基于纳米科技课程建设的学校创新发展路径

孙建友　吴兰兰

摘要：近年来，随着国家对纳米科技创新人才需求的不断增强，纳米科技教育在中小学受到国家相关教育部门的重视。我校以纳米科技课程为抓手，注重顶层设计，强调多元整合，突出教学改革，开发丰富而有特色的课程资源，科学化建构教学模型，制度化推进课程实施，多样化拓展实践路径，探索出一条提高学生科学创新素养的独特之路。

关键词：纳米科技;课程基地;学校发展

苏州工业园区独墅湖学校（以下简称我校）自建校之初就确立了构建中小学纳米科技课程，培养学生科学创新素养的课程建设路径。经过五年多的实践，学校纳米科技课程建设取得了长足进展，初步达成了课程建设预期目标，正成为学校创新发展的强劲动力。

一、纳米科技课程建设是学校跨越式发展的重要机遇

（一）创新人才培养的迫切需求

培养未来创新人才是国家教育发展战略的核心问题， 在全球化快速发展、人才竞争日益激烈的今天，世界各国对创新人才的培养尤为重视。近年来，学校所处的苏州工业园区完成了从载体功能建设向创新主体培育的转型，在全国范围内率先成为“亮点培育、扶持引导、科技人才”三大聚焦的科技创新“新硅谷”，以及高新技术产业集群效应突出的科技示范区。其中，园区纳米技术应用产业产值逐年上升，增幅迅猛，园区成为全球纳米领域具有代表性的八大产业区域之一。纳米技术这一项新工业革命的主导技术正越来越突显其产值优势，而该领域的创新型人才在不久的将来势必有着极大的需求量和广阔的发展空间。

（二）中小学纳米科技教育的薄弱和欠缺

随着纳米科技的飞速发展和世界各国纳米科技教育的兴起，我国纳米科技教育在中小学受到国家相关教育部门的重视，教育部将“中学纳米科技创新实验室”列入课题进行研究，并作为提高中学理科教学手段的重要途径。然而，纳米科技教育在我国中小学教育中几乎是空白，目前国内拥有纳米科技创新实验室的学校占比极少，少数学校尝试开展纳米科技相关的社团或研究性学习，但呈现零散化、个别化、随意化的现状，还没有一套成熟的教育课程体系。国家对纳米创新人才培养的渴求与中小学纳米科技教育的现状之间形成了突出矛盾，需要学校管理者给予足夠重视。

（三）学校文化和特色发展的重要抓手

我校以纳米科技课程建设为抓手，将纳米科技与小学科学、初中生物、物理、化学等学科有机融合，开设适合的探究课程，提高学生运用先进纳米观测仪器开展实验研究的能力。同时，学校营造了浓郁的纳米科技探究文化氛围，为学生提供浸润式学习环境，着力培养学生的科学意识和创新精神。课程的开发与实施提高了教师教育教学改革的能力和意识，提升了教师开拓创新、不断进取的品质和素养，促进了学校的特色发展和品牌形成。

（四）区位优势和社会资源的必然选择

我校地处苏州工业园区科教创新区，区域内有三百余家纳米科研单位和生产企业。学校与包括中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所在内的多家单位建立了共建合作关系，后者成为学校开展纳米科技教育的实训基地，他们中的多位纳米科研专家成为学校特聘指导教师，对学校的课程建设、学生活动进行指导。

学校在热心企业的帮助下，建设了纳米科技长廊和创新实验室。同时，很多在校学生的家长就职于周边纳米科研院所，他们能为课程的开发提供便利条件和技术指导，如组织学生参观纳米科研单位，走进学校作纳米科普讲座，提供部分纳米实验器材、对纳米科技课程的开发和实施提出建设性意见和建议等。这些资源为我校纳米科技课程的有效实施提供了优越条件。

二、构建立体化课程体系是课程建设的关键举措

纳米科技是一门高精尖的前沿科技，如何让尖端科技落地生根，走进学生的心灵深处？学校将课程实施的内容、保障和路径作为三大建设重点，并细分为8个具体项目，如建设纳米科技特色教育环境、打造纳米科技互动学习平台、开发纳米科技校本教材等，努力为学生搭建立体化、全方位的学习平台，开辟自主探究和实践创新的新路径。

（一）开发丰富而有特色的课程资源

1.实现学科融合，优化课程结构

我校对纳米科技知识与国家课程中的小学学科，初中生物、物理和化学学科相整合，认真钻研教材，深入挖掘本学科通用教材中与纳米科技相关知识的结合点，作为学科教学的补充和延伸，使纳米科技课程与国家课程紧密结合起来，开发纳米科技主题单元研究项目，形成纳米科技课程体系。学生在国家课程的基础上进一步去学习纳米科技课程，了解纳米科技的基本知识和原理，学会观察实验、操作显微镜、主动参与项目研究过程，掌握一般科学研究方法，尝试开展科学技术应用研究，最终达到提升全体学生科学素养的目的。

