“兩端”科學教育教學改革探索與實踐

李勁超，劉春悅，張亞萍，邱 華，李鴻波，何春燕

(1.西南科技大學材料與化學學院，四川 綿陽 621010；2.綿陽東辰國際學校小學二部，四川 綿陽 621010)

國家為了更有力地培養學生的科學素養和創新精神，在《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010—2020年)》中明確提出：人才培養觀念的更新和人才培養模式的創新有助于提高人才培養質量，尤其是提高學生的創新和實踐能力。基于此，有效地開展學校的科學教育教學改革探索與實踐工作變得尤為重要。

在“雙減”背景下，“前端”的小學教育越來越重視學生的思維能力、動手能力、探索能力[1]。更有前瞻性和目標性地培養學生的科學能力，讓學生獲得更具前沿性的科學知識，更規范地培養學生的動手能力，對全面促進小學生科學素養的提升具有重要的現實意義。在“后端”的高等科技人才教育培養階段， 應進一步了解現代學生在“前端”教育階段的科學知識掌握情況、動手能力、學校運用的培養手段等，從而構建更系統的科學培養課程和實驗體系，有效地提升高校畢業生的質量。

本研究通過分析“兩端”科學教育現狀、構建思路、實施策略，進行“前端”小學科學教育和“后端”高校科技人才培養的教育教學改革，從而達到“兩端”科學教育資源共享、優勢互補、共同提高、共謀發展的目的，更有針對性和科學性地培養小學生和大學生的科學素養和創新精神。

1 “兩端”科學教育存在的問題

1.1 小學科學教育

隨著素質教育水平的提升及“雙減”政策的實施，越來越多的小學增加了科學教育課程的經費、課時和師資[2]。小學科學知識的學習可以有效地提高學生的動手能力，激發學生創新意識，推動我國義務教育階段科學事業持續發展。因此，小學科學教育已經引起了社會、學校和家庭的廣泛關注。但目前小學科學教育普遍存在以下問題：(1)仍沿用傳統的教學方式教學，未能達到使小學生愛科學、愛動手、愛思考、愛創新的課程目標；(2)對課本知識沒有足夠的延伸與拓展，將科學課程與當代科技前沿進行有機結合的程度較為薄弱；(3)素質教育理念下，教師的身份應由課堂教學主導者轉變為學生學習的引導者，小學科學教師不具備足夠的科學素養和知識面，對學生開展高質量科學知識學習的幫助不到位。

1.2 高校科學教育

高校科學教育主要以對大學生進行高等基礎知識傳授、創新能力培養為目標[3]。在科技迅猛發展的21世紀，大學生為適應社會發展的需要，必須通過全面學習科學知識來提高自身的科學素養。當大學生離開高校步入社會的大門時，具備扎實的理論基礎、廣闊的科學視野、豐富的實踐動手能力尤為重要。但目前高校科學教育開展存在的問題有：(1)不能充分了解大學生入學前在科學課堂的學習內容、學習方式及評價策略；(2)學生與學生、學生與教師間的互動較少，學生對科學知識的學習積極性亟需進一步調動；(3)課堂的創新教學方式不夠多樣，高校教師對學生知識掌握情況的評價策略較為單一。

2 “兩端”科學教育教學改革思路

本次“兩端”科學教育教學改革探索實踐，以黨支部共建為橋梁，讓高校一線教學科研工作者與小學科學教師進行深入交流，共同探究育人策略、教學思路、創新理念。讓高校前沿的科學研究走進小學科學課堂，分享創新思路、研究方法、研究成果；讓小學科學教師、學生了解高校的國家、省部級科研平臺，從而有效地提升小學科學教育的內涵和廣度，優化教育發展[4]。此外，加深高校教師對小學科學課堂的了解程度，可加強高校人才培養的針對性，提高人才培養水平。

3 “兩端”科學教育教學改革策略

為解決“兩端”科學教育教學存在的問題，并進一步對其進行改革探索與實踐，A高校理工科學院與B小學以黨支部共建為契機，推動從事“兩端”教育的教師對雙方的教學方式、創新平臺、學生培養手段、課堂教學策略等進行了解與借鑒，深入培養學生的科學能力與創新精神。

