在實(shí)施科學(xué)教育的過程中,聚焦學(xué)生問題意識培養(yǎng),基于“發(fā)現(xiàn)問題 $$ 提出問題 $$ 探究問題 $$ 解決問題\"的教學(xué)邏輯(四段)和\"玩中學(xué)、做中學(xué)、創(chuàng)中學(xué)\"的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)途徑(三步),構(gòu)建以問題驅(qū)動(dòng)為核心、以學(xué)科融合為特色的“四段三步\"課程實(shí)施模式。該模式旨在引導(dǎo)學(xué)生在“玩”中發(fā)現(xiàn)并提出問題,在“做”中探究問題,在“創(chuàng)”中解決問題,形成從問題萌發(fā)到創(chuàng)新成果產(chǎn)出的全鏈條培養(yǎng)體系。
為依托\(zhòng)"達(dá)新\"課程體系做好科學(xué)教育加法,學(xué)?;凇八亩稳絓"課程實(shí)施模式開發(fā)“達(dá)新小問號\"融合課程。該課程以培育科學(xué)精神為宗旨,以培養(yǎng)科學(xué)思維為核心,以掌握科學(xué)知識為基礎(chǔ),致力通過科學(xué)方法激發(fā)學(xué)生的好奇心、想象力和探求欲,引導(dǎo)他們開展科學(xué)主題跨學(xué)科實(shí)踐探究,逐步成長為善發(fā)現(xiàn)、會提問、勤思考、懂合作、能創(chuàng)新的新時(shí)代少年。
一、“達(dá)新小問號”課程框架設(shè)計(jì)
學(xué)?;凇八亩稳絓"課程實(shí)施模式,設(shè)計(jì)“達(dá)新小問號\"融合課程框架(如下圖),致力打造理念有根基、發(fā)展有方向、實(shí)施有路徑的科學(xué)教育生態(tài)。
“達(dá)新小問號”融合課程關(guān)注學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展,從科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐、態(tài)度責(zé)任4個(gè)方面明確12項(xiàng)素養(yǎng)要素,并分別依托發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、探究問題、解決問題的研究階段落實(shí);通過“三小三賽一申\"(“三小\"指“小問號”小制作、小發(fā)明,“三賽\"指館賽、白名單賽事、小小科學(xué)家活動(dòng)賽,“一申\"指專利申請)等途徑,助推科學(xué)教育特色發(fā)展。教師則以“小問號\"引導(dǎo)者、創(chuàng)意評估者、實(shí)踐協(xié)作者等角色,助力學(xué)生在“玩\"中生發(fā)有價(jià)值的問題,在“做\"中評估項(xiàng)目可行性,在“創(chuàng)\"中通過溝通協(xié)作展開探索與實(shí)踐。
二、“達(dá)新小問號”課程內(nèi)容架構(gòu)
“達(dá)新小問號\"融合課程將“樂學(xué)習(xí)、廣見識的未來人才\"育人目標(biāo)轉(zhuǎn)化為“善發(fā)現(xiàn)、會提問、勤思考、懂合作、能創(chuàng)新\"的課程目標(biāo),遵循面向全體、分層培養(yǎng)、個(gè)性發(fā)展原則,開發(fā)基礎(chǔ)、拓展、高階三級課程。
1.基礎(chǔ)課程夯實(shí)素養(yǎng)根基,激活探究動(dòng)力
