江苏星河实小：全景式推进学校科学教育创新实施

左文飞 庄惠芬

摘要江苏省常州市武进区星河实验小学针对中小学科学教育实践中存在的边缘化、碎片化、浅表化等现象，不断深化科学课程改革，在资源统筹、内容建设、教学变革等方面系统发力。一是统筹家校社资源，构建全域立体的科学探究场景；二是建设包含普适课程群、专适课程群、自适课程群在内的全景式分层次科学课程群，满足不同学生群体的学习需要；三是坚持做学玩合一的理念，不断推进教与学方式的变革；四是在师资建设、课时设置、学生评价等方面改进优化，为推进科学教育提供坚实保障。

关键词 科学教育；科学素养；拔尖创新人才早期培養；家庭科学实验室；跨学科学习；协作式学习

中图分类号G62

文献标识码B

文章编号1002-2384（2023）06-0026-04

注释：① 本文系2021年度江苏省中小学课程基地与学校文化建设项目“好奇工场：指向儿童科学素养的学习创新实践”、2022年度江苏省中小学课程基地与学校文化建设项目“指向‘儿童创想家培养的学校课程基地建设”的阶段性研究成果。

科学教育不仅对促进学生全面发展有着重要价值和意义，而且对于拔尖创新人才早期培养起着重要的启蒙与奠基作用。然而在当前的中小学科学教育实践中，仍存在边缘化、碎片化、浅表化等现象，主要表现为科学教育不被重视、科学课程缺乏系统建设、科学教育资源相对匮乏、科学教学重讲授轻探究体验，等等。对此，江苏省常州市武进区星河实验小学坚持“开展科学启蒙、激发科学探究、促进科学创造”的工作目标，十年来不断深化科学课程改革，在资源统筹、内容建设、教学实施等方面系统发力，取得了突出的教育成效。

一、家校社协同，构建全域立体的科学探究场景

在传统的学校教育中，科学实验室往往是固定的、标准化的，不易激发儿童的探究兴趣，也难以为学生提供个性化的学习支持。对此，我校从“四A”理念出发，整体构建涵盖家庭、学校、社区的科学创想场景，为学生的科学探究提供全域性的环境支持。“四A”包括以下内容：Anywhere，任何地方都可以进行科学发现；Anytime，任何时刻都能够进行科学思维；Anyone，任何师生、家长都争做科学探究者；Anyway，不论以何种方式、从何种角度都可以进行科学创造。

1. 构建时时可做的校内科学实践场所

在科学教学中，我们提供给孩子的不应仅是简单的实验经历，而应是融学习内容、方式与装备支持于一体的学习环境，使学生能够真正沉浸其中，参与体验互动。针对不同学生群体及其发展需求，我们在校内构建了三类科学实践场所，提供涉及不同科学主题的研究支持。

其一，打造一组开放的主题科学实验室。我校摒弃了标准化、单一性的科学实验室传统布局，以发展的视角建构起包括自然观察港、物质交互港、探究发现港、创新实践港在内的四个主题科学实验室，并配置相关装备器材，方便学生在其中开展观察、测量、生化实验、工程技术实践等活动，形成让儿童积极卷入的科学探究空间。除满足日常授课需求外，主题科学实验室还随时欢迎学生延续课上未完成的实验，破解心中疑惑，让国家课程的执行更加深、透、实。

其二，打造一个综合性的科学创想中心。我校专门设计建造了800平方米的科学创想中心，内设人体科学、力与机械、地球家园、创智工坊、宇宙奇观、光影世界等12个主题小馆。在这里，孩子们可以见到生活中罕见的科学现象，在与设备互动中获得真实体验，提出有意思的科学问题。每个主题小馆都开设有20多门探究课程，并由孩子们担任“课程宝贝”，在教师指导下承担微课程的展示讲解工作，最后课程被存储在学校的创想科学研究院云平台上，供所有学生根据自身兴趣自主点播学习。

其三，打造一个进阶性的“好奇工场”。本着推进国家课程高质量实施、为拔尖创新人才早期培养提供支持的出发点，我校还建设了占地1000平方米的“好奇工场”，形成以“小蝌蚪造物间”“火星实验室”“创意智豆链”“万物梦工场”为场景的科学实践场所。我们将科学教育的4大主题（生命世界、地球与宇宙、物质世界、应用科学）延伸至8大领域，设计了300多种主题课程以及数百项科学实验，以更好地配合学校科学课程群的构建与实施。