3.1 “兩端”教育單位互訪共研

B小學作為學生教育的“前端”，A高校理工學院作為學生教育的“后端”。以黨支部共建為抓手，“兩端”教育單位相互學習，優化科學教育的發展。具體如下：(1)相互了解辦學特色、育人模式、素質教育發展情況及高等教育的目標，尋找教育的共通點，優勢互補；(2)相互參觀特色平臺(小學的學生科技創新平臺、創新課堂教學平臺，高校的國家、省部級科研平臺及科研實驗室、產品中試生產線等)，優化育人策略；(3)教師結對交流教學模式、創新科技課堂的建設理念，促進教學相長。

3.2 高校教師走進小學科學課堂

在新課改背景下，小學生除了認識科學本質、樹立科學思想以外，更應該崇尚科學知識，具備一定的處理實際問題、參與公共事務的能力。小學科學課程要按照立德樹人的要求，培養小學生的科學素養，為他們繼續學習和終身發展打好基礎。為推動小學生科學知識水平和創新水平的提升，加深小學科學教師與學生對科技前沿的了解，B小學聘請A高校理工學院多位博士作為其校外科技輔導員，讓高校的科研中堅力量走進小學科學課堂，講授各自所在科研領域的前沿知識。例如：甲博士分享了生活中常見的鋰離子電池的工作原理、應用場景、結構組件、發展現狀及問題，結合自身科研內容向小學生介紹了當前幾種主流的鋰離子電池正極材料的制備過程、性能指標。此外，通過科學知識告訴小學生為什么鋰離子電池會發生自燃、為什么一定時間后會失效、為什么不能隨意丟棄等問題。這不僅拓展了小學生的科技視野范圍，還強化了其安全和環保意識。乙博士將超疏水材料帶進小學生的科學課堂，讓學生將材料從水中拿出后觀察其是否被浸濕，并讓其猜想同種普通材料與超疏水材料的區別。此外，通過課件講授、視頻播放等方式豐富小學生對超疏水材料的了解，拓寬學生在該領域的知識面。A高校理工科教師走進B小學科學課堂，有效地激發了小學生對科學知識的學習熱情，提升了學生對科技前沿領域的了解深度，為學生在“雙減”政策下更愛學習課本以外的科學知識、更愛鉆研、更愛思考助力。

3.3 創新平臺及開放課堂建設相互借鑒

為充分了解小學科學教育的授課方式、學生動手能力、學生科技創新平臺建設情況及培養目標等問題，A高校理工學院教師走進B小學的開放互動科學課堂，參觀學生科技創新平臺。在此過程中，借鑒B小學科學開放互動課堂的教學理念、教學手段、教學流程，為在高校中更好地建設“提問-動手/討論-反饋”的創新課堂奠定基礎。B小學科學課程堅持以學生為中心、教師引導為輔的原則，鼓勵學生小組合作探索、主動實踐、開展學習活動。以小學科學五年級下冊課程“擺的研究”為例，課堂具體操作見表1。

表1 “擺的研究”的課堂教學流程及手段

在參觀B小學科技創新平臺的過程中，進一步了解小學的創新能力與學生的創新水平。B小學建設的科技創新平臺可以為學生提供良好的學習機會，提升其動腦、動手、討論交流和團隊合作的能力，為未來持續培養科技人才奠定基礎。例如：“智能機器人實驗室”可鍛煉小學生對各種機器人進行自主設計、簡單編程、零件組裝的能力；“創客中心”引導小學生研發遙控燈、小音響等常見生活產品；以船模、車模、飛機模型為基礎的“三模工作坊”助力小學生組裝、改進各類模型；在“科學實驗室”里，小學生可以動手進行葉脈書簽、手工香皂、水果電池等各種科學實驗。這些科技創新平臺可以充分地激發小學生的科學研究興趣，提升其動手能力和創新能力。A高校教師在此過程中也充分了解到現代小學生的科學素養和動手能力，為更好地定位人才培養起點提供了支撐。

4 建議

高校與小學黨支部共建工作，對小學科學教育課程的促進作用有如下幾點：(1)高校教師走進小學課堂，講授前沿的科技成果知識，讓小學生更能感受科技的進步與發展，體驗不一樣的科技課堂；(2)指導小學生的科學學習，讓他們更熱愛科學和生活；(3)小學生參觀大學實驗室、創新平臺等，從小培養科技興趣，樹立科技理想。此外，黨支部共建橋梁也可讓高校教師深入現代小學，充分了解基礎教育現狀，對高校科技教育起到推進作用。高校課堂教學的創新改革，可吸收小學科學教育的優點，增加學生與學生之間、學生與教師之間的交流互動。