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山东省实验中学 学科融合创新科学教育模式,多元贯通让科学种子生根发芽

深耕科学教育“三维沃土”育就创新青苗

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        “走进大学实验室,亲眼看到这些先进的仪器和技术,第一次感觉我离北斗系统这么近。”山东省实验中学人工智能社团社长黄诗程兴奋地说。作为学校与山东大学联合举办的未来科学营AiPBL/R特色项目的参与者,她将自己对人工智能的兴趣转化为科研动力,开启了科学探索的新旅程。
  
  近年来,山东省实验中学以科学教育撬动人才培养的创新实践,构建起家校社协同、跨学科融合、多学段联动的科学教育模式,以培养更多适应未来社会需求的科技创新人才。
  
  ◎山东商报·速豹新闻网记者 张雯雯 通讯员 高婕

  “科学+”课程:学科融合搭建真实情境
  
  “00后搞科研能有多硬核?”在每年省实验中学举行的校园科技节上,学生们总会给出不同的答案。去年11月16日,第十五届校园科技节的开幕点燃了学生们的创新激情。欹器制作比赛、太空车制作、纸飞机飞行大赛……大家在不同场地进行了智慧与速度、技巧与创意的巅峰对决,用科学精神探究着生活中的无限可能。今年3月,学校国际部第十三届科技节拉开大幕,来自高一年级的116名学生共享科技“盛宴”,25个研究课题涵盖生物、化学、物理、经济学、计算机科学、环境科学等多个领域。与此同时,学生们还将自己的所学应用于科学探究外,还聚焦当下的“现象级”热点,比如直播带货、“中式元素”等。“课题均由学生基于生活中的观察自主确定选题。”国际部主任季京仁称,学生们通过浸入式学习,学会如何查找资料和分析问题、锻炼如何全面地看问题、增强逻辑思维和发散思维、体验理论与实际的结合,“做中学”更能让知识融会贯通。

  这样的“火爆场面”正是省实验中学创新科学教育模式的有效实践。在教学管理部主任辛丽看来,科学教育需要自上而下的整体建构。为此,学校通过加强顶层设计,整合校内资源,开发“科学+”融合课程,推动数学、物理、化学、生物、地理、信息技术、通用技术、艺术、语文等多学科知识整合,并依托项目式学习,为学生搭建真实的科学探究情境,激发学生的学习热情,培养发现问题、解决问题的能力。“比如,《从微生物到文化:酿酒工艺的科学探索与艺术表达》课程,通过模拟传统酿酒流程,引导学生从科学原理、工艺优化、艺术设计和技术创新四个维度探索酿酒奥秘;《结构之美:从数学建模到艺术表达的桥梁设计》课程,则通过设计并制作小型桥梁模型,帮助学生从数学建模、物理力学、艺术设计和技术实践四个维度理解桥梁结构的科学原理。”辛丽说。
  
  同时,学校还构建了“基础普及+兴趣拓展+创新提升”三级课程体系,开设《生活中的科学》《科学实验入门》等基础课程,开发机器人编程、3D打印、无人机操控等科技社团课程,并设立“造梦空间”项目制课程,鼓励学生自主申报“智能垃圾分类系统设计”“植物生长调控实验”等课题。
  
  此外,学校积极组织学生参与“全国青少年科技创新大赛”“明天小小科学家”等赛事,建立“科学实践学分银行”,将社会调查、田野考察等实践活动纳入评价体系,并通过“科学故事演讲比赛”“科幻小说创作大赛”等文化活动,培育学生的科学情怀,在体验中提升了对科学的认知。近年来,学生们凭借扎实的科学知识和出色的创新能力,斩获多个奖项。有数百名学生在全国科技竞赛中获得一、二等奖,1500 余名学生获得国家专利证书。这些成绩不仅展示了学生的个人实力,也彰显了学校科学教育的卓越成果。

  “家校社”协同:多元主体共育科学英才

  高品质的科学教育需要丰富的资源支持。作为省内高中学校的“领头雁”,山东省实验中学充分发挥党建共建单位、家委会、校友、高校等多元主体的积极作用,通过“走出去”和“引进来”相结合的方式,为学生提供更多增长见识、提升能力的机会。
  
  副校长于永水向记者介绍,学校建立“双导师”培养机制,校内科学教师与校外科研人员组成导师团队,共同指导学生课题研究。同时,学校搭建“政产学研”合作平台,与企业共建“青少年科技创新基地”,开展“工业机器人应用”“新能源技术体验”等实践活动,让学生亲身感受科技创新在企业发展中的重要作用,激发创新热情和职业理想。“我们还积极开展‘科普进社区’活动,利用科技馆、博物馆等社会资源拓展学习场景,并邀请优秀校友返校开设‘登攀讲坛’,帮助学生全方位接触社会生活,教会他们将所学知识运用到实际项目中,提升了创新能力和解决实际问题的能力。”于永水说。
  
  此外,家庭是学生成长的第一课堂,家长在科学教育中起着至关重要的引导作用。于是,学校通过制订《家庭科学教育指导手册》、举办家长科学素养培训等方式,助力家长对孩子进行科学的家庭指导。

  “跨学段”贯通:让科学种子生根发芽

  《高校“招办天团”空降省实验》《牵手山大,双高育人再升级》……近期省实验中学的微信公众号推送了多篇诸如此类的活动报道。据悉,作为高中学校,省实验中学在济南市“全市域推进、全学段贯通、全学科融合”的科学教育整体思路下,主动搭建大中小学科学教育一体化平台,积极参与区域科学教育联合体建设,与多所中小学开展合作,实现科学教育课程建设、教师培训、教研备课等方面的共享共创,推动科学教育在不同学段的有效衔接。比如,每年的校园科技节,学校都会邀请小学和初中学生走进校园,与高中生一起参与项目,在孩子们心中种下科学的种子。学校教师还参与编写《济南市中小学科学教育课程建设指导手册》和《全学段衔接指导手册》,为全学段贯通培养提供了有力的指导。通过一体化设计,将科学素养培养分解为成长阶梯,构建起“萌芽 — 探究 —创新”的贯通路径,让学生在不同学段都能得到系统的科学教育,逐步提升科学素养。
  
  此外,学校还与山东大学、中科大等高校以及济南量子技术研究院等科研院所合作,开发“大学先修课程”,邀请专家开设《人工智能伦理》《量子计算导论》等前沿课程,构建一贯制课程图谱,确保科学教育内容的连贯性与进阶性。通过与上海大学共建人工智能实验室,学校组织学生参与“基因编辑技术”“卫星遥感数据分析”等科研项目,让学生近距离接触前沿科技。辛丽说:“通过参与双高融合、科企融合、学段融合的科学教育实践活动,学生的创新能力得到了全面提升。他们不再局限于书本知识的学习,而是积极参与到科研项目、科技创新实践中,学会运用科学方法解决实际问题。许多学生在高中阶段就展现出了较强的科研潜力,为未来的学术研究和科技创新打下了坚实基础。”

  “为每一个学生创造主动发展的无限空间”,这是省实验中学的教育理念,更是实验人耕耘在教育沃土的生动诠释。山东省实验中学党委书记、校长方奎明对记者说:“在全球科技竞争日益激烈的背景下,国家对科技创新人才的需求极为迫切。作为教育者,我们要通过‘科学+’教育模式的探索与实践,紧跟科技发展前沿,培养更多适应未来社会需求的科技创新人才。”