基礎(chǔ)課程立足科學(xué)、數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等全學(xué)科領(lǐng)域,以國家課程為載體,注重引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題、提出問題,增強(qiáng)“善發(fā)現(xiàn)、會提問\"的意識。學(xué)科教學(xué)中,教師可通過觀察、實(shí)驗(yàn)、推理等學(xué)習(xí)方式,幫助學(xué)生掌握科學(xué)研究方法,理解自然規(guī)律等;也可通過“課程再造”,強(qiáng)化科學(xué)內(nèi)容與各學(xué)科領(lǐng)域的聯(lián)結(jié)。如語文、英語學(xué)科可圍繞科學(xué)主題開展觀察日記寫作、科普對話練習(xí),道德與法治學(xué)科可探討科技倫理,歷史學(xué)科可講述科學(xué)家精神,地理學(xué)科可分析自然環(huán)境,美術(shù)學(xué)科可開展科幻主題作品創(chuàng)作,等等。同時(shí),信息科技學(xué)科可提供數(shù)據(jù)處理與呈現(xiàn)等技術(shù)支持,助力學(xué)生高效探究。多學(xué)科協(xié)同的科學(xué)主題課程能更好地激活學(xué)生的探究動(dòng)力,幫助他們厚植科學(xué)與人文底蘊(yùn)。
2.拓展課程推動(dòng)跨界實(shí)踐,提升探究能力
學(xué)校聚焦“勤思考、懂合作”目標(biāo),通過科學(xué)與閱讀、信息技術(shù)、人工智能等跨領(lǐng)域融合,聯(lián)動(dòng)航模、編程等項(xiàng)目,構(gòu)建“科學(xué) + ”系列拓展課程,助推學(xué)生從發(fā)現(xiàn)問題邁向?qū)嵺`探索,進(jìn)而學(xué)會思考與合作,提升探究能力。該系列拓展課程包括三類。聚焦“學(xué)科互促,思維進(jìn)階”開發(fā)的微項(xiàng)目課程,旨在促進(jìn)學(xué)生遷移運(yùn)用知識,提升綜合思維能力。如微項(xiàng)目“校園節(jié)水行動(dòng)\"整合數(shù)學(xué)、物理、語文等學(xué)科內(nèi)容,設(shè)置計(jì)算用水?dāng)?shù)據(jù)、分析節(jié)水原理、撰寫節(jié)水倡議書等進(jìn)階性任務(wù),助推學(xué)生遷移運(yùn)用知識。聚焦“工程思維,物化實(shí)踐\"開設(shè)的編程無人機(jī)、創(chuàng)意智造等STEAM課程,旨在提升學(xué)生工程思維與動(dòng)手能力。例如,在編程無人機(jī)課程學(xué)習(xí)中,教師引導(dǎo)學(xué)生先設(shè)計(jì)能完成空中投遞任務(wù)的飛行路徑,再結(jié)合3D打印制作專屬投遞裝置,解決實(shí)際工程問題。聚焦“社會場域,責(zé)任踐行\(zhòng)"開展的校外研學(xué)課程,旨在引導(dǎo)學(xué)生赴航空、環(huán)保、新能源等領(lǐng)域的高新企業(yè)學(xué)習(xí)與實(shí)踐,通過參觀格林美廢舊物回收展廳、了解億緯鋰能鋰電池生產(chǎn)流程、在愛飛客航空科普基地模擬航空飛行等,拓展科學(xué)視野,增強(qiáng)社會責(zé)任感。
3.高階課程對接賽事活動(dòng),強(qiáng)化探究實(shí)力
高階課程聚集“能創(chuàng)新\"目標(biāo),以國內(nèi)外一流科創(chuàng)賽事為驅(qū)動(dòng),引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐,強(qiáng)化科研探究實(shí)力,并為潛在的拔尖創(chuàng)新人才搭建發(fā)展平臺。例如,學(xué)校依托全球發(fā)明大會中國區(qū)(ICC)賽事、宋慶齡少年兒童發(fā)明大賽等,引導(dǎo)學(xué)生洞察生活痛點(diǎn),設(shè)計(jì)出“智能水果發(fā)放系統(tǒng)”“幼兒防疫智能配餐小助手\"等兼具巧思與實(shí)用價(jià)值的作品;鼓勵(lì)學(xué)生在青少年科技創(chuàng)新大賽中瞄準(zhǔn)社會關(guān)切,研制出“老年人防摔智能救護(hù)神器\"等成果;結(jié)合愛飛客航模大賽、全國人工智能創(chuàng)新大賽等競技賽事,引導(dǎo)學(xué)生完成航模設(shè)計(jì)、機(jī)器人舞蹈等復(fù)雜任務(wù)。此外,學(xué)校依托校園科技節(jié)、好奇夜活動(dòng)為創(chuàng)新成果提供展示平臺,營造創(chuàng)新創(chuàng)造的校園氛圍。
