校园里的科学探索

摘" " 要：亲身体验和实践操作被视为培养学生科学实践能力的有效方法之一。针对目前中小学的科学实验室无法满足学生进行多样化科学实践活动需求的现状，温州市鹿城区教育研究院进行了建设校内科学研究基地的实践。实践采用“基于课程标准，精选研究基地类别”“定制空间设施，打造多元学习场景”“开发基地主题课程，增加科学实践深度”等策略创建校内科学研究基地，并针对创建过程中发现的问题，采取“聚焦不同起点，开展分层建设”“聚焦不同领域，引导交错发展”“聚焦不同校情，打造个性特色”等针对性措施实现校内科学研究基地的优化。

关键词：科学教育；校内科学研究基地；科学实践能力培养

《教育部等十八部门关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》（以下简称“《意见》”）明确提出，要实施启发式、探究式教学，探索项目式、跨学科学习，提升学生解决问题能力［1］。《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称“《义教科学课标》”）将探究实践作为科学课程要培养的学生核心素养的重要方面之一，并将科学探究能力、技术与工程实践能力和自主学习能力作为其核心要素［2］。显然，亲身体验和实践操作被视为培养学生科学实践能力的有效方法之一。然而，目前中小学的科学实验室通常只有教材要求的实验必备器材，无法满足学生进行多样化科学实践活动的需求。因此，《意见》要求学校创造条件、丰富内容，拓展科学实践活动，开展“请进来”“走出去”的双向互动活动［3］。然而，在科技馆、博物馆、科普教育基地等科普场所开展科学实践，存在以下问题：首先，科普场所的教育活动与学校的科学课程缺乏有效衔接，不能形成互补和延伸，导致学生难以将校外学习与校内学习有效结合；其次，部分科普场所过于依赖传统的展览和讲解方式，缺少与之配套的创新活动和深入探究，导致学生无法与这些设备进行有效的深度互动；再次，科普场所缺乏专业的科学教育人员，不能充分挖掘设施背后的科学原理与核心概念，导致学生参与后收获有限；最后，学生在科普场所的时间有限，无法经历一个完整的探究过程，这可能会限制他们实践技能的充分发展。基于以上问题，2023年6月，温州市鹿城区教育研究院（以下简称“研究院”）启动创建校内科学研究基地相关行动，旨在以实践为导向培养学生科学研究的兴趣和实践技能。

一、建设校内科学研究基地的意义

校内科学研究基地作为一个学习平台，为学生提供了科学探究所需要的环境、设施和工具。在教师的引导协助下，学生能够运用科学知识和方法，参与调查、实验等科学实践活动，并在活动中逐渐形成对科学知识和方法的理解与应用。相较于校外科普场所，校内科学研究基地是存在于学生身边的科学资源，是学生可以便捷和频繁使用的场所，为学生提供了持续、系统的科学实践机会。这有助于学生在科学知识的学习过程中，通过不断实践巩固与深化理解。此外，校内科学研究基地还能够根据学校的课程内容、教学计划和学生的具体情况，设计符合学生需求的实践活动，使科学教育更具个性化和针对性。

相较于教室和实验室，校内科学研究基地为学生提供了充分的活动时间、空间与工具，更有利于发挥学生的主体性，从而为学生敞开意义建构的空间［4］。同时，校内科学研究基地通过模拟现实世界等策略，创设了更具真实性的学习情境。这不仅可以激发学生的求知热情，而且可以将抽象的科学理论与具体的实践场景有效地紧密相连，从而深化学生对科学概念的理解。此外，在校内科学研究基地中，学生可以亲身参与与体验解决问题的完整过程，并在实践中运用科学知识解决实际问题。相较于传统的实验室教学对流程和方法的严格强调，校内科学研究基地呈现了更大的灵活性与开放性，让学生能够在探索过程中尝试不同的方法，并从多种角度审视问题，有助于学生掌握关键的科学探究技能［5］，从而促进其技术工程实践能力的发展。