2. 开设人人可研的家庭科学实验室

为打破学习边界，我校发起了主题为“100+创意实验、100+科学小导师”的家庭科学实验室创设行动，旨在突破以往实验教学中只能由教师“讲”、学生“看”的局限，培养爱科学、善钻研、会分享的科学小达人及研究发烧友。学校号召学生把家中的厨房、杂物间等空间充分利用起来，通过在教材中寻找线索或根据生活中的问题生成实验课题，然后利用生活中的材料或自制实验器材开展各类科学小实验。在这种日常的、开放的、自由的家庭场景中，孩子们围绕科学创想类和艺术创想类两个方向，在一个学期内自主开展了100多个科学实验，创编艺术实验作品数千件。同时，学生们还将自己的研究经历与作品创作过程整理成文稿，录制成视频，并借助校内公告栏、学生大型集会、学校微信公众号等平台进行展示发布，以鼓励同伴模仿实践并开展延伸研究。

3. 设立处处可探的社区科学实践基地

本着“优势互补、资源共享、互惠双赢、共同发展”的原则，我校与所在区域内的33个科创基地建立长期合作关系，学生们每月都可以到基地进行具身体验，开展科学实践。学校还在其中遴选了20家创新型基地成立了“娃娃科学创想实验室”。比如：“星星充电”是一家新能源创新型企业，学生到基地学习、体验、交流后，学校会针对其中一些对新能源开发有兴趣的学生，每月安排半天时间让他们到基地跟随专业人员开展深度学习探究。此举既达到了对全体学生进行科学启蒙的目的，又能支持部分对科学探究特别有兴趣的学生开展进一步的探索与发现。此外，学校还与省科协联手，建立少年儿童科技素养实践研究基地；与武进区青少年活动中心联手，创建儿童创意设计与制作中心；申请成为常州市知识产权专利实验校，为儿童取得创新成果提供资源、智力、平台的支持，等等。

二、思创行一体，构建全景式分层次科学课程群

创新人才的培养需要科学课程内容体系的不断创新与完善。为提升学生的科学素养，我校系统构建了包含普适课程群、专适课程群、自适课程群在内的全景式分层次科学课程群。

1. 普适课程群：用大概念统领国家课程的高质量实施

我们围绕科学大概念，从三个方面着手，达成对国家课程的高质量实施，在此过程中形成面向全体学生、包括176个主题的普适课程群。一是围绕科学课程标准中的13个核心概念，整合教材单元内容形成132个认知主题。二是将各种科学概念进行横纵向组织联结，形成以分析理解实际问题为主的12个思辨主题。如整合“能量”“能量转换”“能源”等概念，形成“能源危机后果推演与对策建议”主题，引导学生不仅能从一两个具体事实入手分析判断事物的发展变化，而且还能在高位观念的指引下提出应对建议。三是丰富科学概念的外延，形成以应用实践为重心的32个创意主题。创意主题的学习以科学概念的建构为基础，以解决实际问题为目标，而且必须拿出可见的成果，以促使学生的知识学习从固定存储走向实践应用。

2. 专适课程群：用大项目推动班本课程的跨学科开展

培养具有科学家精神的儿童，需要从培养学生的问题意识开始。对于真实问题的发现与解决，需要考虑到现实中人与人、人与物、人与时空的连接。我校的专适课程群就是面向有意愿参与复杂性、综合性问题研究的儿童，通过班本课程的设计，鼓励学生开展以班级为单位的跨学科学习。

班本课程分为两类。一类是所有班级都需要開展、面向所有学生的科学项目学习课程，具体内容由班级师生自选。课程学习不过于追求深度，但注重对科学事实、原理的正确理解和创意表达，目前包括“超级变变变”“科学故事小剧场”“微研究秀场”等项目，融合科学、文学、数学、艺术等多个领域的知识技能。如“超级变变变”作为我校的一个传统科学项目，要求学生用与众不同的方式表现科学发现和历程。