三、“達(dá)新小問號”課程實(shí)施策略
1.問號文化激發(fā)問題探究意識
學(xué)校將“小問號”作為科學(xué)教育文化標(biāo)識,通過設(shè)置“問號墻”開展“科學(xué)發(fā)布會\"等手段,鼓勵(lì)學(xué)生從生活中挖掘問題,收集“金問號”(對學(xué)生而言有科學(xué)探究價(jià)值的好問題)。這些問題經(jīng)過班級、年級、校級遴選進(jìn)人“創(chuàng)意孵化中心\"(學(xué)校設(shè)立的助力學(xué)生創(chuàng)意落地的部門),再經(jīng)過論證轉(zhuǎn)化為研究項(xiàng)目進(jìn)入實(shí)踐研究階段,最終研究成果將在成果發(fā)布會上展示。以“皮蛋歷險(xiǎn)記\"項(xiàng)目為例,教師引導(dǎo)學(xué)生從皮蛋入手,基于初中化學(xué)“酸堿鹽”知識與勞動(dòng)課程標(biāo)準(zhǔn)要求,聚焦制作過程中的化學(xué)變化(如氧化鈣與水反應(yīng))提問題。經(jīng)過思考與探究,學(xué)生在“問號墻”上提出“浸出液為何呈堿性”“蛋上的松花如何形成”等問題。通過自主查閱皮蛋制作工藝資料、實(shí)驗(yàn)檢測浸出液pH與成分、設(shè)計(jì)配方并制作皮蛋等探究環(huán)節(jié),學(xué)生解決了上述問題,提升了科學(xué)思維。這種以“小問號”文化為特色的教育方式有效激發(fā)了學(xué)生的問題意識,每年帶動(dòng)學(xué)生提出500余個(gè)有效科學(xué)問題并形成近百份研究報(bào)告。
2.項(xiàng)目學(xué)習(xí)提升實(shí)踐創(chuàng)新能力
學(xué)校推行“一學(xué)生一學(xué)期一項(xiàng)目\"機(jī)制,引導(dǎo)師生將課程內(nèi)容轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)項(xiàng)目。以八年級“電池課堂\"項(xiàng)自開發(fā)為例。學(xué)生基于研學(xué)中產(chǎn)生的對電池原理、安全等方面的疑問,從近首個(gè)具體問題中凝練出“電池的起源”“電池的結(jié)構(gòu)”“電池安全及回收”三個(gè)子項(xiàng)目。各小組認(rèn)領(lǐng)子項(xiàng)目,圍繞\"電池結(jié)構(gòu)是怎樣的”“可能引發(fā)電動(dòng)汽車起火的電池相關(guān)因素是什么”等驅(qū)動(dòng)性問題,融合多學(xué)科知識展開探究,如運(yùn)用物理知識解析電池發(fā)電原理,運(yùn)用化學(xué)知識探究電池材料特性,運(yùn)用信息技術(shù)輔助數(shù)據(jù)模擬與模型構(gòu)建,運(yùn)用美術(shù)知識繪制電池結(jié)構(gòu)圖,從而實(shí)現(xiàn)多學(xué)科聯(lián)動(dòng)。項(xiàng)目實(shí)施過程中,學(xué)生根據(jù)特長分工協(xié)作,分別完成電池充放電、電解液配比等實(shí)驗(yàn)操作,歷史文獻(xiàn)與前沿技術(shù)資料整合,可視化成果報(bào)告撰寫等任務(wù)。為破解“檸檬電池電壓不足\"的難題,學(xué)生積極研討,從材料替換、結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方向改進(jìn),通過反復(fù)測試與數(shù)據(jù)對比找到合理方案,將其升級為水果電池組,使電壓從初始的1.2V提升至5V以上,成功為小型電子設(shè)備穩(wěn)定供電。