2.构建物态文化，活化课程载体

一是主题化打造校园文化。学校营造了以纳米科技特色为主题的校园文化，包括1条长约100米的纳米科技长廊、1个纳米产品展示区、2台纳米展示台、2块纳米触控黑板，图书馆里设有纳米科技相关的图书专柜。学校建设了1间相当于科研院所和大学实验室同等水平的纳米创新实验室，配备了扫描隧道显微镜、原子力显微镜，它们的分辨率达到纳米级，而且是超微一体化设计，是目前世界上最小、最先进的纳米教学仪器。优越的教学环境、先进的教学设备、浓厚的教育氛围，为学生提供了独特的、世界领先的、与高科技接轨的学习环境。

二是多渠道开辟实践基地。一方面，学校周边多家共建合作单位成为校外实践基地，学生不仅走进他们的展厅参观学习，还走进生产车间和实践平台，亲自操作仪器、动手实验，亲历探究过程。另一方面，通过合作单位、社区的帮助，学生走进更广阔的纳米“大舞台”，如参加园区校企合作研讨会，向企业家介绍中小学纳米科技教育;走进国际性纳米技术博览会，展示学校纳米科技教育成果。同时，我们与其他学校结成课程建设共同体，开展校际交流研讨，互上观摩课、共享实验室等，拓宽学生学习和实践的路径。

3.编写校本教材，彰显课程合力

学校纳米科技课程组和校外合作专家组成编写团队，充分挖掘纳米科技在国家课程中的渗透点，梳理知识体系，拓展生活应用，从中选取对学生科学素养提升最具促进作用的内容，历时5年编写并出版了《小纳米，大未来》校本教材，成为国内第一套中小学纳米科技特色教育教材，对全国中小学纳米科技教育的普及起到了积极地示范推动作用。教材涵盖了科普入门、观察实证、原理探知、科学探究和拓展实训等五大类别的内容，遵循了主体性、学科性、系统性、创新性等原则。编写团队特别重视纳米科技与国家课程的有机融合，重视用学科知识解读纳米科技现象和原理，以纳米科技相关知识和技能丰富学科教学。如《探究“莲叶效应”》《解密疏水性》等渗透了生物学科中“结构与功能相适应”的生命观念，《奇妙的光束》《隐形飞机的秘密》等需要学生运用物理中的光学原理解释纳米科技的现象与应用，《小头发，大奥秘》《打破鸡蛋问到底》等则引导学生在对纳米现象的探究中解开生活中的化学奥秘。通过纳米科技的串联，打通了初中生物、物理、化学学科的界限，形成课程合力。

（二）探索科学化、制度化的实施路径

1.科学化建构教学模型

学校对纳米科技课程体系进行了顶层规划，搭建了适切的实施模型，并确定了纳米科技教学内容在不同年段的设置：小学低年段以纳米科普教育为主，侧重感知体验;小学高年段与科学学科相融合，侧重知识传授与动手实验;初中低年段与生物学科相融合，侧重纳米观测仪器的使用和纳米结构表征的认知;初中高年段与物理、化学学科相融合，侧重现象背后原理的探究和对知识应用的研究。

2.制度化推进课程实施

学校把每周1节的纳米科技校本课程排入正式课表，组建纳米科技课程教研组，指派科学、生物、物理、化学学科的骨干教师担任任课教师，由分管副校长担任组长，教研组接受教务处和科研处的统一领导，按照学校要求定时定点开展集体备课研讨活动，接受“七认真”常规检查。教师每学期组织学生开展学科竞赛活动，关注学生过程性评价，学生的纳米科技课程成绩计入学籍册。这些制度化的细化要求确保了课程开展的实效。

3.多样化拓展实践路径

仅有课堂教学不足以使学生深入掌握纳米科技的内涵和应用，更无法提高他们的实践能力和创新思维。学校为学生打开课程实施的大门，将“纳米小课堂”搬上“国际大舞台”，让他们在实践活动中观察、感知和应用，实现纳米科技课程的“活态”育人价值。

一是组织形式多样的“纳米周”活动。在一年一度的“乐创节”活动期间，学校精心组织策划内容丰富、充满创意的“纳米周”活动，组织学生走出校园，到合作单位的展厅、实践平台参观实训;聘请专家走进学校，为学生开展纳米科普讲座;连续五年组织学生参加中国国际纳米技术与产业博览会，纳博会上学校設有专门的展台，学生在展会上向来宾介绍学校纳米科技教育方面的成果;举办纳米科技教育研讨交流活动，邀请国内外专家、教师来校介绍经验、展示教学;组织纳米创新大赛，鼓励学生将所学、所思物化成创意点子、模型展品、创新论文等。

