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浅谈中小学如何做好科学教育的“加法”

        习近平总书记强调:“要在教育‘双减’中做好科学教育加法,激发青少年好奇心、想象力、探求欲,培育具备科学家潜质、愿意献身科学研究事业的青少年群体”。基础教育阶段的科学教育对人才成长具有重要基础性作用。
        “科学教育的加法”不仅仅是加课时,还应包括五个“加法”:一是科学教育内容从“狭义”到“广义”要扩大。中小学科学教育大体上有狭义和广义之分,狭义科学教育是指中小学科普教育。广义科学教育是指围绕“强基计划”对学龄前及K12 学生综合素养的各种科学课程、实践、赛事、师训、学术交流、器材研发及科学教育社会服务活动等。二是青少年科学教育在基础教育目标中所占分量要增加。目前科学教育内容和形式不能满足中小学生的成长需求,小学阶段只有一部分男学生“淘气包”比较喜欢科普课程和科普活动;初中阶段只有科学教师比较优秀的一部分学校组织参加赛事活动;高中阶段只有投奔“强基计划”的学生才“背景提升”。三是社会各界投入科学教育的资源要充实。大多数大学实验室、科研院所实验室、科技园孵化器、科学会堂等场所是限制中小学生进入的,究其原因主要是技术安全保密问题、科研场所秩序问题、专家精力不足问题、研学服务效益问题。四是国家对科学教育的政策扶持要强化。包括高考录取政策、课程研发政策、税费征收政策、导师评审政策、教育经费政策等。五是借鉴美国、英国、澳大利亚等国家科学教育经验,开展国际学术交流合作步伐要加快。
       解决上述问题,才能做好“科学教育加法”。
 一、 科学教育政策创新
       一是扶持研发精品课程教材:课程教材是在教育“双减”中做好科学教育加法的关键。二是扶持创新教学体系:基于科学教育的独特属性,深化教学改革,实施启发式、探究式教学,探索项目式、跨学科学习,重视科学实验,改善实验条件,保障实验教学时间,提高实验教学质量。三是扶持师资队伍建设。鼓励师范院校增 2 设科学教育专业,高水平综合性大学参与科学教师培养,健全中小学科学教师配备标准,规范科学副校长、科技辅导员、专职实验员培训平台。四是扶持学生科学素质的创新活动。加强科学教育和工程教育实践,充分展现科学的魅力,激发学生的好奇心、想象力、探求欲,学习科学家精神。
二、 科学教育社会化创新
       习近平总书记强调:“办好教育事业,家庭、学校、政府、社会都有责任。加强中小学科学教育,必须打造全要素、全链条、全过程育人格局”。在实施过程中,一是要提升多方协同效能,充分调动政府、学校和社会等育人主体的力量,目标协同、资源协同、保障协同、评价协同,推动校内外联动开展科学教育的协调和保障机制。二是要丰富课后服务项目,开展科普讲座、科学实验、科技创作、研究观测等活动。三是要加强家庭科学教育,组织家庭科普实践活动、倡导亲子科普阅读、培育家庭科普文明风尚。四是要强化科学研究支撑,推进前瞻研究,探寻拔尖创新人才教育成长规律,深化跨学科育人育才理论研究。
三、 科学教育资源赋能模式创新
       一是要规范科技类校外培训,合理规划、有效监管科学教育的机构规模、设置标准、审批程序、发展路径,满足学生个性化发展需求。二是要理性选择竞赛活动,引导学生量力参加“白名单”竞赛,支持有潜质的学生投身科学研究。三是要完善长链条育人机制,推动打造“大中小学科学教育共同体”,统筹实施“中学生英才计划”、“强基计划”、“基础学科拔尖学生培养计划”、“高校科学营”等项目。四是积极调动“老专家”积极性,扩大中小学校特别需要的科学教育校外导师资源。
四、 科学教育课程创新
     科学教育课程的主要任务:一是传授科学知识,二是进行能力培养,三是启发科学思维,四是养成科学态度。课程体系的设计要基于核心素养指标的设计。

                                                  青少年科学教育“核心素养指标”体系规划建议表
一级指标 二级指标 指标含义 创新建议说明
学习与创新能力素养 创新思维的能力 能够提出创新想法并可以实施,对别人新的建议和不同观点持开放态度并积极做出回应 学习科学家创新精神,具备颠覆性创新能力
处理问题的能力 面对问题可以做出判断和决定,能针对有关现象做出分析和决策 具备科学的逻辑思维
横向沟通能力 可以书面或口头形式表达思想和观点,能将思路、方案和工作任务进行有效传达 掌握语言和应用文表达基本技能
科学技术知识素养 科技信息搜集处理能力 能够熟练搜集科技信息,可以进行信息的获取、甄别和使用 具备敏锐的洞察力
科技信息工具应用能力 对网络媒体工具熟练应用,掌握一定的法律知识。 掌握新的媒体工具、了解新的法规和标准
科学技术应用能力 可以使用数码技术、网络技术、通过物理、化学、生物等专业方法进行研究并取得研发成果 掌握研发的理论、方法和技巧
生活与职业行为素养 工作变化适应能力 能够迅速适应不同岗位、不同部门、不同环境的工作 适应性强,迎接挑战
主动学习自我管理能力 能够主动寻求自我发展和专业提升,能抓住工作重点,能有效安排学习时间 具备自我发展的内在动力和约束力
社会交往应变能力 能与团队成员和项目关联单位进行高效协作 具备积极的外向性格,善于利用外力
自定目标勤奋工作能力 能够高标准设定目标,高标准保证工作质量,工作态度勤奋积极 学习科学家的科学精神,专业精湛,追求卓越
组织领导勇于担当能力 热爱国家积极奉献,可以领导引导他人,工作富有责任心 学习科学家的爱国精神和奉献精神

