创新驱动下的科学教育探索实践

【摘 要】北京市怀柔区依托科学城推进城教融合、科教融汇，统筹科学城、科学家、科学设施，积极探索中小学科学教育形成了独特经验。本文讨论了如何通过建立机制、完善课程、整合资源、搭建平台和打造品牌等措施，促进中小学科学教育的高质量发展。

【关键词】怀柔科学城；中小学科学教育；科学家智库

【中图分类号】G434 【文献标志码】B

【论文编号】1671-7384（2024）08-011-03

党的二十大报告指出“教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑”；教育部等十八部门印发《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》；习近平总书记强调“要在教育‘双减’中做好科学教育加法”。目前，怀柔综合性国家科学中心投入运行，我们充分用好怀柔科学城的高端优质科学教育资源，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，并通过教育高质量发展，培养更多创新人才，赋能新质生产力发展。通过建立机制、完善课程、整合资源、搭建平台、打造品牌等举措，奋力打造科学城科学教育优质品牌。

抓住科学城发展契机，加强科学教育统筹谋划

2017年，怀柔综合性国家科学中心（简称：科学城）获批，成为与上海张江、广东深圳、安徽合肥齐名的四大综合性国家科学中心之一。这是怀柔区落实国家战略、承接首都“四个中心”功能的重要体现。作为北京推进具有全球影响力的科技创新中心“三城一区”主平台，将建设世界级原始创新中心。目前，科学城内已有29个大科学装置等科学设施平台陆续投入使用，21家中科院科研院所入驻，聚集2.6万科研人员，其中包括菲尔兹奖得主2名、全球高被引科学家28名、院士77名。

科学城建设对怀柔教育发展提出了更高的要求和挑战，让我们看到了区域教育基本公共服务的不足，尤其是优质教育资源稀缺，提醒我们在推动区域教育提质升级上加大力度。全区上下重视科学教育，领导干部带头学科技，形成从机关干部、普通市民到学生学科技、用科技的良好氛围，这给科学教育带来难得的契机。

怀柔区及时把握发展契机，积极探索建立中小学科学教育体制机制，包括工作领导体制、资源共享机制、经费投入机制和工作组织实施机制等，解决了科学教育“面向谁”“谁来开展”“如何开展”“依托什么载体”等问题。区委成立教育工作领导小组，区委区政府、科学城党工委管委会统筹，委办局多方联动，高位谋划，做好顶层设计，专题召开教育、科技、人才领导小组会议。区政府与科学城管委会，教育部门与怀柔科学城有关部门、科研院所建立联席会议机制，实现科学城资源共享，为区域中小学科学教育提供高端优质资源。区政府加大对中小学科学教育的投入力度，除了用好课后服务经费、社会实践活动经费、课程改革经费，还专门安排了科技活动经费、科技副校长经费等。在组织实施方面，建立和完善了中小学聘任科技副校长管理办法、设立科学教育专家资源库、科学城资源转化、学校科技节和科学社团设立、中小学科学研学课程组织实施等工作机制。

用好科学家智库，科学指导学校科学教育

2.6万名在怀科研人员是科研成果创新研发的主要力量，也是中小学科学教育的指导者、设计者和参与者。

（1）成立科学教育专家指导团队。区教委聘请了在怀科研院所研究员、中国科学院大学教授、北京市名校特聘科学班主任、北京教育科学研究院研究员、北京师范大学教授等深耕科学及教育领域的专家学者，作为怀柔区科学教育专家，系统指导科学教育体系建设，帮助区教科研中心梳理、分析、转化科学城各类资源，指导科学教育课程开发和科学研学路线设计，指导各中小学校组织科学实践、科学社团活动等。

（2）配齐中小学科技副校长。科学家深厚的专业素养，能够有力提升我区中小学校科学教育意识与水平。2019年以来，区教委先后聘请了43位中科院科研院所、中国科学院大学专家、学者担任我区34所中小学校的科技副校长，实现全区中小学科技副校长全覆盖，指导学校科学教育规划和科学课程建设。去年5月，央视新闻频道《新闻1+1》栏目特别介绍了怀柔区聘任科技副校长工作。5年多来，科技副校长为各中小学举办讲座、指导社团等近300场次；开设密码学、天文、编程、物理、心理等课程20余项；带领学生线上、线下方式走进各类科研院所100余次，受益师生超5万人次。

