普通高中科技教育融合創(chuàng)新的設(shè)計(jì)與實(shí)施

摘? ?要： 科技教育是學(xué)校落實(shí)教育強(qiáng)國戰(zhàn)略的重要途徑。上海市南洋中學(xué)圍繞“融合創(chuàng)新”的發(fā)展思路，聚焦科學(xué)素養(yǎng)培育，通過規(guī)劃引領(lǐng)、項(xiàng)目驅(qū)動、機(jī)制保障等頂層設(shè)計(jì)，從進(jìn)課程、進(jìn)課堂、進(jìn)實(shí)踐和進(jìn)評價四個實(shí)施路徑，探索科技教育培養(yǎng)模式，旨在推進(jìn)學(xué)校教育的高質(zhì)量發(fā)展。

關(guān)鍵詞： 科技教育；融合創(chuàng)新；科學(xué)素養(yǎng)；探究力；實(shí)證力

一、科技教育融合創(chuàng)新的實(shí)施背景

黨的二十大報(bào)告指出，教育、科技、人才是全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性支撐，要深入實(shí)施科教興國戰(zhàn)略、人才強(qiáng)國戰(zhàn)略、創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略。報(bào)告同時明確“教育、科技、人才”三位一體的發(fā)展關(guān)系和重要作用，即教育是基礎(chǔ)，科技是動力，人才是關(guān)鍵。教育作為人才培養(yǎng)和科技創(chuàng)新的基本前提，必然要責(zé)無旁貸地?fù)?dān)當(dāng)起建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性和全局性的責(zé)任。其中，高中階段是人才成長的關(guān)鍵時期，是創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力培養(yǎng)的重要階段，因此，推進(jìn)創(chuàng)新人才的早期培養(yǎng)是普通高中貫徹“強(qiáng)國戰(zhàn)略”的重要任務(wù)。

學(xué)校科技教育是創(chuàng)新人才早期培養(yǎng)的有效路徑，能“激發(fā)青少年好奇心和想象力，增強(qiáng)科學(xué)興趣、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力”1，直接指向“科學(xué)精神、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、實(shí)踐創(chuàng)新”等青少年學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的培育，使學(xué)生具備“能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力”。2 目前，我國的科技教育從原有的注重普及知識和方法，轉(zhuǎn)變?yōu)槌缟锌茖W(xué)精神、凸顯科學(xué)素養(yǎng)、強(qiáng)調(diào)價值引領(lǐng)；從單一的培養(yǎng)模式轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘣?、融合、?chuàng)新的培養(yǎng)模式，是“新課程、新教材”背景下推進(jìn)育人方式變革的重要載體。

上海市南洋中學(xué)（以下簡稱“南洋中學(xué)”）的科技教育是在百年辦學(xué)的歷史演進(jìn)中形成和發(fā)展的。創(chuàng)校初期，學(xué)校樹立了“科教救國”的辦學(xué)目標(biāo)，尤其重視“數(shù)理化基本科學(xué)之培植”3；改革開放后，學(xué)校積極貫徹“科教興國”基本國策；20世紀(jì)90年代起，科技教育歷經(jīng)由特級名師領(lǐng)銜的“實(shí)驗(yàn)教學(xué)、設(shè)境導(dǎo)學(xué)”階段和打造校園“大實(shí)驗(yàn)室”階段。當(dāng)下，如何回答好“錢學(xué)森之問”，成為學(xué)校科技教育的重要課題。本文立足教育實(shí)踐第一線，探索新時期普通高中科技教育融合創(chuàng)新的頂層設(shè)計(jì)及實(shí)施等問題，旨在促進(jìn)學(xué)校育人質(zhì)量的提升，推進(jìn)普通高中高質(zhì)量發(fā)展。

二、科技教育融合創(chuàng)新的頂層設(shè)計(jì)

新時期，南洋中學(xué)堅(jiān)持科技教育，從整體架構(gòu)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)，再到多管齊下、融合創(chuàng)新，形成了具有校本特色的融合創(chuàng)新體系。通過整合校內(nèi)外多重資源，挖掘各發(fā)展要素的潛力，激發(fā)全體教師實(shí)施的主動性，完善保障實(shí)施的工作機(jī)制等舉措，幫助教師從認(rèn)識、理念和行動上轉(zhuǎn)變，促進(jìn)在“雙新”背景下全員、全要素、全過程協(xié)同育人。

1.在學(xué)校發(fā)展規(guī)劃中確立科技教育的目標(biāo)任務(wù)

