“三階三創(chuàng)”科學(xué)教育課程構(gòu)建創(chuàng)新人才培養(yǎng)生態(tài)

2023年5月，教育部等十八部門聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于加強新時代中小學(xué)科學(xué)教育工作的意見》，對做好科學(xué)教育在完善課程體系、改進教學(xué)方法、組織優(yōu)質(zhì)資源、加強隊伍建設(shè)等方面給出了指導(dǎo)意見。東莞市松山湖實驗中學(xué)地處粵港澳大灣區(qū)腹地，積極響應(yīng)《粵港澳大灣區(qū)發(fā)展規(guī)劃綱要》提出的“打造教育和人才高地”戰(zhàn)略部署，依托松山湖科學(xué)城創(chuàng)新資源集聚的優(yōu)勢，構(gòu)建“三階三創(chuàng)”科學(xué)教育課程體系，通過“創(chuàng)意萌發(fā)一創(chuàng)新實踐一創(chuàng)造落地”三層次課程群聚焦培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新、創(chuàng)作、創(chuàng)業(yè)能力，形成立體化培養(yǎng)創(chuàng)新人才的“松實路徑”，讓科學(xué)教育成為學(xué)生核心素養(yǎng)生長的沃土。

“三階三創(chuàng)”科學(xué)教育課程體系立足義務(wù)教育對人才培養(yǎng)的要求，以“大科學(xué)教育”觀念在學(xué)校層面進行課程整合，提升學(xué)校科學(xué)課程的縱向連貫性和橫向整合性，強調(diào)科學(xué)教育的基礎(chǔ)性、全面性和綜合性，突破學(xué)科邊界，實現(xiàn)跨學(xué)科融合，有效整合社會資源、課題研究、校園活動、綜合實踐以及校本課程等多維資源，構(gòu)建協(xié)同育人的整體性教育課程體系（如右圖所示）。“三階三創(chuàng)”科學(xué)教育課程體系通過課程群集合的方式，采用目標(biāo)結(jié)構(gòu)歸一化框架將科學(xué)教育目標(biāo)整合為科學(xué)精神、科學(xué)知識、科學(xué)思維和科學(xué)能力四個維度，聚焦學(xué)校“創(chuàng)造教育”特色，將教育目標(biāo)的各個組成部分按照歸一化的規(guī)則建成相對統(tǒng)一、穩(wěn)定的聯(lián)系和結(jié)構(gòu)，使其系統(tǒng)化、層次化，以做到綱舉目張（祝智庭、陳維維，2025）。

一、創(chuàng)意萌發(fā)課程群賦能思維創(chuàng)新力

創(chuàng)意萌發(fā)課程群注重全面性、啟發(fā)性，旨在通過不同場域的科學(xué)知識與技能學(xué)習(xí)，面向全體學(xué)生拓寬科學(xué)概念、科學(xué)研究方法、科學(xué)技術(shù)的認知域，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)、求索的科學(xué)態(tài)度，筑牢創(chuàng)新能力的“思維地基”，為創(chuàng)新人才的培養(yǎng)提供創(chuàng)新思維萌發(fā)的沃土。課程群包括校本化的國家課程、創(chuàng)新思維訓(xùn)練課程、科學(xué)素養(yǎng)講堂課程、館企科技體驗課程等。

1.科學(xué)素養(yǎng)講堂課程樹榜樣

高質(zhì)量科學(xué)教育體系的建立，依賴于多元主體的參與，需要多元主體形成合力，協(xié)同推進科學(xué)教育質(zhì)量的提升（王碧梅、劉繼紅等，2025）。學(xué)校每學(xué)期引進院士、科學(xué)家、研究員開展“科技改變生活”“科學(xué)、科技強國”系列主題講座，拓展人工智能、生物工程、材料科學(xué)、物理科學(xué)、生命科學(xué)、化學(xué)科技、飲食科學(xué)、運動科學(xué)等領(lǐng)域的科學(xué)知識、科學(xué)方法與強國意識，讓學(xué)生與科研工作者近距離接觸，樹立創(chuàng)新人才為中華之崛起而讀書的生涯榜樣。

