北師大實驗中學：構(gòu)建立體多維的學校科學教育體系

李曉輝

摘要北京師范大學附屬實驗中學秉承學校科學教育傳統(tǒng)優(yōu)勢，不斷拓展科學教育邊界，著力構(gòu)建立體多維的學校科學教育體系。一是宣揚科學家精神和科學精神，引導學生強化責任擔當，樹立遠大理想；二是兼顧科學教育面向全體和培養(yǎng)英才的雙重屬性，構(gòu)建多層次科學教育課程圖譜，推動大中小學科學教育一體化；三是營造崇尚科學的良好氛圍，拓展學生科學創(chuàng)新實踐平臺和空間，為科學英才學生創(chuàng)設(shè)綠色發(fā)展通道；四是強化科學教育師資隊伍建設(shè)和多主體協(xié)同育人機制建設(shè)，為科學教育高質(zhì)量實施提供堅實保障。

關(guān)鍵詞 科學教育；科學課程；科學英才；科學家精神；科學素養(yǎng)；科學精神

中圖分類號G63

文獻標識碼B

文章編號1002-2384（2023）06-0019-04

基礎(chǔ)教育階段的科學教育肩負培養(yǎng)青少年科學興趣、樹立科學志向的重要使命，對人才成長具有奠基性作用。做好科學教育加法，全面提升學生科學素養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)科技創(chuàng)新人才，是新時代學校教育高質(zhì)量發(fā)展的應(yīng)有之義，也是學校應(yīng)該履行的社會責任。北京師范大學附屬實驗中學（以下簡稱“北師大實驗中學”）自建校就開設(shè)科學課程，百余年來始終堅持“教育報國”的思想，不斷拓展科學教育邊界，探索構(gòu)建立體多維的科學教育體系。近年來，學校采取多種行動優(yōu)化科學教育實施，著力發(fā)展學生的創(chuàng)新意識、科學精神和實踐能力，致力于培養(yǎng)能夠在未來攻堅克難、闖蕩科學“無人區(qū)”的科技人才后備軍，在此過程中積累了豐富的科學教育實踐經(jīng)驗，取得了豐碩的教育成果。

一、厚植家國情懷，引導青少年樹立科學之志

學校開展科學教育，首先要引導學生堅定理想信念，厚植家國情懷，強化社會擔當。我校在科學教育中注重弘揚科學家精神和科學精神，引領(lǐng)學生增強做中國人的志氣、骨氣、底氣，從而樹立為國家高水平科技自立自強、實現(xiàn)民族偉大復興而奮斗的遠大理想。

1. 讓科學家精神走進校園

科學家精神既是對科學事業(yè)的執(zhí)著與忠誠，也是對國家和人民的奉獻與熱愛，是科技工作者在長期科學實踐中積累的中華民族的寶貴精神財富。北師大實驗中學通過開展科學家進校園活動，邀請航天英雄、各領(lǐng)域院士和頂尖科學家等走進學校，以面對面的講座、訪談等交流方式讓學生近距離接觸科學家，切身感受他們的愛國、創(chuàng)新、求實、奉獻、協(xié)同、育人精神，同時引導學生從科學家前輩的成長歷程和研究經(jīng)歷中，看到平時課堂所學科學知識在未來廣闊空間的應(yīng)用，深刻理解關(guān)鍵核心技術(shù)創(chuàng)新對推動國家高質(zhì)量發(fā)展、保障國家安全的重大意義，從而激發(fā)學生的科學學習興趣，以樹立未來投身科學、為國奉獻的人生理想。

2. 以科學精神打造學習文化

科學精神是中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)的組成部分，對學生健全人格的塑造和學習能力的培養(yǎng)起著重要作用，是全面提升學生科學素養(yǎng)的原動力和精神基礎(chǔ)，也是學校科學教育的靈魂。中小學校培育熱愛科學的青少年科技人才后備軍，重點要在課堂教學等學習活動中不斷培養(yǎng)學生的理性思維、批判精神和探究能力，要創(chuàng)造機會讓學生在學習和實踐中發(fā)展創(chuàng)新意識、科學精神和實踐能力。我校在課堂教學中注重引導學生多角度思考問題，鼓勵學生大膽質(zhì)疑，培養(yǎng)學生思維的開放性和創(chuàng)新性，同時注意在學習、考試中創(chuàng)設(shè)真實情境，讓學生認識現(xiàn)在所學與未來應(yīng)用的緊密聯(lián)系，從“學科學”到“愛科學”再到“做科學”，以此激勵越來越多的學生將個人發(fā)展轉(zhuǎn)向科學之路，立志用智慧創(chuàng)造未來。