規(guī)劃是學(xué)?；仡欉^去、立足當(dāng)下、面向未來的共同愿景和行動指南。規(guī)劃的戰(zhàn)略性、指導(dǎo)性和持續(xù)性等特征為學(xué)校凝聚發(fā)展共識，增強(qiáng)發(fā)展動力，促進(jìn)實(shí)踐共為提供支撐和依據(jù)。學(xué)校充分發(fā)揮規(guī)劃編制過程中匯智聚力的引領(lǐng)作用，立足教育發(fā)展大局、區(qū)域發(fā)展要求、學(xué)校辦學(xué)傳統(tǒng)和發(fā)展現(xiàn)狀，進(jìn)行科學(xué)謀劃和準(zhǔn)確定位，將科技教育發(fā)展目標(biāo)列入學(xué)校發(fā)展目標(biāo)、教師發(fā)展目標(biāo)、學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)以及課程教學(xué)改革等主要方面，形成著眼整體的戰(zhàn)略目標(biāo)和系統(tǒng)推進(jìn)策略。如南洋中學(xué)在“十四五”規(guī)劃中提出“以科技教育為引擎，高質(zhì)量發(fā)展”的學(xué)校發(fā)展目標(biāo)和“全面發(fā)展、科技見長”的學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)；提出“設(shè)境導(dǎo)學(xué)科技教育模式向課堂深化”和“以科學(xué)素養(yǎng)培育為重點(diǎn)，構(gòu)建南洋知行課程體系”等教學(xué)目標(biāo)。在對標(biāo)以核心素養(yǎng)培養(yǎng)為主線的“雙新”實(shí)施要求的基礎(chǔ)上，提出“融合創(chuàng)新”的發(fā)展思路，將科學(xué)素養(yǎng)培育與課程、教學(xué)、資源、評價等有機(jī)融合，以融合促創(chuàng)新，如圖1所示。

2.在研究項(xiàng)目設(shè)計(jì)中明確科技教育的實(shí)踐轉(zhuǎn)化

項(xiàng)目研究任務(wù)促進(jìn)科技教育“融合創(chuàng)新”從發(fā)展思路向?qū)嵺`行動轉(zhuǎn)化。學(xué)校以科技教育研究項(xiàng)目為突破口，通過總體思路系統(tǒng)化、研究目標(biāo)具體化、研究任務(wù)階段化等舉措，構(gòu)建教師研究共同體。在共同研究的過程中，教師圍繞教學(xué)實(shí)踐的真實(shí)情景，呈現(xiàn)典型的具體案例，進(jìn)行有組織、有目標(biāo)的深度對話和研討。在對話和研討中，教師不僅解決教學(xué)困惑，個體經(jīng)驗(yàn)在集體的行動研究中得到完善，而且在研究的過程中獲得情感上的支持，實(shí)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)和成果的共享和提高，并將研究經(jīng)驗(yàn)和成果轉(zhuǎn)化為科學(xué)素養(yǎng)培育的自覺行動。如何將科學(xué)素養(yǎng)與學(xué)科核心素養(yǎng)有效融合，讓教師在“雙新”實(shí)施中有更具體的目標(biāo)，需要在制定項(xiàng)目研究方案中加以明確。如南洋中學(xué)將內(nèi)涵豐富的科學(xué)素養(yǎng)聚焦在“探究力”與“實(shí)證力”，并以“兩力”為著力點(diǎn)，關(guān)注學(xué)生在“觀察與發(fā)現(xiàn)、猜想與假設(shè)、推理與解釋、證據(jù)與判斷”四個方面八個要素上的能力提升，指導(dǎo)教師科學(xué)素養(yǎng)培育的具體實(shí)踐（見圖2）。