2.校本化的國家課程牢根基

學(xué)校積極探索國家課程校本化工作，編制校本學(xué)歷案，打造走進深度學(xué)習(xí)的智慧課堂，利用虛擬實驗室輔助設(shè)計與實驗、借助人工智能輔助表達交流、傳感器量化測定實驗數(shù)據(jù)、智慧筆復(fù)現(xiàn)思維過程、AI融合深度求索學(xué)習(xí)等互動手段，實現(xiàn)“前認知暴露一科學(xué)思維下沉一創(chuàng)新思維上浮”的深度學(xué)習(xí)課堂樣態(tài)，牢固創(chuàng)新人才思維培養(yǎng)的根基。

3.創(chuàng)新思維訓(xùn)練課程強應(yīng)用

課程采用頭腦風(fēng)暴、項目式學(xué)習(xí)、無領(lǐng)導(dǎo)小組討論、構(gòu)建思維導(dǎo)圖等方式，引導(dǎo)學(xué)生開展“提出問題一做出假設(shè)—設(shè)計方案—驗證假設(shè)—創(chuàng)新遷移—提出主張”的思維訓(xùn)練，形成基于真實生活問題解決的創(chuàng)意金點子設(shè)計方案，加強創(chuàng)新人才生活應(yīng)用的意識。

4.館企科技體驗課程拓視野

學(xué)校充分發(fā)揮松山湖區(qū)域優(yōu)勢，統(tǒng)籌校外科普教育資源，邀請材料實驗室、東莞市林業(yè)局、松山湖自然資源局、松山湖林業(yè)局、東莞市科學(xué)館、東莞市博物館、東莞海麗化學(xué)材料有限公司等20家單位、企業(yè)，定期在校園開展昆蟲展、爬行動物展、科學(xué)實驗秀、科學(xué)互動實驗、激光切割、3D打印、無人機駕駛、車模航模駕駛、地震虛擬逃離等現(xiàn)場體驗課程，在創(chuàng)新人才培養(yǎng)上開拓學(xué)生的博物視野。

二、創(chuàng)新實踐課程群賦能實踐創(chuàng)作力

創(chuàng)新實踐課程群旨在通過項目攻堅，面向全體學(xué)生培養(yǎng)關(guān)鍵的科學(xué)探究實踐的能力，面向全體學(xué)生不同需求培養(yǎng)選修學(xué)習(xí)領(lǐng)域的創(chuàng)作能力，實現(xiàn)創(chuàng)新能力的“思維成長”，為創(chuàng)新人才的培養(yǎng)提供思維物化的平臺。課程群包括小課題研究課程、玩轉(zhuǎn)科學(xué)創(chuàng)作課程、創(chuàng)客教育課程等。

1.走進企業(yè)調(diào)研課程析社會

課程構(gòu)建“家校社”科學(xué)教育聯(lián)合體，建立“學(xué)校主導(dǎo)一社會支持—家庭參與”的三層協(xié)作機制，實行“教師 + 導(dǎo)師”雙師育人模式，通過“調(diào)查研究法學(xué)習(xí)—企業(yè)與研究院文化解讀一核心科學(xué)科技發(fā)展史與應(yīng)用分析一小組設(shè)計調(diào)研方案一實地考察與訪問調(diào)查一科學(xué)與技術(shù)學(xué)習(xí)歸納成果交流一答辯與撰寫調(diào)研成果匯報”的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)創(chuàng)新人才直面真實社會對科學(xué)知識、科學(xué)思維、科學(xué)技能的應(yīng)用與專利轉(zhuǎn)化的分析能力。

