良渚實驗學校：做好教育創(chuàng)新加法，培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才

摘要：本文總結了杭州市余杭區(qū)良渚實驗學校踐行義務教育階段拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的核心理念的措施，如：從頂層設計出發(fā)，系統(tǒng)性重構教育框架，旨在構建一個集創(chuàng)新性、實踐性、前瞻性于一體的科學教育體系；在資源建設層面，強化師資力量，加強實驗室建設、教學設備更新及信息化教學平臺的搭建，為拔尖創(chuàng)新人才的早期發(fā)掘與培養(yǎng)提供物質基礎與技術支撐；通過課程體系的優(yōu)化與創(chuàng)新，為義務教育階段培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才提供新的發(fā)展路徑和實踐思路。

關鍵詞：拔尖創(chuàng)新人才；科學教育；學校實踐

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2024）23-0029-04

浙江省杭州市余杭區(qū)良渚實驗學校創(chuàng)辦于2018年，是余杭區(qū)第一所九年一貫制義務教育學校。自建校以來，學校秉持“以愛正道”的辦學理念，堅持以人工智能創(chuàng)新教育為載體，不斷深化科學教育，完善科學教育運行機制。學校成立了“良實少科院”，通過優(yōu)化人工智能課程結構、提升教師團隊的科學素質、重構課堂教學模式和舉辦豐富科創(chuàng)活動等舉措，多維探尋基于人工智能教育的拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)路徑，形成了“良實范式”。學校先后被授予浙江省“人工智能+教育”試點校、浙江省中小學科學教育實驗校、浙江省科技體育特色校、余杭區(qū)首批五育并舉科創(chuàng)特色校等稱號。本文將結合學校的一些具體做法，就義務教育段基于拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的科學教育體系建設展開分享。

頂層設計：打造科教支撐體系，做好教育創(chuàng)新加法

1.做好人工智能教育的“系統(tǒng)加法”

2023年5月17日，教育部等十八部門聯(lián)合印發(fā)了《關于加強新時代中小學科學教育工作的意見》，該文件旨在適應科技發(fā)展和產業(yè)變革需要，從課程教材、實驗教學、師資培養(yǎng)、實踐活動、條件保障等方面強化頂層設計，充分整合校內外資源，推進學校主陣地與社會大課堂有機銜接，為中小學生提供更加優(yōu)質的科學教育，全面提高學生科學素質，培育具備科學家潛質、愿意獻身科學研究事業(yè)的青少年群體。由此，學校在原有的STEAM-PBL社團和數(shù)字媒體藝術社團的基礎上進行了全面的規(guī)劃和升級，設立了“良實少科院”，下設辦公室、專家工作組、課程融創(chuàng)中心、后勤保障中心、外聯(lián)中心等組織，共同保障并推進學校的科學教育，同時構建了省教育技術中心、區(qū)教育局科創(chuàng)研究院、數(shù)字教育信息港、校融創(chuàng)中心的組織網(wǎng)絡，匯聚了一支由科創(chuàng)教育領域專家組成的強大教育團隊，為學校的科學教育注入了新的活力，也為學生提供了更廣闊的學習視野。

2.做好人工智能教育的“時間加法”

《關于進一步減輕義務教育階段學生作業(yè)負擔和校外培訓負擔的意見》提出要提升學校課后服務水平，滿足學生多樣化需求。學校在人工智能校本課程基礎上，將人工智能課程融入課后服務、社團活動中，并對其進行了整體規(guī)劃。從三年級開始，開設人工智能常規(guī)課程，常規(guī)課程圍繞“AI一小時”教學體系（如圖1），采用項目式學習方法，讓學生在解決實際問題的過程中學習AI知識，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和實踐能力。

3.做好人工智能教育的“課程加法”

學校在人工智能課程設置上基于學生不同階段的發(fā)展特點，將學段與內容進行梯度化建設。在教學內容設置上，針對小學低段，提供無電腦化基礎課程，如“人工智能概念介紹”和“簡單編程入門”，通過拼搭的方式，幫助學生了解人工智能的基本概念和語句結構，培養(yǎng)邏輯思維能力；針對小學高段，學生已經(jīng)具備一定的人工智能概念，開設擬態(tài)人工智能課程，如“動物行為模擬”和“圖形編程基礎”，讓學生通過自己感興趣的動物知識切入，學習如何利用人工智能模仿生物行為；針對小學高段，學生已經(jīng)對人工智能有了一定的了解，通過實踐課程，如“圖形編程進階”和“機器人項目化課程”，讓學生提高邏輯思維能力，學習如何在實際項目中應用人工智能技術；針對初中階段的學生，通過項目式學習方式，讓學生在實際操作中掌握編程技能，增強對人工智能技術的興趣，將所學知識應用于解決現(xiàn)實生活中的問題。