3.組織結(jié)構(gòu)優(yōu)化中健全科技教育的保障機(jī)制

組織結(jié)構(gòu)優(yōu)化和運(yùn)行機(jī)制完善，是推進(jìn)學(xué)校改革深化、保證戰(zhàn)略實(shí)施的重要舉措。學(xué)校組織結(jié)構(gòu)中最重要的是中層部門。根據(jù)教育改革發(fā)展需要和學(xué)校實(shí)際，南洋中學(xué)打破原有的組織管理框架，科學(xué)設(shè)置中層管理機(jī)構(gòu)，明確職能定位，發(fā)揮其組織落實(shí)學(xué)校教育教學(xué)改革的中堅(jiān)作用，充分調(diào)動各方主體參與的積極性和主動性。此外，構(gòu)建各職能部門協(xié)同發(fā)展機(jī)制，實(shí)現(xiàn)職能部門結(jié)構(gòu)和功能轉(zhuǎn)化，是確保學(xué)校戰(zhàn)略目標(biāo)達(dá)成的有效路徑。如南洋中學(xué)為推進(jìn)科技教育融合創(chuàng)新發(fā)展，將原有職能部門轉(zhuǎn)型成五大中心，以此提升科技教育管理能級。其中，科技信息中心主要負(fù)責(zé)開展學(xué)校的科技教育、數(shù)字化轉(zhuǎn)型、教育科研和信息管理等工作，同時構(gòu)建由科技信息中心牽頭，其他中心共同參與的學(xué)校科技教育“融合創(chuàng)新”協(xié)同機(jī)制（見圖3）。

三、科技教育融合創(chuàng)新的實(shí)施路徑

科技教育的“融合創(chuàng)新”既是一種創(chuàng)造思維，也是一種策略方法。近年來，南洋中學(xué)通過科學(xué)素養(yǎng)培育進(jìn)課程、進(jìn)課堂、進(jìn)實(shí)踐、進(jìn)評價等融合路徑，聚焦培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)中的“探究力和實(shí)證力”，探索創(chuàng)新人才早期培養(yǎng)的新模式。

1.構(gòu)建科技教育課程體系

對學(xué)生而言，課程是獲得個性發(fā)展的主要載體；對教師而言，課程是提升實(shí)踐智慧的重要途徑；對學(xué)校而言，課程是實(shí)施育人目標(biāo)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?？萍颊n程體系構(gòu)建的目的就是促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展、教師教學(xué)能力提升、學(xué)校特色品牌深化。南洋中學(xué)對標(biāo)“雙新”改革要求，在“知行并進(jìn)，家國情懷”育人思想的引領(lǐng)下，初步構(gòu)建了與學(xué)?！爸姓n程框架”相融合的“科技教育課程圖譜”。在課程建設(shè)和實(shí)施中，以“科學(xué)素養(yǎng)”培養(yǎng)為出發(fā)點(diǎn)，以培養(yǎng)“科技見長”的南洋學(xué)子為落腳點(diǎn)，將科學(xué)素養(yǎng)融合在必修、選擇性必修和選修三類課程校本化實(shí)施的過程中，為學(xué)生全面發(fā)展基礎(chǔ)上的個性、特長發(fā)展“儲能、適性、致遠(yuǎn)” （見圖4）。在校本課程開發(fā)中，圍繞科學(xué)素養(yǎng)主線，融合課堂教學(xué)、課題研究、主題學(xué)習(xí)、社團(tuán)活動等科技教育實(shí)施途徑，開發(fā)設(shè)計(jì)了工程類、生態(tài)類、信息類等八類科技課程群。對于每一門課程的開發(fā)，細(xì)化到課程單元設(shè)計(jì)，將“探究力、實(shí)證力”的八要素作為設(shè)計(jì)要點(diǎn)，從單元主題、過程、結(jié)果、拓展等四個方面為教師開發(fā)課程提供依據(jù)和指導(dǎo)。

