“雙減”背景下高校實(shí)驗(yàn)室支持中小學(xué)課外科技活動(dòng)的探索與實(shí)踐

孫明明 鄭念 陳森

2021 年11 月，教育部、中國科協(xié)聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于利用科普資源助推“雙減”工作的通知》，要求通過“引進(jìn)科普資源到校開展課后服務(wù)”“組織學(xué)生到科普教育基地開展實(shí)踐活動(dòng)”等具體方式，組織學(xué)生“分期分批”到天文館、科技園、動(dòng)植物園、農(nóng)業(yè)示范園、高校、科研院所等各類科普教育基地，“加強(qiáng)場(chǎng)景式、體驗(yàn)式、互動(dòng)式、探究式科普教育實(shí)踐活動(dòng)”[1]。在此背景下，高校與中小學(xué)加強(qiáng)合作，開創(chuàng)開放融通有活力的教育新局面勢(shì)在必行。

高校實(shí)驗(yàn)室作為科普教育基地的一種，可以積極與中小學(xué)開展合作，開發(fā)科學(xué)性、系統(tǒng)性、適宜性和趣味性的科普實(shí)踐活動(dòng)，協(xié)助中小學(xué)做好課后服務(wù)，加強(qiáng)“大手與小手”之間的聯(lián)系[2]，以更開闊的科學(xué)視野和多樣化的育人方法，助推中小學(xué)五育并舉的育人戰(zhàn)略推進(jìn)。

發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，面向中小學(xué)課后服務(wù)需求開展課外科技實(shí)踐活動(dòng)

發(fā)揮自身科研優(yōu)勢(shì)，立足大科學(xué)視野開展面向中小學(xué)的課外科技實(shí)踐活動(dòng) “大科學(xué)”概念由來已久，一般是指用于科學(xué)事業(yè)的人力和物力的國家層面的支出，使得科學(xué)成為國民經(jīng)濟(jì)的主要環(huán)節(jié)。近年來，以大科學(xué)為背景的科技實(shí)踐內(nèi)容對(duì)兒童青少年有強(qiáng)大的吸引力。高校實(shí)驗(yàn)室作為國家基礎(chǔ)研究的主力軍，在國家乃至全球的大科學(xué)計(jì)劃中，或多或少承擔(dān)著相應(yīng)的研究任務(wù)，是面向中小學(xué)開展課外科技實(shí)踐活動(dòng)的最佳展開端口。

發(fā)揮自身資源優(yōu)勢(shì)，著力構(gòu)建以實(shí)踐為主的中小學(xué)課外科技活動(dòng)教學(xué) 兒童青少年對(duì)科學(xué)的形象構(gòu)建中最突出的元素是“實(shí)驗(yàn)室”和“科學(xué)家”[3]。高校擁有豐富的實(shí)驗(yàn)室資源和科教人才資源，是面向中小學(xué)生開展場(chǎng)景式、體驗(yàn)式科學(xué)教育的最佳場(chǎng)所。在常見的科普講座、參觀游覽等科普形式之外，高校實(shí)驗(yàn)室利用自身教學(xué)資源和教學(xué)空間，有能力開展跨學(xué)科的項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)。

面向中小學(xué)德育目標(biāo)，落實(shí)大中小學(xué)思政課一體化建設(shè) 青少年階段是人生的“拔節(jié)孕穗期”，最需要精心引導(dǎo)和栽培。高校實(shí)驗(yàn)室立足自身資源，加強(qiáng)科學(xué)文化元素的使用，注重科學(xué)史的發(fā)展過程和典故，引導(dǎo)兒童青少年理解科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)發(fā)展之間的關(guān)系，以系統(tǒng)的思維指導(dǎo)兒童青少年認(rèn)知和了解自然，領(lǐng)會(huì)辯證唯物主義和歷史唯物主義，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的理想信念、學(xué)會(huì)正確的思維方法。

面向中小學(xué)的課外科技實(shí)踐活動(dòng)開發(fā)路徑

大科學(xué)計(jì)劃更能引起兒童青少年共鳴，是面向中小學(xué)科普的最佳切入點(diǎn)

