科研機構(gòu)科技資源向科學(xué)教育資源的轉(zhuǎn)化，創(chuàng)新科學(xué)教育資源供給模式，推動科學(xué)教育改革創(chuàng)新。科學(xué)教育資源公共服務(wù)平臺（以下簡稱“平臺”）為中小學(xué)生提供“菜單式”科學(xué)教育資源，包括線上科學(xué)資源和線下科研實踐。

線上科學(xué)資源包含科學(xué)微講座、科學(xué)實驗演示、科研儀器介紹等內(nèi)容。平臺可以科研機構(gòu)內(nèi)的實驗室/課題組，特別是涉及數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物學(xué)、計算機五大基礎(chǔ)學(xué)科的國家重點實驗室，教育部重點實驗室和對中小學(xué)科學(xué)教育有熱情的科研團隊等為主體，組織資源的征集和開發(fā)。建設(shè)線上科學(xué)資源的目的在于，實現(xiàn)全國中小學(xué)生全覆蓋，讓每個學(xué)生都有走近科學(xué)的機會。

線下科研實踐包含微課題研究、數(shù)據(jù)采集和分析、論文撰寫等真實科研過程。平臺與科研機構(gòu)里的實驗室/課題組對接，組織專業(yè)科研團隊進行線下科研實踐活動的設(shè)計，并為供需雙方提供信息發(fā)布、學(xué)生報名、資格審核和遴選等服務(wù)。線下科研實踐的目的是進一步發(fā)揮科研機構(gòu)的智力優(yōu)勢、儀器設(shè)備優(yōu)勢，創(chuàng)設(shè)適合中小學(xué)生的前沿科研項目，盡可能滿足更大比例有科研潛質(zhì)的學(xué)生體驗科學(xué)研究過程、開展深度學(xué)習(xí)的需要。

平臺的建設(shè)可以有效解決前文中提到的高端科技資源轉(zhuǎn)化不足、分布不均、供需信息閉塞等問題，大大拓展優(yōu)質(zhì)科學(xué)教育資源的供給渠道。

（二）平臺資源的開發(fā)方式多樣

在操作層面上，平臺可以通過以下方式形成類型豐富、來源多樣、權(quán)威優(yōu)質(zhì)的科學(xué)教育線上資源和科研實踐活動。

1.組織系統(tǒng)性的線上資源征集和開發(fā)。平臺可以面向科研機構(gòu)征集國家重大科研項目或重大科技成果的介紹，如航空航天科技，F(xiàn)AST天眼、大跨度橋梁等工程的設(shè)計與施工等;大型科研儀器的應(yīng)用和經(jīng)典科學(xué)實驗的演示，如掃描電子顯微鏡、冷凍電鏡等在現(xiàn)代科學(xué)研究中的作用，重要分子結(jié)構(gòu)、化學(xué)反應(yīng)或生理過程的發(fā)現(xiàn)過程等。通過此類在線課程，學(xué)生不僅可以了解前沿科學(xué)知識，還能樹立科技強國的使命感和自豪感。

2.匯集優(yōu)秀的科普直播活動。科普直播活動具有實時性強、互動性好的特點，能夠極大地激發(fā)學(xué)生的科學(xué)興趣。已有部分科研機構(gòu)嘗試組織小范圍的科普直播，取得了良好效果。例如，2022年5月1日，北京大學(xué)物理學(xué)院舉辦親子游學(xué)活動，邀請中國科學(xué)院微電子研究所陳寶欽教授、北京大學(xué)重離子物理研究所李湘慶教授做科普講座，專家們用常見的生活材料制作教具，演示有趣的物理現(xiàn)象，介紹令人耳目一新的科學(xué)學(xué)習(xí)方法，現(xiàn)場氣氛活躍，互動充分。2022年6月2日，合肥市科學(xué)技術(shù)協(xié)會組織天文科普活動，邀請中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)蔡一夫教授走進合肥西苑中學(xué)，講述宇宙起源。上述活動均通過網(wǎng)絡(luò)直播，但是由于信息發(fā)布平臺的局限，受眾面較小。平臺可以與科研機構(gòu)對接，設(shè)立統(tǒng)一的科普直播通道，為學(xué)生提供更多優(yōu)秀的科普直播。

