“兩端”科學(xué)教育教學(xué)改革探索與實踐

李勁超，劉春悅，張亞萍，邱 華，李鴻波，何春燕

(1.西南科技大學(xué)材料與化學(xué)學(xué)院，四川 綿陽 621010；2.綿陽東辰國際學(xué)校小學(xué)二部，四川 綿陽 621010)

國家為了更有力地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新精神，在《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》中明確提出：人才培養(yǎng)觀念的更新和人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新有助于提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，尤其是提高學(xué)生的創(chuàng)新和實踐能力?；诖耍行У亻_展學(xué)校的科學(xué)教育教學(xué)改革探索與實踐工作變得尤為重要。

在“雙減”背景下，“前端”的小學(xué)教育越來越重視學(xué)生的思維能力、動手能力、探索能力[1]。更有前瞻性和目標性地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)能力，讓學(xué)生獲得更具前沿性的科學(xué)知識，更規(guī)范地培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，對全面促進小學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升具有重要的現(xiàn)實意義。在“后端”的高等科技人才教育培養(yǎng)階段， 應(yīng)進一步了解現(xiàn)代學(xué)生在“前端”教育階段的科學(xué)知識掌握情況、動手能力、學(xué)校運用的培養(yǎng)手段等，從而構(gòu)建更系統(tǒng)的科學(xué)培養(yǎng)課程和實驗體系，有效地提升高校畢業(yè)生的質(zhì)量。

本研究通過分析“兩端”科學(xué)教育現(xiàn)狀、構(gòu)建思路、實施策略，進行“前端”小學(xué)科學(xué)教育和“后端”高?？萍既瞬排囵B(yǎng)的教育教學(xué)改革，從而達到“兩端”科學(xué)教育資源共享、優(yōu)勢互補、共同提高、共謀發(fā)展的目的，更有針對性和科學(xué)性地培養(yǎng)小學(xué)生和大學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新精神。

1 “兩端”科學(xué)教育存在的問題

1.1 小學(xué)科學(xué)教育

隨著素質(zhì)教育水平的提升及“雙減”政策的實施，越來越多的小學(xué)增加了科學(xué)教育課程的經(jīng)費、課時和師資[2]。小學(xué)科學(xué)知識的學(xué)習(xí)可以有效地提高學(xué)生的動手能力，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識，推動我國義務(wù)教育階段科學(xué)事業(yè)持續(xù)發(fā)展。因此，小學(xué)科學(xué)教育已經(jīng)引起了社會、學(xué)校和家庭的廣泛關(guān)注。但目前小學(xué)科學(xué)教育普遍存在以下問題：(1)仍沿用傳統(tǒng)的教學(xué)方式教學(xué)，未能達到使小學(xué)生愛科學(xué)、愛動手、愛思考、愛創(chuàng)新的課程目標；(2)對課本知識沒有足夠的延伸與拓展，將科學(xué)課程與當代科技前沿進行有機結(jié)合的程度較為薄弱；(3)素質(zhì)教育理念下，教師的身份應(yīng)由課堂教學(xué)主導(dǎo)者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者，小學(xué)科學(xué)教師不具備足夠的科學(xué)素養(yǎng)和知識面，對學(xué)生開展高質(zhì)量科學(xué)知識學(xué)習(xí)的幫助不到位。

1.2 高?？茖W(xué)教育

高校科學(xué)教育主要以對大學(xué)生進行高等基礎(chǔ)知識傳授、創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標[3]。在科技迅猛發(fā)展的21世紀，大學(xué)生為適應(yīng)社會發(fā)展的需要，必須通過全面學(xué)習(xí)科學(xué)知識來提高自身的科學(xué)素養(yǎng)。當大學(xué)生離開高校步入社會的大門時，具備扎實的理論基礎(chǔ)、廣闊的科學(xué)視野、豐富的實踐動手能力尤為重要。但目前高?？茖W(xué)教育開展存在的問題有：(1)不能充分了解大學(xué)生入學(xué)前在科學(xué)課堂的學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方式及評價策略；(2)學(xué)生與學(xué)生、學(xué)生與教師間的互動較少，學(xué)生對科學(xué)知識的學(xué)習(xí)積極性亟需進一步調(diào)動；(3)課堂的創(chuàng)新教學(xué)方式不夠多樣，高校教師對學(xué)生知識掌握情況的評價策略較為單一。

