机器狗身披狮被,灵动地做出舞狮动作;无人机编队飞过,拖曳出绚丽彩烟……近日,在四川省成都华西中学(以下简称“华西中学”)的开学典礼上,一场精彩的科技表演引起阵阵欢呼。而在华西中学有关科学教育的故事中,这样的活动只是一个缩影。
近年来,华西中学秉持“校园就是实验室”的理念,将实验场域从实验室拓展到整个校园,探索“全域场景+实验推动”的科学教育新模式。在2024年底召开的全国中小学科学教育工作推进会中,该校党委书记文波作为中小学校代表,分享学校经验。一所中学如何在科学教育中破题?华西中学给出了自己的答案。
实验资源从哪儿来——
打造全域实验场景
2月底,气温回升,华西中学校园里的银杏开始抽出嫩芽,在每一棵银杏的树干上,都挂着雌株或雄株的标志。
“银杏树怎么分雌雄呢?”这是华西中学高三(1)班学生刘禛宇曾经的疑问。2024年,学校开展第一季“华西天问”征集活动,鼓励学生提问,刘禛宇看着窗外的银杏树,写下了这个问题。
让刘禛宇没想到的是,学校生物组老师围绕这个问题,带着同学们做实验,从是否结果、叶子刻痕深浅等方面出发,分辨出了校园内每一棵银杏的雌雄,并挂牌标明各项实验信息。
除了银杏以外,华西中学的墨池、大榕树、微农场和果园等也常常成为学生们实验中的“主角”。
针对实验资源缺乏的共性问题,华西中学在加强硬件建设的同时,创新理念拓展学校实验场域。“科学教育不能只停留在书本和试卷上,提升实验素养也不能仅限于实验室内。”文波谈到,华西中学打造全域实验场景,从校园内的一草一木中挖掘实验资源,让学生时时处处都能动手参与实验探究。
例如,观察光合作用时,同学们利用墨池中的水草收集氧气;在校园内发现自然死亡的小鸟后,师生将其制作成生物标本;果园的柑橘成熟了,则成为酿制果酒的原料……
2024年,华西中学还启动了科学教育“72228”工程,打造7个果园、2个中心(创新中心和阅读中心)、2间特色实验室(人工智能实验室和数字实验室)、2个长廊(微科技长廊和科学文化长廊),规划建设8大科技景观,为实验教学提供更好的氛围和条件。
实验项目如何开发——
各科教师积极参与
这学期刚开学时,华西中学化学实验员陈燕和不少学生一样,踏进校园就来到降解实验的装置前,看看放置其中的塑料盒有无变化。
广告中宣传的可降解塑料真的可降解吗?带着这个疑问,今年1月,该校化学教研组牵头,带着学生一起设置了降解实验,收集一次性塑料盒,模拟测试其在自然条件下的降解效果。“我们希望学生通过这个实验,学会质疑,并能够动手去验证。”陈燕说。
类似这样的实验,如何才能被源源不断地开发出来?华西中学有自己的秘诀:鼓励各科教师参与创新实验。
立足校园,华西中学各学科教研组和社团从教材向外拓展,开发了一系列实验项目:数学组邀请全校学生测量校园广场大榕树的高度和不规则的墨池面积;音乐组利用瓷砖、可乐瓶等废旧材料开发出几十种自制乐器;天文社在校园架起望远镜,让学生亲眼观测太阳黑子。……
“实验的核心是一种尝试和改变。”文波认为,无论哪一个学科,都可以运用实验的精神和方法,对原有的教学方式进行优化,最终目的是取得更好的育人效果。
最近,文波收到学校历史教研组教师发来的消息。在刚刚过去的寒假,历史组布置了收集文物资料的作业,与常规作业不同,老师还鼓励学生动手制作“文物”。开学后,学生们带来了自己的作品,有用橡皮泥捏的三星堆青铜面具,还有用纸板制成的商青铜太阳形器。“这种作业布置方式本身就像一次实验。”文波边说边把图片保存到手机。
创新实验“新”在哪儿——
聚焦学生核心素养
在全国中小学科学教育工作推进会上交流发言后,华西中学的科学教育火了,来学校考察学习的人也多了。每次介绍时,文波都会指出要点:“学校所有经验的核心在于理念的转变。”他表示,未来学生最重要的能力一定不是刷题,而是创新,而创新需要先“有心”,“真正聚焦学生核心素养时,一切都是顺势而为。”
像教材上的演示实验,有的教师往往用视频代替,而华西中学不仅要求师生实打实地完成,还运用智慧教育实验教学平台进行跟踪。同时,该校不断向书本外拓展,围绕学生好奇心、想象力、探求欲和社会生活实际问题,开发针对性的实验项目。
例如,生物课上讲到生态系统及其稳定性的内容,不少学生好奇生态系统到底如何保持稳定。对此,华西中学师生就地取材,打造出“墨池Ⅱ号”生态缸,展示小型自然界长时间封闭运转下的变化。“墨池Ⅱ号”从去年4月设置以来,一直运转至今。
在这样的实验氛围下,华西中学越来越多的学生主动开始思考和探究。学校高三(7)班学生张嘉成探索晶体(硫酸铜、明矾等)的制备、氢氧燃料电池制作、利用铝热反应焊接钢板等实验,已经有3年多的经验。除了在学校做实验以外,在保证安全的前提下,他还在家中搭建起简易实验室,目前有10余个培养皿。
“100毫升的水配40克硫酸铜,加热到60度……”谈起硫酸铜大晶体的制备,张嘉成十分熟悉。快要毕业了,除了备战高考外,他还在制作纯度更高、形状更美的硫酸铜大晶体,准备在毕业时送给同学和老师。
对于未来,张嘉成充满信心,期待着去探究更加丰富奇妙的科学世界。