校内科学研究基地作为科学场所，还能在培养学生的合作能力中发挥重要作用。有实证研究表明，78.9%的被调查者认为，科学场所对青少年思想素养的首要贡献是“合作性”［5］。校内科学研究基地通过组织团队项目、研究小组，帮助学生在实践中学习整合多元观点、协同工作以及共同解决复杂的科学问题，以增强学生之间的交流与合作能力。

综上所述，校内科学研究基地无论是相较于校外的科普场所还是学校教室、实验室，在培养学生的科学实践能力，推动科学教育资源整合、优化等方面都有重要作用。

二、校内科学研究基地的创建

（一）基于课程标准，精选研究基地类别

科学实践能力的培养是一个综合性过程，科学实践能力的发展与科学态度的养成依赖于科学知识的获得与理解，而其反过来也能够进一步促进科学知识的内化［6］。为确保实践活动的针对性和有效性，在中小学阶段开展科学实践需要紧密围绕课程标准要求的科学概念进行。因此，研究院在设置校内科学研究基地的类别时，将《义教科学课标》和科学大概念作为重要的参考资料，并依据区域可开发的设备资源和专家资源进行梳理与筛选。同时，按照学生认知发展规律进行整合，形成了“认识自我、亲近自然、了解社会和触摸科技”主题脉络，为学校提供了生命科学、天文地理、交通科技、建筑工程、人工智能、航空航天、新型材料、物理科创等八大类创建方向。这些类别的校内科学研究基地，帮助学生对停留在书本上的科学观念形成具象化的认识，符合学生科学学习的认知水平与需要。

（二）定制空间设施，打造多元学习场景

美国国家研究理事会发布的《K-12年级科学教育框架：实践、跨学科概念和核心概念》认为，科学实践主要包含调查研究、建构科学解释/问题解决方案、论证评价三个活动，即一个更为仿真的科学实践除了在“动脑”“动手”之外还要“动嘴（笔）”［7］。因此，研究院在设计校内科学研究基地空间时，充分考虑其功能需求，打造多元学习场景，基本形成了展览展示、模拟操作、实践制作、交流互动等四类空间，以满足学生参观、体验、探究和讨论等方面的需要。

研究院提出了设计展品设施的几个关键点。首先，充分考虑学生的能力和需求：不超出学生的操作水平，而应具有互动性和可参与性，鼓励学生通过动手操作和体验，加深对科学概念的理解。其次，具有灵活性和可扩展性，展品可有不同的使用方式，以适应不同教学活动的需要，并能够随着学生能力的提升，提供更深层次的挑战。最后，随着人工智能时代的到来，展品设施还应适当整合现代技术，如多媒体、虚拟现实（VR）等，以丰富学生的学习体验。这些展品设施可以更好地满足学生需求，从而提供一个有效的学习环境。

（三）开发基地主题课程，增加科学实践深度

如何将场馆设备、设施开发为课程资源，是当前研究的重点领域之一。仅在基地内浏览参观，而不开展多种形式的学习活动加深对内容的理解，将会导致学生的认知活动停留在浅层的基础应用上，无法为学生科学实践能力的提升提供支持［8］。因此，研究院在建设校内科学研究基地时，同步并系统规划了研究基地课程，以增加科学实践的深度。

在课程内容方面，研究院基于校内科学研究基地的八大类别，形成了生命科学、天文地理、交通科技、人工智能等八大主题课程，并以其背后的科学核心概念为主线，以学生的学习进阶为导向，明确了各领域在不同年级段所需关注的科学内容。例如，生命科学的一个核心概念是“结构与功能”，研究基地依据核心概念在《义教科学课标》中的要求，构建1～9年级的课程体系，以帮助学生形成整体的知识结构体系。

在课程实施方面，研究院依据探究程度的不同，引导学校形成“参观+任务单”“引导体验”“探究发现”三种类型的课程。其中，“探究发现”课程以项目化形式开展，学生要通过解决挑战性问题，进行持续设计、探究与沟通，生成项目作品。