“三階三創(chuàng)”科學(xué)教育課程體系圖

2.小課題研究性課程解問題

課程著眼于培養(yǎng)學(xué)生在真實情境中解決問題的能力，學(xué)校邀請了松山湖一批科技工作者為導(dǎo)師，為學(xué)生搭建“在科學(xué)家身邊成長”的平臺，使學(xué)生在科學(xué)家的指導(dǎo)下體驗真實、完整的科學(xué)探究經(jīng)歷，以自主選題、導(dǎo)師指導(dǎo)、小組合作的形式，學(xué)生分組完成“從問題到方案”的完整研究過程：觀察分析—文獻研究—發(fā)現(xiàn)問題—提出問題—做出假設(shè)—實驗設(shè)計或方案設(shè)計一開展實驗研究、調(diào)查研究或項目制作一收集數(shù)據(jù)或資料—整理證據(jù)得出結(jié)果一分析結(jié)果得出結(jié)論—梳理過程撰寫方案。學(xué)生運用科學(xué)知識與技能，像科學(xué)家思考一樣，經(jīng)歷問題解決的過程，在問題解決中培養(yǎng)獲取證據(jù)、對比分析、批判質(zhì)疑、方案設(shè)計、實踐探究、表達交流等全方位的能力。

3.玩轉(zhuǎn)科學(xué)創(chuàng)作課程強實踐

課程以走班選修的方式，供學(xué)生自主選擇科學(xué)創(chuàng)作類校本課程，綜合應(yīng)用科學(xué)、藝術(shù)、文學(xué)、工程多學(xué)科知識、思維方法、技術(shù)進行創(chuàng)新思維的物化創(chuàng)作。以生物學(xué)為主學(xué)科的課程有中草藥香囊制作、手工皂創(chuàng)作、助眠香薰蠟創(chuàng)作、主題式藝術(shù)壓花貼花創(chuàng)作、智能交互盆栽創(chuàng)作、養(yǎng)生花茶制作、發(fā)酵食品創(chuàng)作等。以物理學(xué)為主學(xué)科的課程有水火箭制作、電子產(chǎn)品制作、基于聲學(xué)的演奏工具創(chuàng)作、藝術(shù)蠟花創(chuàng)作等。以化學(xué)為主學(xué)科的課程圍繞“金、木、水、火、土”五個維度開展基于化學(xué)反應(yīng)原理的作品創(chuàng)作。以信息技術(shù)為主學(xué)科的課程有基于開源軟硬件的創(chuàng)意智造Python編程、 C++ 編程等。學(xué)生在創(chuàng)意物化的過程中，深刻理解科學(xué)精神、科學(xué)原理，科學(xué)思維與工程思維，通過作品的創(chuàng)作過程與展示外顯化，提升創(chuàng)新人才的實踐能力。

三、創(chuàng)造落地課程群賦能項目創(chuàng)業(yè)力

創(chuàng)造落地課程群以科技創(chuàng)新大賽、科技特長生、機器人大賽、校園義賣活動等項目為出口，通過選修課程、社團活動、創(chuàng)造節(jié)活動、課堂節(jié)活動、義賣集市活動，開展基于用戶需求調(diào)查的項目，實現(xiàn)創(chuàng)新能力的“社會化適應(yīng)”。創(chuàng)造落地課程群包括科學(xué)產(chǎn)品義賣課程、項目創(chuàng)客課程、發(fā)明創(chuàng)作路演課程。

1.科學(xué)產(chǎn)品義賣課程潤人心

課程通過“創(chuàng)意產(chǎn)品化一產(chǎn)品市場化一收入公益化”的形式，注重趣味性、互動性和普適性，給參與者帶來沉浸式體驗。學(xué)生運用科學(xué)知識、方法與技能自主設(shè)計唇膏、中草藥香囊、手工皂、激光切割模型、3D打印模型、電子產(chǎn)品等進行義賣，經(jīng)歷“市場調(diào)研—成本核算一營銷設(shè)計—制作產(chǎn)品說明書與宣傳海報一設(shè)計商標(biāo)一產(chǎn)品優(yōu)化與銷售”的學(xué)習(xí)過程，認識科學(xué)、科技為生活帶來的便利、為社會帶來的價值，培養(yǎng)創(chuàng)新人才的責(zé)任擔(dān)當(dāng)之心。

