“两端”科学教育教学改革探索与实践

李劲超，刘春悦，张亚萍，邱 华，李鸿波，何春燕

(1.西南科技大学材料与化学学院，四川 绵阳 621010；2.绵阳东辰国际学校小学二部，四川 绵阳 621010)

国家为了更有力地培养学生的科学素养和创新精神，在《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》中明确提出：人才培养观念的更新和人才培养模式的创新有助于提高人才培养质量，尤其是提高学生的创新和实践能力。基于此，有效地开展学校的科学教育教学改革探索与实践工作变得尤为重要。

在“双减”背景下，“前端”的小学教育越来越重视学生的思维能力、动手能力、探索能力[1]。更有前瞻性和目标性地培养学生的科学能力，让学生获得更具前沿性的科学知识，更规范地培养学生的动手能力，对全面促进小学生科学素养的提升具有重要的现实意义。在“后端”的高等科技人才教育培养阶段， 应进一步了解现代学生在“前端”教育阶段的科学知识掌握情况、动手能力、学校运用的培养手段等，从而构建更系统的科学培养课程和实验体系，有效地提升高校毕业生的质量。

本研究通过分析“两端”科学教育现状、构建思路、实施策略，进行“前端”小学科学教育和“后端”高校科技人才培养的教育教学改革，从而达到“两端”科学教育资源共享、优势互补、共同提高、共谋发展的目的，更有针对性和科学性地培养小学生和大学生的科学素养和创新精神。

1 “两端”科学教育存在的问题

1.1 小学科学教育

随着素质教育水平的提升及“双减”政策的实施，越来越多的小学增加了科学教育课程的经费、课时和师资[2]。小学科学知识的学习可以有效地提高学生的动手能力，激发学生创新意识，推动我国义务教育阶段科学事业持续发展。因此，小学科学教育已经引起了社会、学校和家庭的广泛关注。但目前小学科学教育普遍存在以下问题：(1)仍沿用传统的教学方式教学，未能达到使小学生爱科学、爱动手、爱思考、爱创新的课程目标；(2)对课本知识没有足够的延伸与拓展，将科学课程与当代科技前沿进行有机结合的程度较为薄弱；(3)素质教育理念下，教师的身份应由课堂教学主导者转变为学生学习的引导者，小学科学教师不具备足够的科学素养和知识面，对学生开展高质量科学知识学习的帮助不到位。

1.2 高校科学教育

高校科学教育主要以对大学生进行高等基础知识传授、创新能力培养为目标[3]。在科技迅猛发展的21世纪，大学生为适应社会发展的需要，必须通过全面学习科学知识来提高自身的科学素养。当大学生离开高校步入社会的大门时，具备扎实的理论基础、广阔的科学视野、丰富的实践动手能力尤为重要。但目前高校科学教育开展存在的问题有：(1)不能充分了解大学生入学前在科学课堂的学习内容、学习方式及评价策略；(2)学生与学生、学生与教师间的互动较少，学生对科学知识的学习积极性亟需进一步调动；(3)课堂的创新教学方式不够多样，高校教师对学生知识掌握情况的评价策略较为单一。

2 “两端”科学教育教学改革思路

本次“两端”科学教育教学改革探索实践，以党支部共建为桥梁，让高校一线教学科研工作者与小学科学教师进行深入交流，共同探究育人策略、教学思路、创新理念。让高校前沿的科学研究走进小学科学课堂，分享创新思路、研究方法、研究成果；让小学科学教师、学生了解高校的国家、省部级科研平台，从而有效地提升小学科学教育的内涵和广度，优化教育发展[4]。此外，加深高校教师对小学科学课堂的了解程度，可加强高校人才培养的针对性，提高人才培养水平。

3 “两端”科学教育教学改革策略

为解决“两端”科学教育教学存在的问题，并进一步对其进行改革探索与实践，A高校理工科学院与B小学以党支部共建为契机，推动从事“两端”教育的教师对双方的教学方式、创新平台、学生培养手段、课堂教学策略等进行了解与借鉴，深入培养学生的科学能力与创新精神。