2.轉(zhuǎn)型科技教育的教學(xué)范式

課堂是實(shí)施科技教育的主陣地。課堂教學(xué)范式，即對教學(xué)做出的基本理解或基本解釋。開展課堂教學(xué)范式的研究，在共同研究的過程中，教師受到了很大的啟發(fā)，他們從認(rèn)識論和方法論的高度深入解讀和解構(gòu)素養(yǎng)導(dǎo)向下的課堂教學(xué)，改變原有的傳統(tǒng)教學(xué)觀念，用新觀念和新思想指導(dǎo)“探究力、實(shí)證力”培養(yǎng)的教學(xué)實(shí)踐，促進(jìn)教與學(xué)方式的轉(zhuǎn)變。南洋中學(xué)科技教育在課堂教學(xué)中不斷深化“設(shè)境導(dǎo)學(xué)”模式，通過導(dǎo)學(xué)（情境與問題）、導(dǎo)識（知識與技能）、導(dǎo)思（思維與表達(dá)）、導(dǎo)行（交流與反思）等，關(guān)注課堂情境性，提高課堂互動性，增強(qiáng)課堂思辨性，促進(jìn)關(guān)鍵能力、必備品格和價值觀念的形成，以達(dá)成融合了“兩力”的學(xué)科核心素養(yǎng)（見圖5）。教學(xué)范式轉(zhuǎn)型后的導(dǎo)學(xué)課堂以“學(xué)生學(xué)習(xí)”為中心，以“情境任務(wù)”為先導(dǎo)，以“活動探究”為主干，以“過程評價”為紐帶，以“素養(yǎng)培育”為目標(biāo)，依托社會生活情境和真實(shí)任務(wù)的導(dǎo)入，促進(jìn)教育教學(xué)的生成和科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，提升學(xué)生綜合運(yùn)用知識解決實(shí)際問題的能力；既體現(xiàn)教師在“雙新”實(shí)施中“教、學(xué)、評”的一致性，又體現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位。探索中，學(xué)校還繼續(xù)延伸和拓展“設(shè)境導(dǎo)學(xué)”教育模式，形成了“導(dǎo)學(xué)課堂、導(dǎo)思踐悟、導(dǎo)識創(chuàng)新和導(dǎo)行體驗(yàn)”的教學(xué)實(shí)踐路徑，促進(jìn)教師實(shí)踐反思與智慧分享。

3.拓展科技教育資源圖譜

科技教育資源涉及多領(lǐng)域多學(xué)科，是多元整合的資源。實(shí)現(xiàn)校內(nèi)外科技教育資源相互融合、有效補(bǔ)充，讓學(xué)生置身更真實(shí)的生活場景、更多樣的學(xué)習(xí)環(huán)境，感悟、體驗(yàn)、探究和實(shí)證是科技教育資源拓展的目標(biāo)。南洋中學(xué)立足校內(nèi)資源整合，包括學(xué)科內(nèi)及學(xué)科間的科技教育資源融合（見圖6）；深化校園就是“大實(shí)驗(yàn)室”的特色，建立學(xué)生校內(nèi)科技實(shí)踐基地：如校園科技景點(diǎn)、新能源風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電多樣化實(shí)驗(yàn)示范項(xiàng)目、數(shù)字創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室等，同時依托人工智能核心技術(shù)，建設(shè)智慧物聯(lián)真實(shí)校園應(yīng)用場景。校外科技教育資源拓展，主要體現(xiàn)在尋找與學(xué)校資源和發(fā)展相匹配、相融合的社會資源上，以“尊重興趣、開發(fā)潛能、實(shí)現(xiàn)志向”為原則，通過與高校、研究機(jī)構(gòu)合作，聯(lián)合開發(fā)智慧物聯(lián)、結(jié)構(gòu)探索、人工智能等科技課程；利用“場館”特色資源設(shè)計(jì) “進(jìn)館、進(jìn)院”系列科技項(xiàng)目，參與各級創(chuàng)新實(shí)踐基地項(xiàng)目學(xué)習(xí)和各類科創(chuàng)大賽等途徑，創(chuàng)設(shè)能激發(fā)學(xué)生好奇心、想象力、探求欲的科技實(shí)踐活動平臺。

4.形成科技教育素養(yǎng)評價

“教育評價是在系統(tǒng)調(diào)查與描述的基礎(chǔ)上對教育活動滿足社會與個體需要的程度做出判斷的活動，是對教育活動現(xiàn)實(shí)的或潛在的價值做出判斷，以期達(dá)到教育價值增值的過程?！? 學(xué)生評價是教育評價的基礎(chǔ)與核心，通過對學(xué)生成長變化信息的系統(tǒng)采集、分析和利用，了解學(xué)生發(fā)展情況，促進(jìn)學(xué)生成長的活動。探究力和實(shí)證力是學(xué)校培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的突破口，也是學(xué)校開展評價的重要依據(jù)。南洋中學(xué)關(guān)于科學(xué)素養(yǎng)的評價從學(xué)生群像評估、課堂教學(xué)檢測以及課程實(shí)施評價三個方面展開。學(xué)校圍繞“探究力”“實(shí)證力”的八個要素，通過指標(biāo)初定、抽樣調(diào)研、內(nèi)容微調(diào)、群體試測、模型比對等過程研制了學(xué)生素養(yǎng)評估量表，聚焦評價學(xué)生“兩力”的實(shí)存狀態(tài)和進(jìn)步空間，呈現(xiàn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的個性化發(fā)展情況，并為改進(jìn)科技教育提供診斷依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。學(xué)校研制融合創(chuàng)新課堂教學(xué)評價表，將導(dǎo)學(xué)課堂和科學(xué)素養(yǎng)評價有效融合，引導(dǎo)教師將“兩力”培育融入課堂教學(xué)的各個環(huán)節(jié)（見表1）。學(xué)校還制定聚焦“兩力”的課程實(shí)施的過程性評價方案，促進(jìn)教師自我監(jiān)控、評價、修正、改進(jìn)和提高，以實(shí)現(xiàn)自我的不斷完善和課程的不斷改進(jìn)。