2.項目創(chuàng)客創(chuàng)業(yè)課程塑品格

課程方式為長周期項目式學(xué)習(xí)，學(xué)生采用“用戶需求調(diào)研一選題與分工—寫作設(shè)計方案—探究修改方案—實施方案一交流展示與評價一義賣或路演”七個環(huán)節(jié)完成科創(chuàng)作品的全過程。學(xué)生在執(zhí)行項目過程中，采用逆向思維、組合思維、關(guān)聯(lián)思維、多元思維完成項目，利用SWOT法作行業(yè)分析。在高階思維與長周期科學(xué)研究的實踐下，提升創(chuàng)新人才持之以恒、批判質(zhì)疑、實事求是的科學(xué)品格。

3.發(fā)明創(chuàng)作路演課程助成長

課程教學(xué)內(nèi)容與時代同頻更新，建立了“學(xué)術(shù)前沿—社會熱點—學(xué)生發(fā)展”三維度需求機制，通過社團開展工程挑戰(zhàn)課程、物聯(lián)網(wǎng)項目課程及跨學(xué)科人工智能項目課程，引導(dǎo)學(xué)生在生活情境中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并利用科學(xué)原理、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術(shù)創(chuàng)造性地解決實際問題，制作發(fā)明作品，形成項目報告，最后參與路演答辯。在多輪路演與答辯的鍛煉中，助推學(xué)生從“解題者”到“創(chuàng)造者”的蛻變，為拔尖創(chuàng)新人才的挖掘提供參考。

“三階三創(chuàng)”科學(xué)教育課程實踐十年來，打造了學(xué)生、教師、學(xué)校、社會協(xié)同發(fā)展的創(chuàng)新人才培養(yǎng)生態(tài)：每個學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)都得到不同層級的發(fā)展，通過“威廉斯創(chuàng)造力傾向測量表”綜合分析，學(xué)生在冒險性、好奇性、想象力、挑戰(zhàn)性等方面有了顯著提升，在科學(xué)教育質(zhì)量監(jiān)測結(jié)果中成績名列同類學(xué)校前茅。課程體系不只培養(yǎng)極少數(shù)的“拔尖人才”，更為全體學(xué)生打開了創(chuàng)新、創(chuàng)作、創(chuàng)業(yè)的大門，讓每位學(xué)生有意識地“像科學(xué)家一樣思考、像創(chuàng)作者一樣表達、像創(chuàng)業(yè)者一樣行動”。校園里時刻發(fā)生著小創(chuàng)意、小創(chuàng)作、微創(chuàng)業(yè)，在不同課程領(lǐng)域、不同層級課程中，展示出個性突出的大創(chuàng)作、大事業(yè)，學(xué)生在這樣的學(xué)習(xí)生態(tài)下，實現(xiàn)“大小創(chuàng)新”個性發(fā)展的樣態(tài)。

未來，學(xué)校將繼續(xù)深耕面向未來的課程生態(tài)，加強“家校社聯(lián)合體”的教研力度，聯(lián)合松山湖更多高新企業(yè)與科研機構(gòu)，豐富環(huán)境科普內(nèi)容形式，讓學(xué)生參與真實產(chǎn)品的“需求調(diào)研—原型設(shè)計一市場驗證”全流程；加強人工智能深度求索學(xué)習(xí)的軟硬件建設(shè)，讓學(xué)生在科學(xué)知識獲取、科學(xué)思維訓(xùn)練、研討方案設(shè)計、分析實驗數(shù)據(jù)、多樣化表達研究成果、方案與產(chǎn)品優(yōu)化等學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)獲得更多時空的思考、表達、交流的自由，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新的活力。