另一类班本课程是以班级中的部分学生为核心团队，完成一个较有深度的主题项目研究。问题从学生中来，从生活中来，研究方案由师生共同商定，学生需要学习应用相关知识解决生活中的实际问题。如有的班级学生在观察到校园公厕内脏而臭这一生活现象后，就产生了“WC变形计”主题探究项目，并通过对与卫生间相关的设备、使用者等要素的分析研判，产生了一系列创想设计，解决了这一现实问题。诸如此类，教师们以日常问题为抓手，引导学生像科学家一样经历“设问-观察-探究-反思”的过程，由此产生对外部世界更深入的认识以及积极改造世界的热情与创想，这样让学生成为小小科学家、小小发明家就有了更多可能。

3. 自适课程群：用大场景推动生本课程的个性化实践

自适课程群是指服务于学生与同伴、家人之间合作进行主题学习的生本课程，主要依托学校科学创想中心、好奇工场、家庭科学实验室实施，旨在让每个儿童的个性化学习意趣都能得到尊重，能自主地选择自己感兴趣的学习方向。自适课程群的学习资源来源于学生、家长、教师等多个群体，他们将自己设计好的课程通过分享链接、公众号发布、制作场馆学习单等方式投放给全体学生，再由每位同学自主选择感兴趣的资源开展独立学习，或邀请同学、家长一起探索。

目前自适课程群包括四大板块：一是科普馆，主要分享生活小常识和科普阅读内容；二是拾趣园，侧重分享有意思的科学新发现；三是探究场，由学生、教师或家长提供相关探究项目的设计流程，鼓励学生自行完成，并展示探究过程和结果；四是造物间，鼓励学生参照一定方法仿制科技产品，并公布具体步骤。如有学生在看到其他同学分享的家庭实验“土耳其热气球”后产生浓厚兴趣，在跟随视频完成实验后，又开始了进一步的研究探索。

三、做学玩合一，打开全息化的科学学习路径

我校在开展科学教育过程中，不断探索优化教与学的方式和路径，使之更贴近学生的身心特点和学习规律，有效提升了教育实效。

1. 课内知识学习和课外具身体验相结合

科学学习的内容、空间、场景应该是开放的，我们努力打破教室内外、校园内外的边界，让学生把天地万物作为学习的对象。学生在课堂上研习最基础的科学规律和方法，在家庭中关注身边事物及生活现象中蕴含的科学常识与原理，在社会生活中发现科学的实际应用以及改进空间，在此过程中逐渐形成对世界的整体认知，并产生改造和建设美好家园的朴素情感。

如在苏教版四年级下册第二单元“地球、月球与太阳”的学习中，教师在“宇宙中的地球”这一核心概念的统领下，将单元内容划分为“在地球上观察地球”“跳出地球观察地球”“太阳照射下的地球”“被护卫的地球”四个主题，同时配合校内科学场馆中的日、地、月实物模型体验和数学模型计算，以及家庭科学实验室中的月相观测、历法研究，既增强了学生的体验感，又使其在将各学科知识与经验串联的过程中形成“事物之间是相互联系的”这一科学观念。

2. 个体化学习和协作式学习相结合

坚持独立思考有助于避免不同学生学习成果的同质化，科学学习尤其需要独特性理解、突破性思路，这样才能使创新创造成为可能。因此在科学学习中，我们首先将学生的个体化学习放在重要地位，引导学生从被牵引走向自驱动，从模仿、从众走向自主、创见。

与此同时，学校还注重组织学生与朋辈、家长之间的协作式学习。朋辈之间的协作式学习多以项目小组或学习小组的方式进行，在此过程中，教师重点指导学生把握组建异质小组、物化小组标识、开展有效分工协作、创建沟通及成果共享机制等关键要点，以保障小组合作的顺利推进。与家人开展合作学习也有着独特优势。很多学生家长都有自己专精的领域、丰富的实践，可以在孩子开展课外学习遇到障碍时提供智力支持。同时，家长与孩子长时间相处，相似的生活环境更容易让他们对共同问题产生关注，并引发探究行为。如一位家长与孩子在开车过路口时遇到被前面大车遮挡红灯的状况，于是合作设计出利用镜面反射观察交通信号灯的装置，以更好地判断路况，避免闯红灯问题的出现。

