構(gòu)建新時代科學教育新生態(tài)的區(qū)域?qū)嵺`

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2024.15.096

摘" 要" 基于構(gòu)建新時代科學教育新生態(tài)，從科學教育的價值內(nèi)涵理解、區(qū)域推進做好科學教育的創(chuàng)新舉措以及所取得的實踐成效等方面，闡述重慶市銅梁區(qū)在做好“科學教育加法”中的生動實踐，探索形成的科學教育新生態(tài)為區(qū)域推進科學教育發(fā)展作出良好示范。

關(guān)鍵詞" 中小學；科學教育；STEM教育；實驗教學；人工智

能；科學素養(yǎng)

中圖分類號：G639.2" " 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）15-00-04

0" 引言

科學教育作為培養(yǎng)創(chuàng)新人才的基石，也是能夠連接教育、科技、人才三位一體的重要橋梁，“如何準確把握科學教育的時代內(nèi)涵”隨之成為重要的新論題。2023年5月，《教育部等十八部門關(guān)于加強新時代中小學科學教育工作的意見》（以下簡稱《意見》）印發(fā)，站在新的時代起點，就加強中小學科學教育進行了全面系統(tǒng)的部署，明確中小學科學教育改革有效路徑的同時，強調(diào)了以學校主陣地和社會力量協(xié)同育人的重要作用[1]。這為在教育“雙減”中做好“科學教育加法”指明了方向，也為構(gòu)建科學教育新生態(tài)的區(qū)域?qū)嵺`提供了指導。

1" 中小學科學教育的價值

1.1" 科學的定義

《辭海》中關(guān)于科學的定義為：反映自然、社

會、思維等客觀規(guī)律的分科的知識體系[2]。科學的本質(zhì)是客觀的事實需要通過觀察和實驗等探究方式，才能弄清其內(nèi)在邏輯和規(guī)律。這種探究過程的思維和方式、態(tài)度以及能力的集合，就是科學，科學知識也因此具有暫時性、動態(tài)性的特征[3]。科學著重突出探究實踐活動，對科學知識也不是為了應用而學，而是通過觀察、測量、記錄、制作、調(diào)查、實驗等多種方式，在解決問題的具體實踐中完成知識的學習和素養(yǎng)的提升，并獲取認識、改造世界的重要工具和能力。

1.2" 科學教育的目的

義務教育科學領(lǐng)域課程標準對科學教育的目的有著明確要求：立足學生核心素養(yǎng)的發(fā)展，依據(jù)核心素養(yǎng)各學科學段的內(nèi)涵及特征，確定相應目標，培養(yǎng)形成適應個人終身發(fā)展和社會發(fā)展所需要的正確、正向的必備品格、價值觀、關(guān)鍵能力，包括科學觀念、科學思維、科學探究的態(tài)度與精神[4]。科學教育就是通過學習教育活動，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，讓他們具有解釋科學現(xiàn)象的素養(yǎng)，養(yǎng)成探索科學規(guī)律的思維和習慣，具備解決真實問題的科學能力。可見，中小學科學教育對學生全面發(fā)展和終身學習具有重要意義，這也是“培養(yǎng)什么人”之問最好的答案之一。

1.3" 新時代中小學科學教育的價值

隨著現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)時代、人工智能時代的接踵而至，科學教育的價值更加凸顯，時代的發(fā)展持續(xù)賦予科學教育更新的內(nèi)涵。面對競爭日益激烈的國際環(huán)境，新的時代背景下，黨和國家事業(yè)發(fā)展對于高素質(zhì)人才的需要讓加強和創(chuàng)新科技教育發(fā)展更為迫切。中小學科學教育以科學思維指導科學行為，提升跨學科實踐能力，通過學習活動實踐探究、檢驗思維成果并進一步優(yōu)化操作結(jié)論等，能極大地激發(fā)學生從小探索未知、崇尚科學、熱愛科學的興趣，是培養(yǎng)新時代高素質(zhì)科技創(chuàng)新人才的奠基期，對于建設教育強國、科技強國、人才強國具有不可替代的重要作用[5]。