3. 助力學生將科學興趣升級為科研志向

自主發(fā)展是學生內(nèi)在成長的客觀需要和必然要求。我校注重激發(fā)學生科學興趣并支持學生開展科學探究，促進學生在其感興趣、有潛力的科學技術(shù)領(lǐng)域自主發(fā)展。學校利用多種方式實現(xiàn)雙向人才識別，一方面主動發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)在科學學科上具有創(chuàng)新潛質(zhì)的學生，另一方面全力支持幫助對科學感興趣的學生自我判斷并實現(xiàn)自主成長。我們根據(jù)高中生不同階段的發(fā)展需求，著力打造科學學業(yè)指導內(nèi)容體系并創(chuàng)新指導途徑，借助數(shù)字校園的“導師制管理平臺”實現(xiàn)師生雙向選擇，來自校內(nèi)不同學科、不同崗位的導師能夠為學生提供多學科、綜合化、立體化的學習指導和督導，以此構(gòu)建符合高中生成長規(guī)律和發(fā)展需要的科學學習指導體系，引導學生將科學興趣轉(zhuǎn)化為科研志向。

二、兼顧全面性和特殊性，完善科學教育課程供給

科學課程是學校開展科學教育的主渠道和主陣地。中小學校優(yōu)化科學教育課程供給，一方面要面向全體學生傳授科學探究方法，培育科學精神和創(chuàng)新實踐能力，全面提升學生科學素養(yǎng)，使學生成為具備科學素養(yǎng)的高素質(zhì)的國家建設(shè)者；另一方面要切實發(fā)揮科學教育在國家戰(zhàn)略中的重要價值，重視科學英才的早發(fā)現(xiàn)、早培養(yǎng)，積極探索科學英才大中小學校一體化培育方案，為科學英才的早期識別和持續(xù)發(fā)展提供多樣化、可選擇的課程支持，讓科學英才的發(fā)掘與培養(yǎng)在基礎(chǔ)教育階段有效落地。

1. 構(gòu)建“基礎(chǔ)必修+興趣選修+發(fā)展專修”科學教育課程圖譜

北師大實驗中學在理科英才學生培養(yǎng)和科技創(chuàng)新教育方面具有傳統(tǒng)優(yōu)勢，曾經(jīng)承辦十屆教育部“全國理科實驗班”，多年持續(xù)開展基礎(chǔ)學科拔尖人才實驗教育工作，積累了豐厚的經(jīng)驗。面對新的戰(zhàn)略背景和時代命題，學校在此基礎(chǔ)上以“提高科學素養(yǎng)，培育創(chuàng)新能力”為核心，進一步構(gòu)建完善“基礎(chǔ)必修+興趣選修+發(fā)展專修”科學教育課程圖譜（見表1）。這一課程體系既保證全體學生得到充分良好的科學素養(yǎng)培育，又讓有科學興趣和天賦的孩子能夠深入探索、發(fā)掘潛能、樹立志向，通過為其提供具有挑戰(zhàn)性的專業(yè)化課程，助力科學英才學生發(fā)展天賦、拓展特長，從而滿足他們從青少年學生成長為有為科學家的發(fā)展需求。

2. 推動科學英才大中小學校培育一體化

我校充分認識科學英才培養(yǎng)在國家戰(zhàn)略中的重要地位，確立了為國家科技創(chuàng)新發(fā)展和國家安全服務(wù)的科學英才培養(yǎng)目標，持續(xù)探索科學英才大中小學校一體化培育方案，建立科學英才學生貫通培養(yǎng)機制，為他們提供清晰的發(fā)展路徑和系統(tǒng)的成長支持，實現(xiàn)科學英才的精準高效培養(yǎng)。

在小學階段，學校利用課后服務(wù)時間在集團內(nèi)小學開設(shè)“數(shù)理思維”“人工智能”“科學實踐”等科學拓展類課程，旨在激發(fā)小學生對科學世界的好奇心和探求欲，同時為科學英才學生的早發(fā)現(xiàn)提供可能。在中學階段，學校的“丘成桐少年班”“貫通班”等為不同類型的科學英才學生提供與之相適應(yīng)的貫通培養(yǎng)方案，做到精準化培育。我校中學階段的科學英才學生貫通培養(yǎng)打破課內(nèi)外及學段壁壘，在初中階段利用課后服務(wù)和周末等時間開展彈性教學；在高中階段與大學、科研機構(gòu)合作，多學段有機銜接結(jié)合，在中學生中開展科學研究實踐活動，激發(fā)具有科技創(chuàng)新潛質(zhì)的學生樹立科學志向，讓他們有機會盡早進入“科學家培養(yǎng)體系”，開始像科學家一樣的探索生活。