五、科学教育教材编写创新       
        小学、初中、高中的科学教育教材,教育部已经下发执行。建议通过社会力量补充一批选修课教材:

序号 课程名称 课程概要
1 《中国科学家精神概述》 根据科学家精神(爱国精神、科学精神、创新精神、奉献精神)梳理中国归纳优秀科学家的成长与成果案例。
2 《青少年创新思维与方法》 根据创新思维理论体系将思维方法提炼形成创新能力训练项目
3 《专利发明课题立项、研发实施与申报申报常识》
  • 包括专利技术研发的开题立项过程、研发工作全过程以及专利成果申报过程的业务流程实施说明。
  • 专利发明课程:1.发明基础常识。2.组合发明法。3.缺点列举发明法。4.逆向思维发明法。5.法移植发明法。6.懒人发明法。7.情报检索发明法。8.仿生发明法.9.联想发明法。10.希望点列举发明法。11.市场需求发明法。12.类比推理发明法等。
4 《教育部白名单创新大赛报名与参赛指南》 针对教育部颁布的44项白名单大赛,对参赛学生提供潜能测评、竞赛知识辅导基参赛报名及赛事过程的工作指南
5 《知识产权保护法解读》 详解知识产权保护法的国家文件及法律纠纷典型案例
6 《强基计划政策解读与报考说明》 根据39所高等院校“强基计划招生简章”详细展开报名条件、录取标准及面试要求,概述往年综合素质评价项目及录取情况
7 《中华民族传统文化常识》 围绕科技人才的文化素养和思想品德要求,编制基本常识课程
8 《科学教师素养与技能手册》 对科学教师进行分类分级,明确任职条件及考评项目关键指标

六、科学教育教学方式创新
        在学校内部的实验室、手工制作室、图书馆、阅览室、校园网络、多媒体科学教室基础上,要走出校园,与青少年宫、科技馆、央企、部队、政府机关、街道居委会等共建一批“科学教育校外创新空间”。
  1. 举办“院士专家科普讲堂”
通过院士讲座,为学生开展科学教育课程,带动院士与城市合作开发科技教育项目(课题)并带动地方城市的“招商引资,招财引智”项目。
  1. 创立“学森智慧小屋”
通过“小屋”弘扬钱学森科学家的爱国精神、创新精神、科学精神和奉献精神。可由航天专家直播解说火箭发射和卫星知识,帮助学生启迪科技创新思维。
  1. 共建“小博士俱乐部”
通过大博士牵手小博士,建立博士与学生的“师徒关系”,实现“一旦牵手,永不松手”的培养模式,对学生持续培养成各类人才。
  1. 推行“科学教育资源路演厅”
包括:中小学生创意路演,大学生论文路演,专精特新科研人员课题路演,科技园孵化项目路演,企业转型升级需求路演,居民生活需求路演,投资机构战略路演,专家兼职兴趣路演,科学教育经验路演等,打通供给侧信息渠道。
  1. 成立“教育装备实验器材交易平台”
目前,全国“教育装备展会”主要是参展商与代理商之间的批发交易,不能满足学校及学生的日常需求。为了降低中小学教学成本,提高学生工具包和实验材料利用率,要成立教育装备交易平台或二手市场。
  1. 举办“白名单模拟赛”
绝大多数学生和科学教师没有报名参赛经验,不清楚各项赛事的评审规则和评审方式,导致很多学生对参赛信心不足,甚至有很多学生走了弯路。由于“白名单赛事”的单项赛道很多,大多数学生得不到赛事消息,导致参赛报名人数不多。举办模拟赛可解决此类问题。
  1. 组织“强基计划”模拟面试评审会
“强基计划”是中学生的重要高考通道。可举办模拟报考和模拟面试录取工作,提高“强基计划”学生的报考兴趣和信心。
七、科学教育效果评价创新

1、对学校的科学教育基础条件设立评价体系
  1. 科学教育基础保障体系完善程度(师资配置、硬件设置),有科学教育特色校评价指标;
  2. 科学教育课程设置完善程度,有科学类课程与资源体系评价指标;
  3. 探究式教学实施程度,由科学实验和探究实践教学应用程度评价指标。
  4. 校外优质资源利用程度,有高校、研究院、科技馆、研学基地、科技园区等外部资源贡献评价指标。
  5. 对科学教师的教学能力设立评价体系
  1. 科学教育课程的掌握程度评价指标。
  2. 科学教育教学方式熟练程度,教学计划等评价指标。
  3. 科研课题项目操作熟练程度,对发明创新课题等评价指标。
  4. 竞赛项目了解程度,有“白名单大赛”参赛成绩评价指标。
 
                                                                                                        国杰研究院“博士创客项目研发部”主任赵爱沅
 
                                                                                                                2024年8月18日
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