2 “兩端”科學(xué)教育教學(xué)改革思路

本次“兩端”科學(xué)教育教學(xué)改革探索實踐，以黨支部共建為橋梁，讓高校一線教學(xué)科研工作者與小學(xué)科學(xué)教師進行深入交流，共同探究育人策略、教學(xué)思路、創(chuàng)新理念。讓高校前沿的科學(xué)研究走進小學(xué)科學(xué)課堂，分享創(chuàng)新思路、研究方法、研究成果；讓小學(xué)科學(xué)教師、學(xué)生了解高校的國家、省部級科研平臺，從而有效地提升小學(xué)科學(xué)教育的內(nèi)涵和廣度，優(yōu)化教育發(fā)展[4]。此外，加深高校教師對小學(xué)科學(xué)課堂的了解程度，可加強高校人才培養(yǎng)的針對性，提高人才培養(yǎng)水平。

3 “兩端”科學(xué)教育教學(xué)改革策略

為解決“兩端”科學(xué)教育教學(xué)存在的問題，并進一步對其進行改革探索與實踐，A高校理工科學(xué)院與B小學(xué)以黨支部共建為契機，推動從事“兩端”教育的教師對雙方的教學(xué)方式、創(chuàng)新平臺、學(xué)生培養(yǎng)手段、課堂教學(xué)策略等進行了解與借鑒，深入培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)能力與創(chuàng)新精神。

3.1 “兩端”教育單位互訪共研

B小學(xué)作為學(xué)生教育的“前端”，A高校理工學(xué)院作為學(xué)生教育的“后端”。以黨支部共建為抓手，“兩端”教育單位相互學(xué)習(xí)，優(yōu)化科學(xué)教育的發(fā)展。具體如下：(1)相互了解辦學(xué)特色、育人模式、素質(zhì)教育發(fā)展情況及高等教育的目標，尋找教育的共通點，優(yōu)勢互補；(2)相互參觀特色平臺(小學(xué)的學(xué)生科技創(chuàng)新平臺、創(chuàng)新課堂教學(xué)平臺，高校的國家、省部級科研平臺及科研實驗室、產(chǎn)品中試生產(chǎn)線等)，優(yōu)化育人策略；(3)教師結(jié)對交流教學(xué)模式、創(chuàng)新科技課堂的建設(shè)理念，促進教學(xué)相長。

3.2 高校教師走進小學(xué)科學(xué)課堂

在新課改背景下，小學(xué)生除了認識科學(xué)本質(zhì)、樹立科學(xué)思想以外，更應(yīng)該崇尚科學(xué)知識，具備一定的處理實際問題、參與公共事務(wù)的能力。小學(xué)科學(xué)課程要按照立德樹人的要求，培養(yǎng)小學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，為他們繼續(xù)學(xué)習(xí)和終身發(fā)展打好基礎(chǔ)。為推動小學(xué)生科學(xué)知識水平和創(chuàng)新水平的提升，加深小學(xué)科學(xué)教師與學(xué)生對科技前沿的了解，B小學(xué)聘請A高校理工學(xué)院多位博士作為其校外科技輔導(dǎo)員，讓高校的科研中堅力量走進小學(xué)科學(xué)課堂，講授各自所在科研領(lǐng)域的前沿知識。例如：甲博士分享了生活中常見的鋰離子電池的工作原理、應(yīng)用場景、結(jié)構(gòu)組件、發(fā)展現(xiàn)狀及問題，結(jié)合自身科研內(nèi)容向小學(xué)生介紹了當前幾種主流的鋰離子電池正極材料的制備過程、性能指標。此外，通過科學(xué)知識告訴小學(xué)生為什么鋰離子電池會發(fā)生自燃、為什么一定時間后會失效、為什么不能隨意丟棄等問題。這不僅拓展了小學(xué)生的科技視野范圍，還強化了其安全和環(huán)保意識。乙博士將超疏水材料帶進小學(xué)生的科學(xué)課堂，讓學(xué)生將材料從水中拿出后觀察其是否被浸濕，并讓其猜想同種普通材料與超疏水材料的區(qū)別。此外，通過課件講授、視頻播放等方式豐富小學(xué)生對超疏水材料的了解，拓寬學(xué)生在該領(lǐng)域的知識面。A高校理工科教師走進B小學(xué)科學(xué)課堂，有效地激發(fā)了小學(xué)生對科學(xué)知識的學(xué)習(xí)熱情，提升了學(xué)生對科技前沿領(lǐng)域的了解深度，為學(xué)生在“雙減”政策下更愛學(xué)習(xí)課本以外的科學(xué)知識、更愛鉆研、更愛思考助力。