四、科技教育融合創(chuàng)新的實(shí)踐反思

在推進(jìn)科技教育融合創(chuàng)新、探索創(chuàng)新人才早期培養(yǎng)模式的實(shí)踐中，學(xué)生“探究與實(shí)證”的學(xué)習(xí)經(jīng)歷更加豐富，教師科技教育的專業(yè)能力明顯提升，學(xué)校科技教育的管理文化得以彰顯。在未來發(fā)展的方向上，學(xué)?？萍冀逃€需從以下方面持續(xù)深化：

1.挖掘科學(xué)素養(yǎng)的時代價值

今日素養(yǎng)培育是為明天發(fā)展奠基。要在關(guān)注“探究力、實(shí)證力”培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，不斷挖掘數(shù)字化背景下科學(xué)素養(yǎng)與學(xué)科核心素養(yǎng)的融合點(diǎn)，滿足不同潛質(zhì)學(xué)生個性發(fā)展需求，將學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)生成與各類社會生活能力相結(jié)合，從而培養(yǎng)適應(yīng)未來發(fā)展需要的創(chuàng)新人才。

2.優(yōu)化科技教育的評價體系

實(shí)踐探索中要不斷調(diào)整完善各類素養(yǎng)評價量表，健全科技教育評價體系，精準(zhǔn)地反映學(xué)生真實(shí)的學(xué)習(xí)狀態(tài)以及課堂教學(xué)和課程實(shí)施的效果，為改進(jìn)科技教育提供科學(xué)依據(jù)和指南。如參照學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)評價所呈現(xiàn)的學(xué)生個性化特征，能夠匹配更為聚焦其志趣發(fā)展的特色課程等。

3.健全科技教育的發(fā)展機(jī)制

一是完善科技教育教師培訓(xùn)和激勵機(jī)制，為教師搭建更多跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的實(shí)踐、研究和展示平臺；二是下接初中、上聯(lián)高校，探索一體化創(chuàng)新人才培養(yǎng)銜接機(jī)制，如高中教師參與初中教學(xué)，高中學(xué)生走進(jìn)大學(xué)先修課程、進(jìn)入高校實(shí)驗(yàn)室開展課題研究等。

Design and Implementation of Integrated Innovation in High School Science and Technology Education

— Take Shanghai Nanyang High School as an Example

WANG Shengchun

（Shanghai Nanyang High School，Shanghai，200032）

Abstract： Science and technology education is an important way for schools to implement the strategy of making the country powerful through education. Taking Shanghai Nanyang Middle School as an example， this paper focuses on the development of “integrated innovation” and the cultivation of science literacy. It tries to explore the training mode of science and technology education and promote the high-quality development of school education from the four paths of entering the curriculum， entering the classroom， entering the practice and entering the evaluation through the top-level design of planning guidance， project driven， and mechanism guarantee.

Key words： science and technology education，integrated innovation，scientific literacy，inquiry skills，empirical power

作者簡介：王圣春，上海市南洋中學(xué)校長，中學(xué)高級教師，碩士，主要從事學(xué)校管理與教學(xué)研究。

1? 國務(wù)院：《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)全民科學(xué)素質(zhì)行動規(guī)劃綱要（2021—2035年）的通知》，載中華人民共和國中央人民政府官網(wǎng)：http：//www.gov.cn/zhengce/content/2021-06/25/content_5620813.htm，最后登錄日期： 2022 年10月6日。

2? 百度文庫：中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)，載https：//wenku.baidu.com/view/b119c9f625fff705cc1755270722192e45365833.html，最后登錄日期：2022年9月22日。

3? 馬學(xué)強(qiáng)，于東航：《為國楨干：上海市南洋中學(xué)120年（1896-2016）》，商務(wù)印書館2016年版，第233頁。

1? 裴新寧：《基于建構(gòu)性教學(xué)活動的立刻學(xué)習(xí)評定》，《教育理論與實(shí)踐》2001年第8期，第52-55頁。