2" 重慶市銅梁區(qū)科學教育加法的創(chuàng)新舉措與實

踐成效

2.1" 科學謀劃做好頂層設計，以機制保障統(tǒng)籌推進

科學教育

《意見》在科學系統(tǒng)做好頂層設計的同時，還提出要“全面強化工作部署、推進、監(jiān)測、指導，實現(xiàn)全鏈條閉環(huán)管理，提升科學教育實施效能”的具體要求[1]。為此，重慶市銅梁區(qū)結(jié)合實際，制定了《關(guān)于加強新時代中小學科學教育工作的實施方案》，明確全區(qū)加強新時代中小學科學教育工作的指導思想、基本原則、主要目標，并陸續(xù)出臺《關(guān)于開展STEM人工智能編程教育試點工作的通知》《關(guān)于進一步加強中小學實驗教學工作的實施意見》等系列具體實施文件，以校內(nèi)科學教育提質(zhì)、科學教師能力提升、科教育苗提質(zhì)三大重點行動任務的實施，指導、引領(lǐng)、推動全區(qū)科學教育工作的有效落實，實現(xiàn)創(chuàng)新、突破、發(fā)展。

近幾年，銅梁區(qū)加大對實驗、科技、人工智能等項目的投入，重點用于建設科學實驗室、智創(chuàng)空間、少年硅谷、數(shù)字化科技室，以及人工智能編程教育教具、學具配備，人工智能教育試點等項目。

2.2" 探索人工智能教育鏈，構(gòu)建新時代科學教育范式

銅梁區(qū)將人工智能教育作為推動教育、科技、人才“三位一體”統(tǒng)籌推進的重要抓手，制定印發(fā)人工智能教育發(fā)展規(guī)劃等指導文件，優(yōu)化布局教育資源，扎實推進STEM人工智能編程教育試點工作，確定各類試點學校50所，并建成銅梁巴中和銅梁一中等人工智能教育示范校，試點示范協(xié)同推進，全力打造人工智能教育的全新場景。全區(qū)通過理念重整、課程重構(gòu)、實踐重組，逐步構(gòu)建新時代中小學科學教育新范式。

2.2.1" 理念重整，用STEM教育理念賦能科學教育價值

1）培養(yǎng)提升教師科學素養(yǎng)。銅梁區(qū)通過與西南大學合作，連續(xù)三年組織300余名教師參加3D打印、圖形化編程、Python、開源硬件創(chuàng)意設計、機器人教學等專題培訓，每年組織人工智能教師參加NOC等項目競賽培訓，提升教師理論水平和實踐操作能力，著力打造一支理念先進、實操能力強的科學教育創(chuàng)新引領(lǐng)團隊。

2）STEM教育理念賦能。面向未來方向，緊跟時代步伐，圍繞科學、工程、技術(shù)、數(shù)學的融合聯(lián)系，夯實信息科技課、科學課、綜合實踐活動課、通用技術(shù)綜合性課程，聚焦跨學科綜合學習，提升科學教育的價值。通過創(chuàng)建區(qū)級STEM教育中心、系統(tǒng)設計實施STEM課程、組織專家深入學校一對一指導等，多措并舉，將SAEM要素融入科學教育，培養(yǎng)學生的跨學科思維，讓學生在解決真實問題的過程中養(yǎng)成勇于探索、積極進取的科學態(tài)度和創(chuàng)造精神。

2.2.2" 課程重構(gòu)，積極踐行項目式、跨學科多種學習方式

1）創(chuàng)設多樣化課程實施條件。基于試點學校校情，積極探索STEM教育環(huán)境建設、師資隊伍建設、課程開發(fā)、跨學科教育教學活動，打造學校實踐多樣態(tài)。銅梁區(qū)玉泉小學等多所學校建成數(shù)字化科技室，輻射引領(lǐng)全區(qū)科學教育課程特色化、智慧化；巴川中學高質(zhì)量、高規(guī)格打造創(chuàng)建的學校科創(chuàng)中心，圍繞數(shù)據(jù)、算法和算力三大技術(shù)基礎，開發(fā)機器人社團課程、數(shù)智農(nóng)場課程、VR教學課程等人工智能課程，探索基于STEM理念的跨學科課程開發(fā)；金砂小學形成普及型、興趣型、精英型STEM課程體系，通過三級設置對學生進行個性化、差異性的螺旋式升級培養(yǎng)，以適應不同學生的發(fā)展需求，促進學生全面發(fā)展。

2）推動教學方式新變革。將學科知識和實踐技能進行跨學科、綜合性運用，讓學生通過在解決問題的過程中體驗并養(yǎng)成開放性思維方式，促進教育方式和學習方式的轉(zhuǎn)變。

例如：銅梁區(qū)第一實驗小學開展的項目式STEM實踐課堂，將跨學科的知識運用到解決真實問題的場景中；巴川中學把PBL和STEM進行聯(lián)接，即將“PBL—STEM”項目面向全體學生，學科之間建立聯(lián)系和互動，分科課堂與綜合課堂并存，促進學習方式變革。

