科学教育是提升国家科技竞争力、培养创新人才、提高全民科学素质的重要基础。近年来,阆中市通过完善科学教育体系、拓展科学教育阵地、丰富科学教育活动,深化中小学科学教育改革,在教育“双减”中做好科学教育“加法”。
“培养具备科学家潜质、愿意献身科学研究事业的青少年是我们的义务和责任。”阆中市教育科技和体育局副局长常治鹏表示,阆中市会持之以恒提升学生科学素养,一体化推进教育、科技、人才高质量发展,提高学校办学质量,“助力孩子们在探寻科学的路上走得更远。”
打造普适性与拓展性相结合的科学课程
近日,在阆中师范附属实验小学的人工智能教室,学生郑博文熟练地在电脑上进行建模设计,随后通过3 D打印制作出一个花瓶。他告诉记者,老师教授了自己建模、3 D打印的基本方法。“而这个花瓶的形状、点线面的绘制,则是我根据生活日常以及想象研发出来的。”
“给学生讲到3 D打印这个部分时,我会先举一个例子,然后教授一些技巧、方法,学生可以发挥想象力,自己去设计、制作。”人工智能社团指导教师陈春铭端详着郑博文的成品,对其说道:“通过今天的实际操作,你在家里碰到一个这样的花瓶,会不会联想到这个花瓶的结构,看看还有哪些地方可以改进?”
在阆师附小的科学课上,“融合、融通、融创”已成为教学范式。教师以问题为导向,引导学生思考课堂上所学的新知识与原有认识不一致的地方,把握事物间的联系与区别,帮助学生更好地掌握科学概念。该校信息技术教师苟旭东认为,科学教育具有跨学科整合的特征,所以他在教学中采用模块化学习、半开放式课堂的方式,“通过学习、实践、创新、应用这四个循序渐进的步骤,促进科学和其他学科的融合与互动。”
课程是科学教育的核心。阆师附小党总支书记苟文飞介绍,学校根据STEAM教育理念,结合教学实践,形成了以学科教学为主的普适性课程和以社会实践为主的拓展课程体系,建构了“学科融合+校本课程+创新活动+文化熏陶”“四维一体”的科学教育模式。
在普适性课程设置上,三年级学生学习“创意电子”课程,熟悉简单的机械、电子、化学基础知识,能够创造出有趣的实验作品;四年级学生学习创客课程,能够进行简单的编程,使用机床、铣床、激光切割机等机器进行作品制作,体验创意机器人课程;五年级学生学习“3 D One”设计软件,运用3 D打印机来设计、制造产品。“拓展性课程则以社团形式开展,开设机器人、航模等社团课程,组织学生参加相关竞赛和创客比赛,以赛促练。”苟文飞说。
阆师附小校长蹇毅表示,为了保障科学课程的实施,学校成立了“ STEAM创新研究中心”等项目式学习组织,加强教师培训培养,不断提高教师的科学素养和教学能力。目前,学校专兼职科学教师及科技辅导员达16人,其中1人获“南充市信息技术学科带头人”称号,在区域内发挥辐射引领作用。
在全市层面,阆中市教科体局制订了《加强新时代中小学科学教育实施方案》,建立“部颁课程、校本课程、研学课程”三级课程体系、“课堂、社团、基地”三级育人阵地和“育全面、育特长、育拔尖”“三位一体”育人体系,统筹基础培养与能力拓展,兼顾不同学校、不同学生的发展需求。
在动手实践的过程中激发创新潜力
在阆中市城北小学校园一隅,不大的植物园内有丰富多样的蔬菜和盆景,还配备了科普温室;植物园旁的活动区设有机器人活动室、工具操作室、智能创作室等专用教室;展示区陈列着师生创作的科技作品,其中包括16项专利作品和近千件获奖作品;体验区则拥有近百项基础科技和高科技智能体验设备。
“这就是我们学校的科技中心,按照‘一园三区’来建设布局。”城北小学党支部书记、校长陈森向记者介绍,科技中心是学校开展科学教育的主要阵地,为科学课程实施打好了基础。