二是编演生动有趣的纳米“绘本剧”。学校组织一二年级师生编演了《钻进猪八戒肚子里的纳米小豆豆》《猪八戒勇闯火云洞》《纳米西游之三打白骨精》三部绘本剧，将深奥的纳米知识融入引人入胜的名著《西游记》的经典情节中，受到学生的喜爱和社会的好评。三部绘本剧不仅获得多个市区级绘本剧大奖，还在2017年第四届上海国际科普产品博览会的现场展播，吸引了参观者的眼球。

三是开展扎实有效的社团活动。指导学生自主成立纳米社团，支持他们经常性地开展市场调研、科学探究和交流研讨等活动，在激发学生创新潜能的同时，又通过学生的自主探究不断拓展新的课程内容。社团成员在走访、调查中发现，目前市面上出现了许多种纳米产品，如纳米牙刷、纳米海绵、纳米洗手液、纳米棉袜等，它们往往被标明具有独特的功能。社团成员对纳米产品特殊的功效产生了浓厚的兴趣，通过查阅资料、采访专家、小组研讨等，确定了研究的内容，制定了探究的方法和思路，在教师的指导下开展了实验探究，并根据结果提出了“关于纳米产品及其功效的研究报告”。通过这一探索过程，他们更好地体验了科学探究的过程，形成了不盲从、不轻信的科学品质。

三、促进师生、学校持续发展是课程建设的突出成效

（一）促进了学生的自主、全面发展

在纳米科技课程学习的过程中，学生除了掌握本学科知识之外，还能了解和接触更多国际前沿科技，关注科技发展动态。在纳米科技探究实验室中，学生有机会接触、学习和使用世界最为先进的实验仪器，提高实验操作能力。

在主题单元探究过程中，学生的学习方式得以变革。整合学科知识的全新纳米科技探究项目均由学生自主提出实验假设，拟定实验方案，以小组合作形式展开实验研究，亲历科学研究活动，从而掌握科学研究的一般方法。

在合作探究共同创造的过程中，学生学会倾听他人意见、乐于接受他人建议，学会谦虚、友好地与人相处，从而逐步形成科技创新人才所必须具备的科学意识、科学态度和科学精神。学生社团“独墅纳米社”获苏州市初中生“十佳社团”称号及江苏省“优秀红领巾小社团”称号。社员作品《走进纳米世界》获2018年中国国际科普大赛三等奖，是为数不多的初中生获奖者，也是获奖作品中唯一一个介绍纳米科技主题的作品。

（二）助推了教师的自觉、持续发展

学校通过多种途径和方式，提高教师对纳米科技课程的认同感，鼓励教师积极投入到课程开发建设中。学校纳米课程开发团队从对课程的陌生、迷茫，到积极地去探究、发掘;从被动接受教学任务到主动适应新的教学岗位，在全程参与课程教学、教材编写、指导研究性学习和社会实践中，教师的知识和视野不断拓宽，课程改革的意识和能力不断增强，课程开发的执行力得到充分展现。例如：课程开发团队中的两名教师根据教学实践成功申报了纳米科技课程主题的省级规划课题，多名教师将研究成果撰写成论文并正式发表;依托学校纳米科技课程的影响力开设了省、市级公开课十余节，课程主要负责人获得省教学成果奖，这些都大大提升了相关教师的学科专业素养、教科研能力和实验教学能力。近两年，组内3位教师获评为市区级学科带头人，2位获评苏州市优秀指导教师。纳米科技课程建设及课题研究正不断吸引学校教学骨干和青年教师加入到课程开发和课程改革的行列中，并对学校其他科技特色课程如人工智能、机器人等课程建设产生了积极的示范效应。

（三）实现了学校的内涵、特色发展

学校纳米科技课程建设是一项综合的、立体的内涵建设项目，随着课程的深入推进，纳米科技教育已经深入学校的环境文化和课程文化。纳米创新实验室、纳米科技长廊等使校园环境更加富含科技元素，以纳米科技为立足点，辐射带动本校其他科技课程乃至区域内外课程改革，使得学校的管理理念更为多元、包容。

在一系列纳米科技教学评比、展示活动中，学校课堂改革焕发出勃勃生机，教师素养在实践探索的主动发展过程中不断提升，校企合作开发课程的成功经验为学校发展带来了新的增长点。学校“独树一帜”的办学愿景在纳米科技课程中得以充分展现。总而言之，纳米科技课程建设在推动学校课程改革的同时，优化了校园物态环境，丰富了文化内涵，实现了学校的特色发展和品牌形成。

参考文献：

[1]梁大伟.加强中小学综合实践基地科技课程建设与探索[J].中国校外教育，2019（07）.

[2]叶天萍.在信息科技课程中培养学生的自主学习能力[J].中小学信息技术教育，2009（Z1）.

（责任编辑：赵春艳）