2.2.3" 實踐重組，在體驗科學探究樂趣中培養(yǎng)科學興趣

1）強化師資培養(yǎng)。成立銅梁區(qū)STEM教育專業(yè)指導委員會，指導和促進各學校的STEM教育研究和實踐。通過STEM教育培訓、研討會、推進會、公開課、比賽課、學術(shù)報告等形式，組織教師進行STEM課程教學的交流與研討，在實踐研究中提升教師的專業(yè)素養(yǎng)。每年通過高校等機構(gòu)組織STEM教育師資專項培訓60名STEM課程教師，整體提升教師專業(yè)水平。

2）豐富科學實踐。鼓勵學生參與研學旅行、科技競賽等科學實踐活動，親身體驗科學的魅力和樂趣，激發(fā)學習熱情和創(chuàng)新精神。每年舉行全區(qū)青少年科技節(jié)、青少年科技創(chuàng)新大賽、科技活動周，校級層面常態(tài)化開展科技節(jié)、創(chuàng)新節(jié)、生態(tài)環(huán)境節(jié)、知識產(chǎn)權(quán)節(jié)等。例如：巴川中學圍繞人文素養(yǎng)與科學素養(yǎng)的融合，研發(fā)并開設創(chuàng)造發(fā)明、科技制作、旅游地理、3D打印等校本課程，有效提升學生的綜合素養(yǎng)。

3）推進項目建設。積極尋求科技企業(yè)、科研機構(gòu)支持，做好“科學教育的加法”，以學校教育為主渠道，協(xié)同匯聚全社會的力量，建成玉泉小學STEM教育空間以及銅梁一中地理創(chuàng)客活動基地、技術(shù)創(chuàng)新實驗室、活動社團等學習空間，多所學校陸續(xù)建設一批航模實驗室、機器人實驗室等科創(chuàng)課程基地和學校STEM教育空間。

2.3" 推進數(shù)字化賦能實驗教學，彰顯科學教育新特色

自教育部啟動實施國家教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動以來，隨著教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展和智能化升級進程的推進，中小學科學教育的數(shù)字化轉(zhuǎn)型成為必然。為此，銅梁區(qū)教委以提升全區(qū)中小學生科學素養(yǎng)為目標，以推進實驗教學創(chuàng)新改革為重點，實施數(shù)字管理，尋求創(chuàng)新發(fā)展，充分把握教育數(shù)字化發(fā)展給傳統(tǒng)實驗教學變革帶來的新機遇，積極改善實驗教學條件，多所學校建成理化生數(shù)字化實驗室，使用數(shù)字化實驗器材，推進數(shù)字化管理，形成全區(qū)實驗教學新格局新態(tài)勢。

2.3.1" 升級實驗教學條件，滿足科學教育發(fā)展需求

由區(qū)教委統(tǒng)一把舵、制定規(guī)劃，通過實施實驗室改造升級工程，將人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)新設備與傳統(tǒng)實驗室融合，以滿足學生進行個性化、多樣化實驗和探究性、創(chuàng)新性、綜合性實驗的發(fā)展需求。全區(qū)中小學實現(xiàn)危化品智能管理柜全覆蓋，實行統(tǒng)一規(guī)范的行業(yè)標準和監(jiān)管機制，有效保障師生健康和校園安全。

2.3.2" 推進數(shù)字化管理，破解實驗教學評價難題

建設區(qū)級實驗教學管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對全區(qū)中小學所有實驗教學點進行實驗教學過程實時在線監(jiān)測和數(shù)據(jù)管理。目前，打開銅梁區(qū)智慧教育云平臺，點擊“實驗教學數(shù)字化管理中心”模塊，透過屏幕，全區(qū)所有實驗室的教學場景一覽無余，后臺數(shù)據(jù)自動生成、實時更新、一鍵導出，管理運行科學、規(guī)范、精準、高效，實現(xiàn)全區(qū)實驗教學云端管理、一屏智控。

1）學生實驗能力評價問題。系統(tǒng)及時上傳存檔學生實驗手冊、實驗報告和教師實驗教學記錄等，納入學生綜合素質(zhì)評價。

2）教師實驗教學能力評價：將實驗室建設、實驗教學開展和教學質(zhì)量等方面的內(nèi)容納入實驗教師評價，合理核定實驗教師實驗教學任務并納入績效考核；建立實驗教學質(zhì)量評價機制，強化教師實驗能力的過程性考核，將教師組織實驗操作的技能納入辦學質(zhì)量評價。