3.校家社協(xié)同拓展學(xué)習(xí)邊界
學(xué)校打造“校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室 + 校外基地\"雙平臺,整合多方資源拓展科學(xué)教育場域。一方面,學(xué)校在校內(nèi)建設(shè)12個(gè)專業(yè)場館,配備zSpace虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備、3D打印機(jī)等硬件,打造沉浸式實(shí)踐探究環(huán)境;實(shí)施“雙師雙能\"計(jì)劃,邀請國內(nèi)相關(guān)專家擔(dān)任學(xué)??茖W(xué)副校長,聯(lián)合省內(nèi)創(chuàng)客教育專家合作開發(fā)4冊科學(xué)校本教材,驅(qū)動(dòng)本校教師專業(yè)成長;聯(lián)動(dòng)家長群體中的博士、工程師等科技人才,開展校園科普活動(dòng)。另一方面,學(xué)校與荊門科技館、博物館合作,在荊門高新區(qū)構(gòu)建“科學(xué)教育15分鐘生態(tài)圈”,依托格林美、億緯動(dòng)力等企業(yè)及鳳凰湖濕地公園,組織學(xué)生走進(jìn)企業(yè)研發(fā)中心參觀、學(xué)習(xí),并參與企業(yè)微課題研究,實(shí)現(xiàn)科學(xué)教育從課堂到社會的延伸。
4.發(fā)展性評價(jià)促進(jìn)素養(yǎng)發(fā)展
學(xué)校建立學(xué)業(yè)水平與社會實(shí)踐雙維度評價(jià)體系。學(xué)業(yè)水平維度主要考查學(xué)生基礎(chǔ)課程和拓展課程的學(xué)習(xí)表現(xiàn)與能力水平;社會實(shí)踐維度側(cè)重從研究創(chuàng)新、實(shí)踐經(jīng)歷、成果作品3個(gè)二級指標(biāo)考查學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展水平。學(xué)校將評價(jià)融人日常課程學(xué)習(xí)、項(xiàng)目實(shí)踐過程中,引導(dǎo)教師(側(cè)重學(xué)業(yè)質(zhì)量評價(jià))學(xué)生(側(cè)重學(xué)習(xí)過程中的自評與互評)家長(參與學(xué)生表現(xiàn)的觀察與反饋)、校外導(dǎo)師(側(cè)重實(shí)踐指導(dǎo)與成果評價(jià))多元評價(jià)主體,通過成長檔案等過程性記錄方式反映學(xué)生的真實(shí)表現(xiàn),并基于評價(jià)結(jié)果優(yōu)化課程設(shè)計(jì),促進(jìn)學(xué)生個(gè)性化發(fā)展。如在“太空種植\"項(xiàng)目實(shí)踐中,學(xué)生需完成種植方案設(shè)計(jì)(主要涉及學(xué)科知識應(yīng)用與研究創(chuàng)新)數(shù)據(jù)觀測與記錄(體現(xiàn)實(shí)踐經(jīng)歷)成果展示與匯報(bào)等任務(wù),種植方案的科學(xué)性、實(shí)踐活動(dòng)的參與度、成果作品的創(chuàng)新性等由相應(yīng)評價(jià)主體評價(jià)后納入學(xué)生成長檔案。這種評價(jià)機(jī)制突破了傳統(tǒng)評價(jià)主要考查知識掌握情況的局限,有利于形成以評促學(xué)的良性循環(huán)。