以大科學(xué)概念為背景的科普體驗(yàn)課程的開發(fā)，可以很好地抓住中小學(xué)生的注意力。北京科技大學(xué)設(shè)計(jì)的“探秘航天科技”主題體驗(yàn)類科普課程，從學(xué)校參與研制的我國第一顆人造衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”殼體講起，介紹我國的空間站建設(shè)計(jì)劃及月球探測(cè)工程，引導(dǎo)中小學(xué)生展望充滿奧秘的太空，了解黑洞、蟲洞、時(shí)間隧道、外星人等概念；進(jìn)一步結(jié)合相關(guān)模型展示，帶領(lǐng)兒童青少年了解我國航天科技的巨大成就。

大科學(xué)計(jì)劃更具國際性，我國正在積極提出并牽頭組織國際大科學(xué)計(jì)劃和大科學(xué)工程。以大科學(xué)為背景開發(fā)科普課程，能夠培養(yǎng)中小學(xué)生的國際視野。例如，介紹LIGO科學(xué)合作組織利用激光干涉引力波天文臺(tái)人類第一次直接探測(cè)到來自雙中子星合并的引力波，以此為背景，北京科技大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心開發(fā)了“牛頓環(huán)觀察”“邁克爾遜干涉儀操作及觀察”等探究型科普實(shí)踐課程，向中小學(xué)高年級(jí)學(xué)生普及光的干涉現(xiàn)象及應(yīng)用等相關(guān)知識(shí)。

大科學(xué)工程更能抓住兒童青少年的眼球，激發(fā)中小學(xué)生的求知欲望

大科學(xué)工程科技集成度高、社會(huì)影響力大、關(guān)注度高，所涉及的概念和詞匯在兒童青少年的日常生活學(xué)習(xí)中出現(xiàn)較多，為中小學(xué)生所熟知。以大科學(xué)工程為背景的科普課程能較好地吸引兒童青少年的注意力。例如北京科技大學(xué)以國產(chǎn)大型客機(jī)、大型運(yùn)輸機(jī)工程為背景，開發(fā)了“揭秘航空科技”主題體驗(yàn)課程，依托C919 大型客機(jī)模型、運(yùn)-20大型軍用運(yùn)輸機(jī)模型、艦載機(jī)殲-15 模型、隱身戰(zhàn)斗機(jī)殲-20 模型等，向中小學(xué)生展示我國正在努力從航空大國走向航空強(qiáng)國。課程還配合伯努利原理演示實(shí)驗(yàn)裝置增加了互動(dòng)環(huán)節(jié)，帶領(lǐng)兒童青少年動(dòng)手實(shí)現(xiàn)懸浮現(xiàn)象，了解飛機(jī)飛行的原理，學(xué)習(xí)其中包含的物理知識(shí)。

大科學(xué)裝置能培養(yǎng)兒童青少年全面的科技視野，是踐行STEM 教育理念的最佳背景

大科學(xué)裝置的國際化合作研究強(qiáng)調(diào)科技的分工與緊密協(xié)作，突出了科研成果、科技資源的共享和利用[4]。這一特征將引導(dǎo)兒童青少年具備更開闊的視野與合作精神。大科學(xué)裝置除蘊(yùn)含豐富的科學(xué)思想與科學(xué)方法之外，所涉及的學(xué)科專業(yè)領(lǐng)域具有學(xué)科交叉與綜合的特征。大科學(xué)裝置的研發(fā)是“科學(xué)—技術(shù)—應(yīng)用”的集中體現(xiàn)，以此為背景的動(dòng)手實(shí)踐類科普課程開發(fā)，更加重視采用STEM 課程設(shè)計(jì)理念，即將科學(xué)、技術(shù)、工程整合應(yīng)用于課程中，形成實(shí)踐學(xué)習(xí)、心智學(xué)習(xí)的協(xié)同效應(yīng)[5-6]。