3）實驗教學常規(guī)督導評價問題：將各中小學積極推進實驗教學管理系統(tǒng)常態(tài)化使用情況數(shù)據(jù)、系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)作為督導評估依據(jù)，確保實驗課程開齊、開足、開好，為教育決策提供參考。

2.4" 名師引領(lǐng)，社團融合

2.4.1" 名師工作坊專業(yè)引領(lǐng)

通過“1+N”（即1位名師帶多位教師）的方式組建集教學、培訓、科研、管理等職能為一體的名師工作坊，組建研訓共同體。結(jié)合“科學教育加法”，開設小學科學名師特色工作坊、中學物理名師特色工作坊，以名師為引領(lǐng)，指導教師依照教學內(nèi)容要求，編寫特色科技課程校本教材，有效地促進區(qū)內(nèi)教師隊伍高質(zhì)量發(fā)展和科學教育教學提質(zhì)

增效。

2.4.2" 將科學課與社團融合

支持有條件的學校鼓勵學生參加各種興趣社團，常態(tài)化組織開展科技體驗室等實驗基地、機器人創(chuàng)新實驗室、3D打印、航模等各類社團科學實踐活動。

2.5" 以賽促練助推發(fā)展，構(gòu)建科學教育新生態(tài)

在著力推進人工智能、實驗教學特色發(fā)展的同時，注重科學教育與校園文化的結(jié)合，在全區(qū)中小學營造良好的科學氛圍，構(gòu)建科學教育新生態(tài)，讓師生在潛移默化中受到科學精神的熏陶，創(chuàng)新能力、實踐能力、團隊精神得到顯著提升，各種科學賽事屢獲佳績。僅2023年，全區(qū)學生參加全國人工智能白名單競賽12項，獲冠軍5項、國家級獎49人

次；參加青少年科技創(chuàng)新大賽、科技模型大賽、全國師生信息素養(yǎng)提升實踐活動、中小學生科技節(jié)“小科學家、小發(fā)明家、科技小能手”評選活動等科學賽事20余項，獲國家級獎136人次、市級獎525人次；在重慶市第六屆中小學實驗教學說課暨創(chuàng)新實驗操作活動中，15節(jié)課例獲市級獎，其中，巴川小學教師案例《創(chuàng)新實驗探變化 發(fā)展素養(yǎng)促思維——產(chǎn)生氣體的變化》，作為重慶市唯一的小學科學案例在第九屆全國中小學實驗教學說課活動中進行現(xiàn)場展示；在2023年國家基礎教育精品課遴選活動中喜獲佳績，獲評部級實驗教學精品課7節(jié)，居全市第一。

2023年，銅梁區(qū)高規(guī)格承辦由重慶市委宣傳部等七部門聯(lián)合舉辦的重慶市第二屆人工智能機器人編程大賽開幕式暨渝西片區(qū)選拔賽。

近幾年，銅梁全區(qū)獲科技創(chuàng)新市長獎4項，市長獎提名獎2項，巴川中學成功入選“全國中小學人工智能教育基地”，銅梁區(qū)實驗一小入選首批“全國中小學科學教育實驗校”。

3" 結(jié)束語

在推進中小學科學教育發(fā)展的進程中，重慶市銅梁區(qū)秉承“開辟科學教育新賽道、構(gòu)建科學教育新生態(tài)”的理念，積極探索基于數(shù)字技術(shù)的科學教育和創(chuàng)新人才培養(yǎng)的新機制、新模式，營造全區(qū)統(tǒng)籌、全員參與、協(xié)同推進科普教育的良好局面，形成具有辨識度的銅梁區(qū)科學教育新生態(tài)，為推動科學教育發(fā)展提供了借鑒和參考。未來，銅梁區(qū)將堅持以《意見》為指導，統(tǒng)籌謀劃，持續(xù)細化優(yōu)化中小學科學教育的教材編訂、教法改革、課程設置、師資培養(yǎng)以及調(diào)動社會力量協(xié)同機制等具體工作舉措，立足本土做好“科學教育加法”的創(chuàng)新實踐，以中小學科學教育高質(zhì)量發(fā)展助力全區(qū)基礎教育高質(zhì)量發(fā)展。

4" 參考文獻

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作者簡介：劉娟，重慶市教育信息技術(shù)與裝備中心辦公室副主任，中級教師；趙雪彬，通信作者，重慶市教育信息技術(shù)與裝備中心條件裝備部副主任，高級實驗師；李興祿，重慶市銅梁區(qū)教育技術(shù)裝備中心主任，高級教師；楊偉，中級教師。