3.展示學(xué)生科技成果和科研經(jīng)歷。廣大中小學(xué)生在參加英才計劃，國家級、省級科學(xué)競賽（如機器人競賽、人工智能創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽、信息技術(shù)創(chuàng)新與實踐大賽、互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新創(chuàng)客大賽等）等活動的過程中，形成了大量科研成果和科技作品。平臺可以遴選并展示中小學(xué)生的優(yōu)秀科研成果和科技作品，邀請中小學(xué)生分享科研經(jīng)歷。“同齡人講科學(xué)”的方式能拉近科學(xué)與中小學(xué)生的距離，有效激發(fā)其科學(xué)志趣。

4.設(shè)計并組織實施線下科研實踐活動。科研實踐活動是科學(xué)教育的重要組成部分，越是高水平的科學(xué)教育，越重視為學(xué)生提供儀器設(shè)備、科研平臺等先進條件，鼓勵學(xué)生親身體驗科研過程。平臺可以組織制定線下科研實踐活動的選題要求、授課要求（師資、時間等），并負責(zé)內(nèi)容審核，組織科研機構(gòu)設(shè)計、開發(fā)和具體實施。經(jīng)過審核的科研實踐活動信息可在平臺發(fā)布，學(xué)校和學(xué)生可以根據(jù)自身的條件和興趣，查找相應(yīng)的活動信息并報名。平臺的建設(shè)可以使更多的科學(xué)家參與到中小學(xué)生科研訓(xùn)練中，扭轉(zhuǎn)中小學(xué)高水平科研訓(xùn)練的小眾化局面。

除上述內(nèi)容外，平臺還可以逐步增加資源種類，如攜手出版社設(shè)立數(shù)字科普讀書資源庫，設(shè)立“講述科學(xué)家的故事”欄目，用科學(xué)家的成長經(jīng)歷鼓舞青少年投身科學(xué)事業(yè)，等等。科學(xué)教育資源公共服務(wù)平臺應(yīng)堅持“應(yīng)用為王”的原則，在規(guī)劃和設(shè)計之初就廣泛征求中小學(xué)校校長、一線教師的意見。初期可先組織部分科研機構(gòu)和中小學(xué)校進行試點，總結(jié)經(jīng)驗，建立機制，待成熟后再向更大范圍推廣。

三、發(fā)揮平臺的融合功能，開展多場景應(yīng)用

按照平臺的功能定位，學(xué)校和教師可嘗試在以下場景應(yīng)用平臺。

（一）應(yīng)用于教師的課堂教學(xué)

科學(xué)教育不僅可以滲透在數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物學(xué)、信息科技、綜合實踐活動等課程中，科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神的培養(yǎng)與語文、歷史等人文類課程也有密切關(guān)系。因此，學(xué)科教師可以在日常教學(xué)中有意識地選擇平臺上的微講座、科學(xué)實驗演示等資源來輔助教學(xué)，使課堂教學(xué)更加生動活潑，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，突破教學(xué)重點難點;教師還可利用平臺資源探索混合式教學(xué)、游戲化教學(xué)等多種新型的教學(xué)方式，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

（二）應(yīng)用于課后服務(wù)

科普活動、科研拓展訓(xùn)練、科學(xué)社團及興趣小組活動等是課后服務(wù)的重要內(nèi)容。學(xué)校可以依托平臺開展相關(guān)課后服務(wù)，如利用平臺資源創(chuàng)設(shè)科普教育主題活動，組織學(xué)生參加科普直播等。

（三）應(yīng)用于拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)

科研實踐是科學(xué)教育的核心，為更多有潛質(zhì)的學(xué)生提供科學(xué)實踐機會是平臺的核心功能。通過該平臺，學(xué)校可以開展研學(xué)旅行，組織具有科學(xué)研究興趣和專長的學(xué)生參與高水平的科研實踐活動。當(dāng)然，學(xué)生也可以在征得學(xué)校和家長同意后以個人名義報名參加。

（四）應(yīng)用于教師研修、培訓(xùn)