3.1 “两端”教育单位互访共研

B小学作为学生教育的“前端”，A高校理工学院作为学生教育的“后端”。以党支部共建为抓手，“两端”教育单位相互学习，优化科学教育的发展。具体如下：(1)相互了解办学特色、育人模式、素质教育发展情况及高等教育的目标，寻找教育的共通点，优势互补；(2)相互参观特色平台(小学的学生科技创新平台、创新课堂教学平台，高校的国家、省部级科研平台及科研实验室、产品中试生产线等)，优化育人策略；(3)教师结对交流教学模式、创新科技课堂的建设理念，促进教学相长。

3.2 高校教师走进小学科学课堂

在新课改背景下，小学生除了认识科学本质、树立科学思想以外，更应该崇尚科学知识，具备一定的处理实际问题、参与公共事务的能力。小学科学课程要按照立德树人的要求，培养小学生的科学素养，为他们继续学习和终身发展打好基础。为推动小学生科学知识水平和创新水平的提升，加深小学科学教师与学生对科技前沿的了解，B小学聘请A高校理工学院多位博士作为其校外科技辅导员，让高校的科研中坚力量走进小学科学课堂，讲授各自所在科研领域的前沿知识。例如：甲博士分享了生活中常见的锂离子电池的工作原理、应用场景、结构组件、发展现状及问题，结合自身科研内容向小学生介绍了当前几种主流的锂离子电池正极材料的制备过程、性能指标。此外，通过科学知识告诉小学生为什么锂离子电池会发生自燃、为什么一定时间后会失效、为什么不能随意丢弃等问题。这不仅拓展了小学生的科技视野范围，还强化了其安全和环保意识。乙博士将超疏水材料带进小学生的科学课堂，让学生将材料从水中拿出后观察其是否被浸湿，并让其猜想同种普通材料与超疏水材料的区别。此外，通过课件讲授、视频播放等方式丰富小学生对超疏水材料的了解，拓宽学生在该领域的知识面。A高校理工科教师走进B小学科学课堂，有效地激发了小学生对科学知识的学习热情，提升了学生对科技前沿领域的了解深度，为学生在“双减”政策下更爱学习课本以外的科学知识、更爱钻研、更爱思考助力。

3.3 创新平台及开放课堂建设相互借鉴

为充分了解小学科学教育的授课方式、学生动手能力、学生科技创新平台建设情况及培养目标等问题，A高校理工学院教师走进B小学的开放互动科学课堂，参观学生科技创新平台。在此过程中，借鉴B小学科学开放互动课堂的教学理念、教学手段、教学流程，为在高校中更好地建设“提问-动手/讨论-反馈”的创新课堂奠定基础。B小学科学课程坚持以学生为中心、教师引导为辅的原则，鼓励学生小组合作探索、主动实践、开展学习活动。以小学科学五年级下册课程“摆的研究”为例，课堂具体操作见表1。

表1 “摆的研究”的课堂教学流程及手段

在参观B小学科技创新平台的过程中，进一步了解小学的创新能力与学生的创新水平。B小学建设的科技创新平台可以为学生提供良好的学习机会，提升其动脑、动手、讨论交流和团队合作的能力，为未来持续培养科技人才奠定基础。例如：“智能机器人实验室”可锻炼小学生对各种机器人进行自主设计、简单编程、零件组装的能力；“创客中心”引导小学生研发遥控灯、小音响等常见生活产品；以船模、车模、飞机模型为基础的“三模工作坊”助力小学生组装、改进各类模型；在“科学实验室”里，小学生可以动手进行叶脉书签、手工香皂、水果电池等各种科学实验。这些科技创新平台可以充分地激发小学生的科学研究兴趣，提升其动手能力和创新能力。A高校教师在此过程中也充分了解到现代小学生的科学素养和动手能力，为更好地定位人才培养起点提供了支撑。

4 建议

高校与小学党支部共建工作，对小学科学教育课程的促进作用有如下几点：(1)高校教师走进小学课堂，讲授前沿的科技成果知识，让小学生更能感受科技的进步与发展，体验不一样的科技课堂；(2)指导小学生的科学学习，让他们更热爱科学和生活；(3)小学生参观大学实验室、创新平台等，从小培养科技兴趣，树立科技理想。此外，党支部共建桥梁也可让高校教师深入现代小学，充分了解基础教育现状，对高校科技教育起到推进作用。高校课堂教学的创新改革，可吸收小学科学教育的优点，增加学生与学生之间、学生与教师之间的交流互动。