以北京科技大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心開發(fā)的“電磁炮制作”課程為例（表1），從航空母艦的電磁彈射器講起，依托中心自主設(shè)計(jì)開發(fā)的模塊化線圈電磁炮實(shí)驗(yàn)儀，指導(dǎo)兒童青少年動(dòng)手搭建電磁炮，驗(yàn)證電磁炮的儲(chǔ)能、發(fā)射，探究提高電磁炮發(fā)射動(dòng)能的方法等，滿足對(duì)國防軍事科技前沿科學(xué)知識(shí)的探究欲。

此外，學(xué)校還開發(fā)了“傳聲筒制作”“制作吸管噴泉”“聲光電實(shí)驗(yàn)DIY 組裝”“摩擦生電實(shí)驗(yàn)手工組裝”等面向低年齡段學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐課程。經(jīng)過長(zhǎng)期面向青少年學(xué)生的課外科技實(shí)踐活動(dòng)，課程收到了較突出的科學(xué)普及效果。高校利用自身的科研和工程技術(shù)實(shí)力，一定程度上彌補(bǔ)了中小學(xué)教師尤其是科學(xué)教師工程和技術(shù)背景的缺乏。

以大科學(xué)觀哺育兒童青少年，更符合五育并舉的育人要求

北京科技大學(xué)建設(shè)的科學(xué)技術(shù)史學(xué)科，以自然科學(xué)（包括數(shù)學(xué)、工程技術(shù)、農(nóng)業(yè)技術(shù)、醫(yī)學(xué)等）的發(fā)展及其與社會(huì)相互關(guān)系為研究對(duì)象，是人文社會(huì)科學(xué)與自然科學(xué)、工程技術(shù)等學(xué)科交叉融合的橋梁學(xué)科?？茖W(xué)技術(shù)史學(xué)科不斷深入挖掘科學(xué)文化、科學(xué)精神與科學(xué)家精神，從科學(xué)史、傳統(tǒng)文化等角度，把高校開展面向中小學(xué)的科普實(shí)踐活動(dòng)不斷引向深入[7]。在具體項(xiàng)目實(shí)施層面，更加注重采取STEAM 教育理念開發(fā)科普實(shí)踐項(xiàng)目，強(qiáng)調(diào)科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)與人文藝術(shù)等領(lǐng)域的教學(xué)整合。

國務(wù)院印發(fā)《全民科學(xué)素質(zhì)行動(dòng)規(guī)劃綱要（2021—2035）》以來，北京科技大學(xué)在持續(xù)做好本科階段的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新、實(shí)踐育人工作基礎(chǔ)上，最大限度發(fā)揮自身制度、人才、資源優(yōu)勢(shì)，積極投身全民科普行動(dòng)?！半p減”政策出臺(tái)以來，高校更加注重青少年科學(xué)普及工作。北京科技大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心面向中小學(xué)開展的課外科技實(shí)踐活動(dòng)，促進(jìn)了中小學(xué)校園文化生活的進(jìn)一步提升，激發(fā)了青少年學(xué)生熱愛科學(xué)、勇于實(shí)踐的熱情，獲得了中小學(xué)師生的一致好評(píng)。為“雙減”背景下高校實(shí)驗(yàn)室如何精準(zhǔn)做好中小學(xué)課后服務(wù)提供了典型案例，探索出了高校實(shí)驗(yàn)室助推“雙減”工作的北科大模式。

參考文獻(xiàn)

[1] 教育部辦公廳，中國科協(xié)辦公廳．關(guān)于利用科普資源助推“雙減”工作的通知．2021.11.25．https：//www.cast.org.cn/art/2021/12/7/art_51_174988.html．

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[7] 潛偉．科學(xué)文化、科學(xué)精神與科學(xué)家精神[J]．科學(xué)學(xué)研究，2019，37（01）：1-2．

基金項(xiàng)目 中國科協(xié)科學(xué)技術(shù)普及部課題：組織實(shí)施全國科普教育基地服務(wù)“雙減”試點(diǎn)項(xiàng)目（2022-0640）；中國科協(xié)青少年科技中心課題：青少年STEM教育計(jì)劃科教資源包（2020YXIP300）；北京科技大學(xué)青年交叉項(xiàng)目FRFIDRY-22-030：基于我校優(yōu)勢(shì)學(xué)科的科普教育STEAM 課程體系開發(fā)與教學(xué)探索。