科学教育是提升国家科技竞争力、培养创新人才、提高全民科学素质的基础,提升中小学校科学教育质量是夯实科教兴国根基的关键保障。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》以及教育部办公厅和中国科协办公厅联合发布的《关于利用科普资源助推“双减”工作的通知》为实现学校科学教育的创新、拓展校外科学教育资源做了顶层布局,描绘了科学教育发展的广阔蓝图。在落实科学教育“加法”的进程中,如何实现科技馆、博物馆、高新企业等科普基地与中小学校的有效联动,为中小学生提供更加优质的科学教育课程与活动,成为科普和科教工作者共同关注的重要议题。

近年来,校外资源支持科学教育的数量快速跃升,成长为加强中小学科学教育的一个重要载体,展现出了无限的潜力和发展空间。为了更好的发挥校外资源的作用,从数量增长到质量提升是下一阶段要解决的关键问题。当前整体来讲,对社会科普资源的利用尚不充分,缺乏优质的教学模式;校外科普活动对科学方法、技能和科学精神的培养还不深入,许多学生参与科普基地的活动好比景点旅游,过程很兴奋但收获显不足;校内与校外的科学学习往往比较独立,缺少校内外紧密关联、持续性、探究性的课程设计。

围绕这一突出问题和现实需求,由北京市科委、中关村管委会委托,创智未来教育科技(北京)有限公司承担,北京师范大学科学教育研究院和化学学院提供学术支持,共同实施北京特色科技教育课程开发与教师能力提升项目。该项目由北师大科学教育研究院郑永和院长担任顾问,北师大化学学院魏锐教授、创智未来CEO胡璟怡女士作为负责人,组建了包括科学教育研究者、中小学科技教师、科普基地科普工作者、科教企业课程与产品研发人员等多方面力量构成的研究团队。项目从多个层面深入进行理论研究,倡导通过引入项目学习(PBL)的学习方式,开发“科普基地-学校”协同开展的项目式科技课程与活动,探索校内外协同的科学教育新模式,为科学教育下一步发展提供新方向和具体可行的解决方案。

研制 “科普基地 - 学校 ” 协同的项目式课程 开发方法论

北京师范大学科学教育研究院、化学学院的研究团队在项目学习和校外科技教育领域均具有扎实的研究基础,通过将校内外两个场域的学习方式融合创新,创造性地设计了基于项目学习的校内外协同科学课程的实施模式与课程开发方法论,主要包括以下步骤:

第一步,项目选题:教师依据场馆参观的直观感受和教学经验选取最触动自己的展品或资源,提出驱动性问题。

第二步,项目规划:描述展品资源相关“真人真事”的问题解决过程,转化为适合学生的问题解决步骤,藉此拆解项目任务。

第三步,活动设计:设想学生与场馆展品或资源的互动方式,并将这些具体活动“嵌入”到一个高阶问题解决过程中,设计校内外结合的学习活动。

第四步,成果表达:项目式教学案例文本、案例介绍文章是两种重要的成果形式,基于模板、小步推进、化解难点是创作出优质成果的重要策略。

该课程开发方法论的创建,能够指导中小学科学教师和科普基地辅导员开发出高质量的科学课程。项目组将研究成果转化为面向中小学教师和科普基地辅导员的培训课程,通过在线授课平台和媒体网络传播,线上受众已逾10000人次,为众多科学教育和科学普及工作者提供了指导和思路,有望推动校内外协同的科学学习进入新的发展阶段。

开发十项 “科普基地 - 学校 ” 协同项目 学习示范性科学课程

项目组一方面深入调研了北京市科普基地在特色课程开发方面的成果和不足,以及各类基地硬软件资源的特征;一方面充分分析了我国科技战略的重要领域、国家及北京市科普工作的重点方向,总结出北京市科技特色课程开发内容选题;而后又对应分析北京市现有科普基地的数量、质量及其他条件,最终确定以“绿色北京”、“智慧城市”作为特色课程建设的两大主题,开发了两套共10项供中小学教师使用的校内外协同项目式课程。

这些课程在前述课程开发方法论的指导下设计而成,突出体现“真实性、挑战性问题驱动+校内探索与馆内实践深度融合的合作探究+公开展示学习成果作品+增强学生兴趣和提高问题解决能力并重”等特征。每项课程持续5-10课时,教师可以充分发挥个人的专业性和自主性整体实施、局部选用或创造性使用,为科普基地和中小学提供了一批切实可行的课程案例。同时,这些与课程开发方法论相互配合形成一个整体,为教师进行课程开发提供示范。

设计 “科普基地 - 学校 ” 协同项目式课程 的配套教学具

为了让两套项目式特色科技课程更易于落地,提高实施的效果,项目组基于课程及科普基地已有内容进行拓展,开发了课程配套的实验活动教学具。教学具的开发经过原型设计、细节优化、配套内容准备、使用测试四大环节完成教具开发而成,综合考虑了其与课程活动的适配性,对应学段学生的动手能力的高低,科普基地的场地限制及与科普基地展项的结合程度。动手活动的设计秉持着项目式驱动及“做中学”“玩中学”的理念,基于实验探索、建立模型、模拟解释和原型搭建四大动手策略,充分考虑了学生的兴趣及探究需求,为教具设计了丰富的自由探索空间。

这些教学具不仅可以在学校使用,还可以应用于科普场馆。学生利用课程教具进行动手实践,同时搭配场馆的参观、调研和与展品的互动,形成了一体化多样式的学习体系。这种创新的教学模式为现代科学教育带来了新的思路与机制。

为了使项目组的研究成果进一步惠及更多学校和广大学生,培训课程在玩创云平台继续向中小学教师开放,示范性课程将提供给更多的学校和科普基地使用,并持续建设上传更多优质的教师培训和课程案例资源,指导和支持更多的科技教师和科普工作者的参与到校内外协同的项目式学习探索中。

加强科学教育需要学校、教师、科研机构等多方力量的协同,这个项目正是在这样的背景下诞生的。通过拓宽校外科学教育的资源,为学生提供更加优质的科学课程与活动,该项目将成为推动未来科学教育的引领者,为培养更多具有创新精神的科技人才助力。