場域塑造：優(yōu)化教育生態(tài)場景，打造教學高效課堂

1.空間課程同步提升

空間建設能為人工智能學習和探究實踐活動提供支撐。學校充分利用校內現(xiàn)有空間資源，打造“科學教室-創(chuàng)新實驗室-校園場景”立體科學教學空間和創(chuàng)新學習空間，建設出完備教室9間，包括人工智能“小鎮(zhèn)”、AI智造營、AI創(chuàng)新營、Robot實驗室、未來實驗室、激光工作坊及三間計算機編程教室。依托學校先進完備的教學硬件設施，在“良實少科院”專家團隊的論證與指導下，在原有的機器人課程、STEAM-PBL課程、信息學課程和數(shù)字媒體藝術四大課程體系的基礎上，進一步拓展教育的邊界，新設了“航空航天”課程?！昂娇蘸教臁闭n程的加入，有效彌補了學校在FPV飛行、無人機編程以及航模制作等課程方面的空白，并成功構建出豐富且具有良渚實驗學校特色的科創(chuàng)課程體系（如圖2）。

2.教育平臺數(shù)字轉型

學校啟用在線教育平臺輔助人工智能教學。通過后臺管理與前端應用實現(xiàn)教師與學生的雙向互聯(lián)，進而構建人工智能高效課堂。目前，經(jīng)過團隊成員共同建設，已生成具有全流程數(shù)字化支撐的高效課堂構建模式。學生可通過課程實訓（學生端）瀏覽課程內容，模擬仿真實訓系統(tǒng)輔助信息系統(tǒng)、智控物聯(lián)學習，通過在線OJ平臺（Online Judge System）測試學生算法學習效果，通過有效評價方式提高學生解決真實問題的能力。與此同時，教師可以通過智慧云校工具進行學生賬號、課程、課堂、題庫管理。備課組內教師共同建設校本課程資源庫，供全校師生審閱和學習。

3.教學策略優(yōu)化升級

教學策略對學生的學習將產生至關重要的影響，它決定了學生的學習效果、興趣培養(yǎng)以及科學思維的形成。在課堂授課形式上，常態(tài)課堂中融入數(shù)字化技術，構建了豐富多樣的數(shù)字化資源庫，從而實現(xiàn)了“全流程數(shù)字化”課堂教學（如圖3），引導學生利用可靠的數(shù)字平臺資源實現(xiàn)自主學習及解決問題。在教學實施策略上，以問題式、項目式和任務式的學習內容為主題，將探索、思考、分析、創(chuàng)作轉變?yōu)閷W生學習的常態(tài)。在作業(yè)安排上，從大量的習題練習轉變?yōu)橐阅骋粚W習主題或實際問題為抓手，利用課余時間自主完成的開放性作業(yè)，如體驗類、探究類、實踐類等科學作業(yè)。同時，以展覽、路演和作品展示等形式呈現(xiàn)學習成果，更加注重學生在項目探究和實踐過程中的自我感受、經(jīng)驗積累和能力成長。

師資共建：強化教師科教素養(yǎng)，夯實智力資源供給

1.提升教師專業(yè)素養(yǎng)

教師綜合能力的提升是實現(xiàn)高效課堂和促進學生素養(yǎng)全面發(fā)展的關鍵，既要擴大教師數(shù)量，也要提升教師隊伍的專業(yè)素養(yǎng)。在助力教師專業(yè)成長過程中，學校開展了多項教學交流活動，為人工智能教師提供更多的交流平臺和資源，不斷推進人工智能教育的發(fā)展和普及。同時，加強校內教學研討，深入探討人工智能教學的教育價值取向，更新教學理念，優(yōu)化教學思路。此外，學校還積極引入外部專家與校內教師共同進行技術方案的預研工作，以確保教學的科學性和嚴謹性，為開展人工智能教學提供扎實的理論支撐和實踐指導。在課堂教學反思方面，學校充分利用校內在線教育平臺，鼓勵教師開展基于數(shù)據(jù)的教學反思，進行精準的教學決策，優(yōu)化學生的學習體驗。

2.構建協(xié)同育人機制

在構建全面且高效的科學教育體系過程中，科教協(xié)同育人機制的建立扮演著至關重要的角色，它不僅是對現(xiàn)有科學教育資源進行整合的重要途徑，更是推動科普教育創(chuàng)新發(fā)展的關鍵舉措。學校與杭州電子科技大學、余杭區(qū)科創(chuàng)教育研究院深度合作，將高校優(yōu)質的科教團隊資源引進學校，共同實施人才協(xié)同培養(yǎng)計劃，以實現(xiàn)校內外科學教育資源的優(yōu)勢互補與有機融合。同時，將區(qū)內科創(chuàng)教育研究院的教學力量作為學校科學教育的補充資源，通過課程資源共享、入校技術指導、項目方案共研和賽前專項優(yōu)化等多種方式，與校內教師共同推動學校科學教育的發(fā)展，充分發(fā)揮資源的合力。