有別于傳統(tǒng)課堂學習形態(tài)，學校集合多方力量為科學英才學生提供不同類型的科研實踐課程。這些課程大多是由科學英才學生自主選擇，由校內(nèi)教師指導、校外專家引領(lǐng)、高年級學長當榜樣，共同協(xié)力培養(yǎng)優(yōu)秀科技人才后備力量。在科研實踐課程中，我們通過學長分享和項目體驗，帶領(lǐng)學生充分了解中學生科研計劃及其宗旨、目的和基本要求；通過專家講座和實驗室體驗，激發(fā)學生的科研興趣，幫助學生養(yǎng)成積極的科學認識觀；通過生涯探索和親歷研究全程，引領(lǐng)學生進行更寬泛和深入的自我探索，在此過程中引導學生對科學研究形成較為清晰穩(wěn)定的初步意向，發(fā)展高階思維能力，為科學英才學生持續(xù)發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。

三、營造崇尚科學的氛圍，拓展科學創(chuàng)新實踐時空

良好的校園文化氛圍是一種積極的力量，對學生健康成長發(fā)展影響巨大。我校重視營造濃厚的科學教育氛圍，不斷拓展學生開展科學創(chuàng)新實踐的平臺和空間，為有科研志趣的學生創(chuàng)設(shè)綠色發(fā)展通道，助力學生在多樣化實踐中發(fā)展創(chuàng)造性思維和能力，進入科研專業(yè)發(fā)展的快車道。

1. 營造沉浸式科學教育校園氛圍

科學教育成為校園生活常態(tài)，可以有效持續(xù)激發(fā)、強化莘莘學子對科學的熱愛，乃至培養(yǎng)他們獻身科學事業(yè)的使命感和責任感。北師大實驗中學以提升學生科學素質(zhì)為目標，連續(xù)多年舉辦科技與人文節(jié)等全校性科學教育活動，把科技前沿互動展覽請進校園，與學生綜合實踐活動、學生科技社團活動打通融合，做到“班班有活動，師生都參與”，讓師生足不出校即可深入了解大國重器等背后的前沿科學知識，觀看體驗互動展覽，切實感受科學的無窮魅力，提升參與科學實踐的動力和能力，從而將現(xiàn)在與未來緊密相連。

學校重視校園基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與科學教育的深度鏈接。除68個學科實驗室外，學校還因地制宜地利用教學樓走廊、花園和校內(nèi)設(shè)施打造精致且實用的科學教育景觀，如結(jié)合丘陵、濕地等主題，用動物標本和植物搭配布置部分公共區(qū)域，校內(nèi)熱力站遺留的交換管道被打造成兼具科學教育和展示功能的工業(yè)風雕塑作品等，潤物細無聲地讓科學精神深入人心。我們還對校內(nèi)花園進行精提升、微改造，收集雨水和空調(diào)冷凝水，使其通過人力互動提水系統(tǒng)進入跌水池和濕地凈化箱，進而打造雨水花園，展示可持續(xù)的城市水循環(huán)系統(tǒng)樣態(tài)。雨水花園雖小，但圍繞學校育人理念傳遞著人與自然和諧相處的價值觀，引領(lǐng)學生在校園尋找生命的氣息和生活的智慧。

2. 創(chuàng)設(shè)多樣化科學英才綠色發(fā)展通道

北師大實驗中學長期以來努力為在科技創(chuàng)新方面有興趣、有天賦的學生搭建廣闊的科學實踐平臺，提供豐富多元的科學教育機會和資源，以進一步發(fā)現(xiàn)和培育具有科學家潛質(zhì)的學生。

一方面，學校通過科技社團為學生提供個性化的科學素養(yǎng)發(fā)展平臺。我校自2005年起成立青少年科技與人文研究院，到目前已形成“興趣小組-學生社團-校級團隊”的科學教育金字塔式組織結(jié)構(gòu)，對不同類型和需求的學生實施分層組織培養(yǎng)，極大地調(diào)動了學生參與科學實踐的積極性。特別是覆蓋科學研究和工程設(shè)計等多個領(lǐng)域的7支校級科技團隊，在校內(nèi)專業(yè)教師和校外權(quán)威專家的聯(lián)合指導下，一批專業(yè)興趣濃厚、科學素養(yǎng)較高的學生在這里得到了更扎實快速的成長。

另一方面，科技競賽作為非正式科學教育活動，也是科學英才學生的有效選拔及培養(yǎng)手段。在有關(guān)部門的指導下，我校鼓勵有條件的學生參加各級各類科技競賽活動。這些學生通過精細完備的賽事設(shè)置、規(guī)范合理的規(guī)則流程和科學嚴謹?shù)脑u審機制，與來自全國乃至世界各地的志趣相投的優(yōu)秀學生比拼、合作與交流，向世界頂尖科學家展示自己的研究工作和成果。科技競賽活動不但展現(xiàn)了學校科學教育的突出成就，更為成長中的科學英才學生建立了信心，形成特殊的綠色發(fā)展通道，極大地推動他們積極獻身科技事業(yè)。