3.3 創(chuàng)新平臺及開放課堂建設(shè)相互借鑒

為充分了解小學(xué)科學(xué)教育的授課方式、學(xué)生動手能力、學(xué)生科技創(chuàng)新平臺建設(shè)情況及培養(yǎng)目標等問題，A高校理工學(xué)院教師走進B小學(xué)的開放互動科學(xué)課堂，參觀學(xué)生科技創(chuàng)新平臺。在此過程中，借鑒B小學(xué)科學(xué)開放互動課堂的教學(xué)理念、教學(xué)手段、教學(xué)流程，為在高校中更好地建設(shè)“提問-動手/討論-反饋”的創(chuàng)新課堂奠定基礎(chǔ)。B小學(xué)科學(xué)課程堅持以學(xué)生為中心、教師引導(dǎo)為輔的原則，鼓勵學(xué)生小組合作探索、主動實踐、開展學(xué)習(xí)活動。以小學(xué)科學(xué)五年級下冊課程“擺的研究”為例，課堂具體操作見表1。

表1 “擺的研究”的課堂教學(xué)流程及手段

在參觀B小學(xué)科技創(chuàng)新平臺的過程中，進一步了解小學(xué)的創(chuàng)新能力與學(xué)生的創(chuàng)新水平。B小學(xué)建設(shè)的科技創(chuàng)新平臺可以為學(xué)生提供良好的學(xué)習(xí)機會，提升其動腦、動手、討論交流和團隊合作的能力，為未來持續(xù)培養(yǎng)科技人才奠定基礎(chǔ)。例如：“智能機器人實驗室”可鍛煉小學(xué)生對各種機器人進行自主設(shè)計、簡單編程、零件組裝的能力；“創(chuàng)客中心”引導(dǎo)小學(xué)生研發(fā)遙控燈、小音響等常見生活產(chǎn)品；以船模、車模、飛機模型為基礎(chǔ)的“三模工作坊”助力小學(xué)生組裝、改進各類模型；在“科學(xué)實驗室”里，小學(xué)生可以動手進行葉脈書簽、手工香皂、水果電池等各種科學(xué)實驗。這些科技創(chuàng)新平臺可以充分地激發(fā)小學(xué)生的科學(xué)研究興趣，提升其動手能力和創(chuàng)新能力。A高校教師在此過程中也充分了解到現(xiàn)代小學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和動手能力，為更好地定位人才培養(yǎng)起點提供了支撐。

4 建議

高校與小學(xué)黨支部共建工作，對小學(xué)科學(xué)教育課程的促進作用有如下幾點：(1)高校教師走進小學(xué)課堂，講授前沿的科技成果知識，讓小學(xué)生更能感受科技的進步與發(fā)展，體驗不一樣的科技課堂；(2)指導(dǎo)小學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)，讓他們更熱愛科學(xué)和生活；(3)小學(xué)生參觀大學(xué)實驗室、創(chuàng)新平臺等，從小培養(yǎng)科技興趣，樹立科技理想。此外，黨支部共建橋梁也可讓高校教師深入現(xiàn)代小學(xué)，充分了解基礎(chǔ)教育現(xiàn)狀，對高?？萍冀逃鸬酵七M作用。高校課堂教學(xué)的創(chuàng)新改革，可吸收小學(xué)科學(xué)教育的優(yōu)點，增加學(xué)生與學(xué)生之間、學(xué)生與教師之間的交流互動。