三、校内科学研究基地的优化

针对校内科学研究基地创建过程中发现的问题，研究院采取了针对性措施，以实现校内科学研究基地的优化。

（一）聚焦不同起点，开展分层建设

鹿城区的教育虽然整体水平较高，但区域间仍存在发展不平衡的现象。大部分教育资源集中在东部片区，辐射范围较为有限。为构建更具普惠性的教育生态，让中西部片区学生也能享受优质的科学教育资源，研究院充分考虑不同学校在科学研究基地创建上的不同基础。部分学校的实体环境布局已初具规模，而部分学校还在初创阶段，但每所学校都有强烈的建设热情。因此，研究院将校内科学研究基地校分为培育校和认定校两个层次，并分别制订不同的考核标准。其中，认定校是在空间打造、课程建设等方面已有相当基础的学校。同时，注重“开放”和“连接”，各校内科学研究基地每学期向区域内的外校师生开放不少于两次，使建设成果面向区内每一名师生。

（二）聚焦不同领域，引导交错发展

对学校较为陌生的领域，研究院通过主题重塑的方式引导学校交错发展。例如，温州市能源博物馆与温州市南浦小学相邻，且是学校的研学基地，学校依托温州市能源博物馆，以“新能源电车”为主题开展交通科技教育。然而，温州市能源博物馆可开发的资源远不止这些，学生能够在馆内体验不同形式的能、能的开发与利用、绿色新型能源等多种与能源相关的内容和活动。因此，研究院建议学校借助温州市能源博物馆资源，开展以“能源”为主题的物理科创教育，并通过人工智能技术的运用和研学方案研制，实现资源在博物馆和学校间的连接。

（三）聚焦不同校情，打造个性特色

为提高创建质量，在创建评审过程中除了查看学校的申报材料外，研究院还组织专家到学校进行专项视导，通过现场考察，与校长、教师交流对话，评估学校的创建实效和项目的可行性。当前，研究院已组织专家对26所学校进行专项视导，旨在通过专家的精准引领、把脉问诊，帮助学校把握创建的方向。

研究院在提供八大类创建方向外，引导学校在创建类别上形成错位发展，鼓励学校根据科学教育的既有基础和校内外资源，选择一个具体而有意义的主题进行深入开发。例如，同样是对生命科学领域进行探究，温州市蒲鞋市小学作为温州市医科大学附属第一小学，依托丰富的医学资源，对“人体奥秘”这一主题进行探索，而温州市马鞍池小学则聚焦学校附近的塘河和公园资源，通过与水利局合作，从“水资源的净化与灌溉”中形成对生命系统的认识。

校内科学研究基地是培养学生科学实践能力的重要平台，也是学生创新思维和实践技能的孵化器，对激发学生的科学兴趣，培养学生的科学态度、科学精神，具有重要意义。未来，校内科学研究基地的建设将更加注重与《义教科学课标》的紧密结合，连接学生与科学世界，为学生提供更多高质量的科学实践活动，从而引领学生走向更广阔的科学探索之路。

参考文献：

［1］［3］教育部等十八部门关于加强新时代中小学科学教育工作的意见［EB/OL］.（2023-05-17）［2024-10-15］. https：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/202305/content_6883615.htm.

［2］中华人民共和国教育部.义务教育科学课程标准（2022年版）［S］.北京：北京师范大学出版社，2022：5.

［4］吕宪军，王延玲.美国科学教育中培养学生科学素养的课堂教学策略［J］.外国教育研究，2007（2）：5.

［5］卢姗姗，毕华林.从“科学探究”到“科学实践”：科学教育的观念转变［J］.教育科学研究，2015（1）：65-70.

［6］潘洪建.科学实践：科学教学转型与科学素养提升［J］.绵阳师范学院学报，2018（12）：1-6.

［7］李君.博物馆课程资源的开发与利用研究［D］.长春：东北师范大学，2012：44.

［8］唐小为，丁邦平.“科学探究”缘何变身“科学实践”？：解读美国科学教育框架理念的首位关键词之变［J］.教育研究，2012（11）：141-145.