3.促進教育資源共享

為了促進教學經(jīng)驗和成果的交流，學校積極組織教師與省外、市外優(yōu)秀學校交流，共同探討信息科技、人工智能在教學環(huán)境、課堂教學、教學科研、教學管理等方面的經(jīng)驗與成果，爭取發(fā)揮教育輻射作用。具體實踐由學校牽頭組織區(qū)域內教學研討會，分享教學經(jīng)驗，展示教學成果。同時，學校還創(chuàng)辦了人工智能教學網(wǎng)絡空間，線上展示課程建設成果，促進區(qū)域間交流及資源共享。

育人轉型：貫通科學教育體系，培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才

1.智慧啟迪與普惠教育

拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)依賴于堅實的學科基礎與創(chuàng)新思維，學校通過常規(guī)課程與體驗式教學活動為學生提供全面知識和學習方法，為培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才奠定堅實的基礎。為讓學生通過親身實踐激發(fā)學習興趣和動力，學校每年都會舉辦以科技為主題的游園活動，豐富學生的科學體驗，拓寬學生的科學學習視野。同時，教師充分利用人工智能競賽訓練和社團課程的教學經(jīng)驗，不斷優(yōu)化常規(guī)課程的教學內容和方法，使學校的科學教育體系形成閉環(huán)。這一系列舉措，為學校營造了濃厚的科學學習氛圍，構建了良好的科學教育生態(tài)環(huán)境。

2.個性化培養(yǎng)與能力提升

個性化培養(yǎng)與綜合能力提升是培育拔尖創(chuàng)新人才的先行場景。在競賽育人的規(guī)劃下，學校圍繞學生個體的興趣傾向和潛質，開展實施社團育人規(guī)劃。社團育人依托課后延時服務時段，針對對人工智能有濃厚興趣與優(yōu)質潛力的學生，提供一系列社團課程。這些課程更加深入地探討人工智能的技術和應用，幫助學生提高實踐能力，滿足學生在不同領域的興趣。具體實踐策略為：圍繞社團育人理念，開設機器人課程，讓學生進一步了解機器人原理，根據(jù)實際問題，設計出相應的機器人結構并完成指定任務，旨在提高學生應用技術解決實際問題能力；圍繞STEAM-PBL課程進行項目式學習，基于傳統(tǒng)文化和未來生活兩大主題展開跨學科項目式實踐，培養(yǎng)學生的團隊合作能力、項目管理能力和跨學科思維；開展信息學競賽，專注于算法設計、數(shù)據(jù)結構、編程語言等，為信息學競賽做準備，提升學生的邏輯思維、編程技能和競技抗壓能力；開展數(shù)字媒體藝術課程，包括數(shù)字繪畫、電子小報、3D設計、視頻拍攝等，培養(yǎng)學生的藝術感和創(chuàng)造力；開設航空航天課程，包括航空航天理論學習、FPV、無人機編程和航模制作等，提高學生的實踐操作能力，培養(yǎng)學生低空飛行安全意識，確保在探索航空領域的同時，能夠安全、規(guī)范地進行操作。

3.科創(chuàng)競賽與人才選育

科創(chuàng)競賽是青少年科創(chuàng)人才成長的重要平臺，是探索創(chuàng)新人才選拔培養(yǎng)長效機制的重要抓手。在人工智能競賽方面，學校創(chuàng)新人才培養(yǎng)機制，提升人才培養(yǎng)水平。首先選取在人工智能社團課程中展現(xiàn)出卓越才能和高競爭力水平的學生進入競賽班，然后為學生提供系統(tǒng)的、專業(yè)的競賽課程、備賽計劃和項目方案等。競賽課程主要為學生提供專項的競賽指導，并詳細列明每個學生需要掌握的知識點和技能點，再根據(jù)每個學生的具體情況，分層次、分內容且有針對性地開展培訓。同時，針對各階段的競賽目標、任務和時間節(jié)點，制訂具體備賽計劃和培訓方案，通過比賽實景模擬、以老帶新、高低搭配，確保整個競賽準備過程有序、有效。

結語

義務教育作為基礎教育的重要組成部分，是拔尖創(chuàng)新人才早期培養(yǎng)的關鍵階段。積極構建拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系，自主培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才是科學教育道路上必須擔負起的職責與使命。學校將持續(xù)推進科普工作，深耕信息科技學科，提升教師素養(yǎng)，創(chuàng)新教育教學模式，提高克難攻堅能力，堅守科學教育初心，打造良渚實驗學?！翱茖W教育”的新名片。