（3）开展科技大讲堂活动。科学家的躬亲示范，在学生心中种下科学的种子。区教委与中科院科创中心联合举办怀柔区中小学科技大讲堂，每月一期，邀请院士、专家入校开展科普讲座，并与学生共进“思想午餐”，畅聊科学话题，启迪科学思想。科技大讲堂面向全区中小学校，以及我区支援合作地区山西、河南、河北、内蒙、青海等地学校同步直播，目前已开展16期。中国科学院匡廷云院士、王乃彦院士、翟明国院士，“中国天眼”FAST总工程师姜鹏等大咖纷纷走进怀柔科技大讲堂，点燃怀柔青少年科学梦想，学生近10万人次受益。

依托科学城资源，探索科学教育课程体系

科学城不仅有国家实验室，还有高能同步辐射光源、综合极端条件实验装置、地球系统数值模拟装置等大科学装置，还有众多科学交叉研究平台，除了用作科研外，这些“大国重器”如何在推动科学教育中发挥更大的作用也是我们重点思考的。

（1）全区推广编程课程。编程教育不仅是人工智能技术的核心组成部分，也是科学教育中不可或缺的基础技能。自2020年起，怀柔区小学三、四年级全部开展STEAM+教育工作，逐年滚动覆盖到小学四年级以上的所有年级。以Scratch模块化编程为主要内容，大力推进基于掌控板的开源硬件教学，以软硬件结合的教学方式，探索编程学习与声、光、电、人脸识别等技术的对接，促进人工智能技术的实践与应用。围绕冰雪运动、绿色环保、智能生活等主题，已开展编程课程5000余课时，受益学生13 000余人。成立社团、举办赛事、培训师资，邀请北师大科教团队对STEAM+课程评估、指导，推动形成怀柔经验。

（2）精心设计科学研学课程。走进科学场馆，能够让学生亲自体验科技乐趣、充分感受科技成果，自觉获取科学知识。区教委联合中科院科创中心，开发科普研学基地，组织怀柔区中小学生走进科学城，走进中科院在怀科研院所、国科大、高新企业，围绕物理、力学、化学等不同领域，参观学习、沉浸体验、实践研究，每学段学生每年至少走进一家科研院所。2023年开始，区政府会议研究明确，由区教委、区文旅局、科学城管委会有关处室共同推进科学研学课程、研学路线开发，推动科学城的科学设施资源向科学教育资源转化，科研资源和基础教育相衔接，打造具有怀柔特色的科学研学品牌项目。

（3）引入专业力量开展校内科普活动。校内科普能够让全员学生广泛参与探究实践。区教委充分借用中科院科研院所、国科大等高端科研机构科普资源，开展校园科技节、科学夏令营、科学展演、观测研究、科学素养测评等各类科普活动，做到了学思结合、寓教于乐。以2023年为例，仅中国科学院大学面向怀柔中小学的春风工程科普活动就举办了1076场次。近年来，每年5月结合中国科学院“科学公众日”活动，学校组织学生走进科研院所参观体验与科研院所带着科普活动走进学校相结合，如今年“科学真好玩”“科学有意思”“科普小实验”等项目进入辖区中小学，深受学生喜爱。

此外，充分利用科学城优质资源，怀柔区教委组织专家自主研发了《怀柔科技》科普读本，发放到每名学生手中，作为了解科学城的必备指南，持续将院所科学课程、实验设施资源引入中小学校园，让广大学生与科学教育“亲密接触”。

对接科学城院所，丰富科学教育赛事活动

（1）发挥科技示范校头雁效应。目前，怀柔区已有7所中小学校获评北京市科技教育示范校。北京一零一中学怀柔校区、怀柔一中、怀柔一小、怀柔三小成功获评全国科学教育实验校。我区以科学教育实验校、科技示范校作为体系建设试点，发挥体系建设头雁效应，积极探索具有我区特色的科学教育体系，逐步辐射全区中小学校。2024年，由北京一零一中学怀柔校区牵头的“全国中小学科学教育实验校第三协同组首届线下科学教育交流展示活动”效果显著。