平臺的線上資源和線下科研實踐活動不僅可以直接服務(wù)中小學(xué)生，也可以為廣大教師提供接觸科技前沿，開闊科學(xué)視野，開展科學(xué)研究的機會。學(xué)校可利用平臺解決教師培訓(xùn)方式單一、培訓(xùn)內(nèi)容陳舊等問題，有利于提升科學(xué)教育相關(guān)教師對科學(xué)技術(shù)的理解和科研能力。

此外，教師不僅是平臺的使用者，更是資源和活動的創(chuàng)造者。教師在教學(xué)實踐中要對平臺資源進行二次創(chuàng)造，如將不同板塊的資源整合，形成新的完整的教學(xué)內(nèi)容;通過二次加工，創(chuàng)生更加適合本校的個性化教學(xué)資源;對科研實踐活動的選題和難度、平臺資源的類型和應(yīng)用情況等進行反饋，促進平臺不斷迭代優(yōu)化。

四、重視平臺建設(shè)可能遇到的問題與挑戰(zhàn)

平臺建設(shè)既有現(xiàn)實需要，又遇到了良好的時機，但是，仍需要重視并解決可能遇到的問題與挑戰(zhàn)。

（一）解決科研機構(gòu)積極性不高的問題

科研機構(gòu)的核心任務(wù)是從事科學(xué)研究和本科、研究生教學(xué)，對服務(wù)中小學(xué)生重視程度不高，參與意愿不強。從實際情況來看，僅有小部分科技工作者熱衷科普教育，對參與中小學(xué)教育有積極性。若要調(diào)動更多機構(gòu)和專家參與到平臺建設(shè)中，還需出臺若干具體支持政策，建立一定的激勵機制。

（二）解決平臺運維機制的問題

公益性是平臺的基本屬性。平臺上的所有在線資源均應(yīng)免費獲取，線下科研實踐活動也應(yīng)遵循非營利原則。但是，平臺運維特別是線下科研實踐需要大量經(jīng)費支持，單純依靠政府投入難以實現(xiàn)長期、穩(wěn)定和大規(guī)模的服務(wù)。如何在體現(xiàn)平臺公益屬性的同時借鑒市場化思維，是平臺規(guī)劃設(shè)計中必須考慮的問題。

（三）解決線下科研實踐服務(wù)保障的問題

學(xué)生參加線下科研實踐活動，必然涉及交通、住宿等實際生活問題。這些問題與科研訓(xùn)練本身無直接關(guān)系，但是直接影響到學(xué)生的身心安全和學(xué)習(xí)效果。如果科研機構(gòu)在提供科研訓(xùn)練的同時，還要承擔(dān)大量事務(wù)性工作，將大大挫傷其積極性，增加其顧慮。因此，探索科研訓(xùn)練服務(wù)和生活服務(wù)獨立運行的機制，聘請第三方機構(gòu)協(xié)助完成服務(wù)保障工作很有必要。

（四）解決學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果的評價和應(yīng)用問題

現(xiàn)階段是否可以通過平臺跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)軌跡，完成過程性記錄和評價，需要在技術(shù)層面進一步探討。學(xué)生參與平臺上的課程學(xué)習(xí)和實踐活動，其學(xué)習(xí)結(jié)果如何認定，認定結(jié)果與強基計劃、自主招生等強利益相關(guān)事項有何關(guān)系，需要審慎考慮。如果有合理的激勵機制，將有助于調(diào)動學(xué)生使用平臺開展學(xué)習(xí)的積極性。

在“雙減”及教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動背景下，發(fā)揮平臺和數(shù)字資源的超時空效應(yīng)，充分調(diào)動科研機構(gòu)的人力資源、技術(shù)資源和設(shè)備資源，服務(wù)中小學(xué)科學(xué)教育，有利于創(chuàng)新中小學(xué)科學(xué)教育資源供給方式，彌補中小學(xué)科學(xué)教育在興趣引導(dǎo)、能力培養(yǎng)和科學(xué)精神熏陶等方面的不足，對實現(xiàn)科學(xué)教育創(chuàng)新發(fā)展，提升青少年科學(xué)素養(yǎng)具有重要意義。

（作者張敏系教育部教育技術(shù)與資源發(fā)展中心副研究員;劉俊波系教育部教育技術(shù)與資源發(fā)展中心職業(yè)教育與高等教育裝備處處長）