阆中中学在完善原有创客中心、理化生等各类实验设备设施的基础上,建成了占地1200余平方米的科创中心,涵盖了三维创意设计、人工智能教育、机器人竞赛等项目,为高中学生选课走班、初中学生课后服务以及社团活动提供了学习体验平台。据了解,这里也是阆中两个市级科创中心之一,在节假日对全市学生免费开放。
科学课程需要一定的硬件投入,一些器材成本高又难以广泛使用。针对这一问题,城北小学一方面组织科学教师根据课程需求有针对性地选购或开发硬件;另一方面,在旧物利用、就地取材上下功夫,鼓励师生发挥奇思妙想制作教具与科技作品。
“这是旧自行车改制的‘链条传动装置’,那是废旧缝纫机改制的‘曲轴连杆传动装置’……”城北小学教科室主任王伟如数家珍地向记者介绍师生的科技作品,“别看这些作品做工有点粗糙,但是科学性、趣味性、体验性都很强,是我们学校科学创新教育‘接地气’的一种尝试,同时也解决了科学教育资金不足的问题。”
早在1990年,城北小学就开始了在科学教育上的探索。陈森说,目前,创新已经成为了城北小学的一种文化。“讲台上,摆放的是同学们发明的‘伸缩黑板擦’,教师的办公室使用的是‘壁挂式隐形书架’。在动手实践的过程中,同学们不仅学习了科学知识,还被激发出了创新潜力。”
既要“打开大门”也要“走出去”
今年1月,阆中市第六届中小学生冬令营活动在阆中中学举行,来自全市20余所学校的学生参与其中,近距离感受科学的神奇魅力。
“这是我校连续第6年承办冬令营活动,6年来,全市3000余名师生从中受益。”阆中中学总务处主任、科学备课组组长何明哲说,冬令营以“学科融合·创新实践”为主题,设置了发酵技术初体验、气垫船避障竞速赛、木结构模型承重等科学体验项目,激发了同学们参与科技创新与制作的热情。
为何连续6年在阆中中学举办这项活动?何明哲说,阆中中学的科学教育在阵地、师资等方面走在全市前列,因此,学校主动承担社会责任,在区域内进行科学教育示范,“我们科学教育的‘大门’不仅向阆中市内的学生打开,也向甘孜州等地的师生开放。”通过向甘孜州道孚中学等校开放实验室、搭建联合教研平台、传授冬令营组织方法等,携手兄弟学校共同促进科学教育发展。
采访中,一个名为“不一样的风车”的科学体验项目吸引了记者注意。该项目要求体验者选取材料制作一个风帆车装置,使其可利用风能实现侧风负重行驶(风向与赛道方向呈90度角),通过量化风帆车的侧风负重行驶能力,考查风帆车对风能的利用效率。
“这个项目可以体现出我们开展冬令营乃至日常科学活动的原则,那就是要有科普性,一定要跟中学生所学的物理、化学等知识有所关联,对以后的学习有启迪和帮助。此外,还一定要基于文化和教材,适当拔高,需要学生踮一踮脚才能够到。”何明哲说。
除了“打开大门”,阆中中学还采取“走出去”的方式,组织学生到四川大学工程实践中心、四川科技馆、阆中本地的保宁醋科研生产基地,进行场体验式、探究式的科普教育实践活动,让同学们在课外活动中补充扩展科学知识。
通过一系列的努力,截至目前,阆中市创建“少年问天”全国青少年航天科普活动优秀活动基地校1所,20余人次在国家、省、市级科创比赛中获奖。“科学教育并不等同于一门科学课或几门科学类课程的相加,我们要打破学科本位的课程结构,开发建设更多具有阆中特色、跨学科融通特征的科学教育课程,推动学校主阵地与社会大课堂有机衔接,持续做好科学教育的‘阆中加法’。”阆中市教科体局基础教育部门负责人李红霖说。
阆中师范附属实验小学的人工智能社团指导教师带领学生进行“水上集市机器人”比赛。(图片由学校提供)