（2）精心指导成立学生科技社团。学生社团是推动科学教育的有效载体。区教委指导各校因地制宜创建了智能编程、天文、生命科学等230余个精品科技社团。有依托科技副校长专业特长成立的科技社团，如怀柔三小、长哨营小学的天文社团，怀柔五中的“FAST天眼”社团，红螺寺中学的脑科学社团，杨宋中学的物理社团，北房小学、怀柔六小的编程社团等。也有五育并举、课程融合的“科技+”融合类社团，如围绕农业种植体验等劳动教育的组培社团、种植社团；用画笔描绘科技的科技创想画社团。还有结合本校资源的特色社团，如以科技大棚、森林公园为实践基地的生命科学社团。怀柔一中、庙城学校依托生物科技园、绿色环境实验室等10余个科技专用教室，成立了生物科技社团、种植社团、微生物社团、水科学社团等。

（3）举办科学教育赛事活动。赛事活动能够有效激发学生的科学兴趣，提升创新意识和水平。各类系列赛事活动贯穿全年，持续营造科学学习氛围。区教委连续四年创办怀柔“科学城杯”学生科技节，不仅依托北京市学生科技节，举办科学建议奖、未来工程师、金鹏科技论坛、青少年科创大赛等20余大项区级赛事，还协办教育部“白名单”赛事——“北斗杯”全国青少年空天科技体验与创新大赛北京赛区选拔赛、青少年劳动技能与智能设计大赛，以及北京市科协赛事青少年科技创新大赛等。创新开展怀柔科学城本土赛事，如“科学城杯”创意编程大赛、信息学奥林匹克活动、青少年机器人竞赛暨学生机器人智能大赛等。同时，各校每年举办学生科技节嘉年华活动。

面向百年科学城，推动科学教育更加深入

怀柔区创新开展中小学科学教育工作取得积极成效，科学教育逐渐成为怀柔教育的名片。近年来，全区中小学生荣获国家级一二三等奖600余项，市级一二三等奖1800余项，怀柔学子连续5年荣获“北京市中小学生科学建议奖”。北房小学4名学生设计制作的“智能书桌”模型获国家专利证书。知不足而奋进，望远山而前行，我们将致力于将科学城的教育资源与中小学科学教育深度融合，推动科学教育的深入发展。

（1）深挖科学城科教资源。不仅让学生感受科学、科学家、科学城的魅力，同时要用丰富的科研设施、实验室资源精准支持基础教育，更加系统化开发、利用科学城的各领域资源，匹配不同学科、学段，转化为学生深度学习的平台。推动与中国科学院大学、航天工程大学等高校紧密合作，探索贯通培养模式，为学生提供多元化的学习路径和机会。

（2）完善科学教育体系。在科学教育初步探索的基础上，后续还要搭建稳定优质高效的体系，进一步优化顶层设计。积极探索构建“以科技课程为基础、以科学研学为补充、以科技社团为窗口、以科技赛事为助力、以师资培养为依托、以优势项目塑品牌”的特色科学教育体系。

（3）推进科技高中建设。北京一零一中学怀柔校区和北京第三实验学校地处科学城核心地带，是直接服务保障科学城的重要教育配套，与科学城、科学家有天然紧密联系，同时北京一零一中学怀柔校区还是中国科学院大学的附属中学。未来，将依托科学城院所，开设内容丰富、适合不同需求层次学生的科创类课程，联动各方资源搭建多样的科学实验室体验平台，推进区域科技高中建设，在课程建设、学校文化、师资培养、教学方式、贯通培养等方面更加体现科技特色、科学优势。

（4）推动人才培养创新。更加关注整合校内外资源、联动中小学校、高校、科研院所、高新企业形成人才培养的合力，注重从传统课堂学习向项目学习、综合实践、科学探究的转变，乘着怀柔科学城蓬勃发展的东风，推动学生学习方式转变，以科学教育赋能学生成长。我们将以青少年科技创新学院怀柔分院为平台，在科学学科建设、师资培养等方面，借助科学城资源再发力，探索区域创新人才培养。

结 语

怀柔的学生们既要享受科学城建设带来的成果，也要展现科学城建设给教育带来的变化。新时代，新征程，怀柔区教委将持续深化教育教学改革，构建家校社协同的“大科学教育”格局，谋划好“科学+城”的教育“文章”，持续打造科学城科学教育金名片。

编 辑：仲玉维