3. 提供挑战性任务与方法指引相结合

在科学教学中，我们注重设计各类挑战性任务，并将其转化为操作简易、趣味性强的实践活动菜单，鼓励学生围绕任务开展创新行动，由此促进学生创新思维的发育，也借此识别出具有创新特质的儿童。为保证科学探究活动的顺利进行，教师注重引导学生利用各种学习资源与方法，并尽量为学生提供可行的工具支架。

一是绘制研究路线图。如针对小区中宠物粪便污染的情况，孩子们成立“关于宠物粪便管理问题现状研究与对策设计”项目组。教师先是引导学生针对这一问题，从现状、原因、解决方案等角度进行整体规划，将一个大项目拆解成若干个子项目，包括“小区中的宠物粪便污染普遍吗，扰民吗？”“为什么某些小区会出现这么多宠物粪便？”“可以用什么办法让宠物粪便变成资源？”等等。在此基础上，学生再针对各个子项目逐一攻克。

二是掌握探索技术链。在研究中学习方法，以方法支撑行为，是学生开展科学探究的重要手段。如通过文献研究获取丰富资讯，扩充资源库；通过现场调查收集第一手资料，拿到更接近真相的观察结果；通过问卷调查获取大样本数据，再通过列表比较或绘制统计图的方式直观呈现数据中隐藏的规律；通过个性化的案例收集了解某一人物的感受和认知，等等。

三是选择实用性工具。在开展科学探究时，一些解决方案需要用具体工具来呈现，学生可能要利用切削、拉锯、打结、折叠、钻孔、拼贴等日常操作技能完成心目中的创意设计。在此过程中，教师要指导学生认识工具，学习工具使用方法，熟悉常用材料的特性，保障工具使用的安全，以帮助他们在实践中正确选择应用并完成制作。

四、前中后贯通，提供全时空的科学育人保障

学校还注重在师资建设、课时设置、学生评价等方面为科学教育的推进提供坚实保障。

1. 注重教师的全员全程培养

学校科学规划科学教师队伍的结构和数量，除积极招募专职科学教师外，还选择具有理科学习背景、责任心强的其他学科教师长期兼职科学教学工作，目前学校共有6名专职科学教师和12名兼职科学教师。为赋能科学教师成长，学校建立了完整的专兼职科学教师岗前培训内容体系，包括组织科学教师研习科学学科核心概念及教材教法、熟悉安全实验规范、掌握合作学习指导方略等，以促进全员观念更新和技能提升。学校还从市、区中学理科教师、小学科学教研员、科学特级教师中选聘10位科学导师，采取组团方式对校内科学教师进行精准培养，包括通过听课评教进行一对一指导、指导教师科学基础知识与实验技能的提升、引领学校学科建设等，逐步形成“导师全程指导、导师指导全员”的培养模式。

2. 注重课时的科学规划安排

为服务课程实施的需要，学校对科学课程的课时安排进行整体优化。其中微课时10～20分钟，侧重于知识分享、操作体验、微型探究；中课时35分钟，侧重于概念建构、思想交流；长课时80分钟，侧重于问题解决、物化产品的制作。学校将弹性课时作为长期制度固定下来，并不断探索完善实操策略，指导教师在学期初就针对不同的课时进行整体规划，将学期学习目标分解到具体课时，切实发挥弹性课时对于灵活落实课程培养目标的独特价值。

3. 注重评价的全方位精准化

学校基于科学学科核心素养指标，兼顾学生的年龄特征、智能差异和学习风格，科学设计学生评价量规。围绕科学学习，从自主自觉地学习、自由自在地想象、有根有据地研究、有滋有味地分享、一分为二地批判、不拘一格地创造等维度，对学生的学习表现进行评价，并通过奖励OK章、大拇指章、创意章等徽章评价方式，激发学生学习的积极性和创造性。同时，学校还借助数字化平台为每个孩子建立了探究歷程存储中心，在征得学生及其监护人同意的前提下，记录儿童的前置学习、合作学习、延展学习过程及结果，形成科学学习档案袋，这既可以作为学生的学习成果留念，也能协助学生分析自己参与科学观察、实验、探究、创造方面的具体情况，同时有助于教师据此对学习内容与方式进行筛选、更迭和优化。

（编辑 王淑清）