此外，學校分學科領(lǐng)域建立一系列科學探索類社團，形成完備的科學教育學生梯隊。這些以高年級學長為核心的科普社團，針對各自感興趣的科技內(nèi)容查閱資料、組織活動，并通過微信公眾號宣傳領(lǐng)域新興前沿，解讀熱點話題，分享賽事經(jīng)歷，在學校內(nèi)以多種形式開展科普活動，形成學生間的良性互促。學校還鼓勵學生積極參加科技創(chuàng)新公益活動課程，引導學生主動發(fā)現(xiàn)社會中存在的真實問題，并嘗試通過科學探究活動改進社會、服務(wù)社會。

四、加強多主體協(xié)同，建設(shè)科學教育支持體系

要推動學校科學教育高質(zhì)量發(fā)展，還需要完善相關(guān)支持體系建設(shè)。對內(nèi)，我們大力提升科學教師專業(yè)能力素養(yǎng)，優(yōu)化科學教育師資隊伍，從源頭保障學校科學教育實施質(zhì)量；對外，我們重點加強多主體協(xié)同育人，探索校內(nèi)外結(jié)合的科學教育模式，共同推動學校科學教育創(chuàng)新發(fā)展。

1. 優(yōu)化科學教育師資隊伍建設(shè)

科學教師是支撐學校科學教育良性可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵角色，優(yōu)秀的科學教師不僅能夠在專業(yè)上給予學生指導，更能從價值追求和專業(yè)發(fā)展的角度對學生起到引領(lǐng)作用。我校重視培養(yǎng)科學教師的使命感和責任感，引導教師將立德樹人的教育根本任務(wù)與科學教育緊密相連，使教師在培養(yǎng)學生科技創(chuàng)新能力的同時，能夠引導學生深刻理解科技創(chuàng)新對國家發(fā)展、提高國際競爭力的重要作用，從而樹立科技報國的志向。

學校著力健全科學教師培養(yǎng)體系和優(yōu)化科學教師在職培訓，建立科學教師教學支持體系，為不同教師定制適合他們的專業(yè)發(fā)展方向，通過提供指導、創(chuàng)設(shè)條件，鼓勵、引導、推動教師成長為相應(yīng)領(lǐng)域的專家，教師自身的成長發(fā)展也會給學生帶來激勵和影響。學校探索社會力量參與科學教師培養(yǎng)的可能途徑，鼓勵科學教師繼續(xù)進修相關(guān)學科的學歷課程和非學歷課程。此外，學校還拓展科學教育師資遴選途徑，積極吸納科技界優(yōu)秀人才進入學校科學教育師資隊伍。

2. 強化多主體協(xié)同育人機制建設(shè)

將社會和家庭力量納入學校科學教育體系，建立以學校為主體，社會、家庭共同參與的多方協(xié)同促進的科學教育機制，形成共育合力，是拓展學校科學教育邊界的有效方式。我校重視校外科學教育資源的開發(fā)、利用與建設(shè)，致力于構(gòu)建開放、長效、系統(tǒng)的科學教育平臺，以多渠道、多維度、多元化的方式開展科學教育，形成科教融合、家校社協(xié)同的科學教育育人機制。

學校聯(lián)合博物館、科技館、科研院所及科技企業(yè)等共同開發(fā)科學教育課程、活動和平臺，建立校外科學教育基地，常態(tài)化開展校外科學參觀考察實踐活動，讓學生走進科學天地，走近科學家，體驗感受科學的價值與魅力，施展自己的科學創(chuàng)新潛能。例如：我校依托徐霞客研究會創(chuàng)設(shè)“徐霞客綜合實踐課程”，與有關(guān)專家合作建立長效活動機制，引導學生在真正的科學研究中感受化學、生物、地理、歷史等多學科的融合，并在具體的主題實踐探究中學習發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，親歷科學研究的全過程。此外，學校還努力挖掘、充分利用來自科技界的家長和校友資源，多渠道吸納專業(yè)力量參與、支持科學教育的開展，有效提升學校科學教育質(zhì)量。

經(jīng)過多年探索和深耕，北師大實驗中學科學教育成果豐碩。學校平均每年有500余名學生活躍于各級各類科技活動和賽事，多人次獲得國家級和省級獎項，近年來更榮獲國際科學與工程學大賽獎項4項，培養(yǎng)了3位“明天小小科學家”稱號獲得者和13位北京市科技創(chuàng)新市長獎獲得者。2022年，北師大實驗中學與世界頂尖科學家協(xié)會和國內(nèi)12所中學共同發(fā)起成立“頂科協(xié)”世界頂尖中學聯(lián)盟，未來將致力于為更多青少年接觸科學前沿、探索科學未知提供更廣闊的平臺。

（編輯 黃子珂）