杜春燕
人工智能机器人实验室、大数据与科学计算实验室、风洞实验室、航空科学与技术实验室……这些听上去高端大气的实验室,在常人看来似乎只有在高校、科研院所才能看到,而在北京市第三十五中学,像这样的高端科学探究实验室共有10个。
作为“全国十佳科技教育创新学校”“十佳科技教育创新学校之星”,三十五中大力发展科技教育有一个重要的引子,那就是2009年时任国务院总理的温家宝同志到学校的调研。温家宝总理在调研时提出,中国教育发展面临两个深层次问题:杰出人才的培养和素质教育的成效。“总理之忧”触动了三十五中的深思——作为一所中学,三十五中能否在探索拔尖创新人才的培养模式中有所作为呢?通过分析,三十五中认识到高中阶段是发现与培养科技创新人才的关键期,认识到高中在科技创新人才培养中具有的重要价值,于是决定以实际行动求解“钱学森之问”,着力开展科技创新人才培养课程建设和模式探索,致力于为创新人才的成长“做土”。
2010年,三十五中联手中科院京区科协创办了“科技创新人才培养班”,实现教育界与科技届联手,基于学生发展需求设计科技特色课程,突破传统课堂边界,将学校科技教育与同步进入国家院所实验室结合,引领学生在学习与实践中拓展科学视野、提升科学素养、锻炼创新能力。三十五中科技创新人才培养实验班实现了以下三大创新。
制度创新:教育界与科技界联手,科学家真正走进学校。基础课程单元的专家讲座、科考活动的专家相伴、课题研究的专家指导,曾经对中学生而言遥不可及的科学家,成了三十五中学生的引路者与同行人。科学家们的言行举止,尤其是问题意识、求知欲、较真精神等科学素养与科学精神,都潜移默化地影响熏陶着学生。
课程设计创新:三十五中把人的发展放在以学科为中心的层面之上,实现了基础教育课程与科技教育课程的融合。科技创新人才培养班的课程采取问题中心的方式,即从一个实际存在的具体科学问题出发,然后延伸开去,不再局限于学科体系或学科界限。通过一个个具体的问题,激发学生的探究欲望,促使学生主动地构建新知识,尝试运用已有知识,通过逻辑思维、创造思维、灵感思维等去设计研究方案、探索解决问题。对学生而言,每个科学问题都像是一个项目,充满乐趣和挑战。
人才培养模式创新:科技创新人才培养班让学生走出课堂,走进自然,走进实验室,走进工厂车间……在科学实践活动中完成知识构建,实现了“做中学”。从课堂教授到活动构建,学生的体验和成长更加深刻。经过科技班的培养,这些本来被认为并不拔尖的学生,拿出了出色的成果,发展出科技特长,树立起科技志向。
“借船出海”之举打响了学校科技教育的品牌,增强了学校的资源吸附力。学校乘势而上,努力提升科技教育的人力、硬件、平台等资源,让科技教育产生了“滚雪球效应”。
为了加大科技教育的推进力度和科技课程的开发力度,三十五中成立了专门的科技教育机构,拥有较大的自主权和决策权,直接对校长负责。同时,陆续招募相关专业的博士,提升教师指导学生开展科学探究和课题研究的能力。此外,学校通过多项举措鼓励老师参与科技教育:设立专职科技辅导员(高端科学探究实验室首席研究员)岗位,特设不低于高级教师满课时量的岗位津贴,并计入班主任工作年限;在职称评定、学习培训、评优评先、出国考察等方面,把科技教育工作作为重要考量指标;支持和鼓励科技教师参加境内外学术会议和培训,全额报销相关费用;教师带领学生外出参加科技活动有专项补贴,国内外科技竞赛均有专项经费支持。
真正的科技教育不能关起门自己玩,需要把学生和老师带到更大的平台上,让他们与同龄人、同行者切磋交流。三十五中以科技班为阶梯,积极争取加入北京市乃至全国科技教育团体的人才培养计划,赢得了更多的财力、智力支持,丰富了科技教育的资源,为学生发展提供更好的平台与支持,提升了科技教育的水准。几年来,三十五中先后成为北京青少年科技创新学院“翱翔计划”物理与地球科学领域基地校、“北京青少年科技后备人才早期培养计划”基地学校、教育部“中学生科技创新后备人才培养计划(简称英才计划)”实验校,并入选北京市学生金鹏科技团生命科学分团。加入这些人才培养计划,获益最大的首先是学生,他们通过各项计划走进科研院所和高校,在著名科学家指导下参加科学研究项目、学术研讨和科研实践等活动,感受名师魅力,体验科研过程,激发科学兴趣,提高创新能力。
2015年,三十五中高中部搬迁新址,借此契机,学校与中国科学院、北京航空航天大学、沈阳航空航天大学、国家天文台等单位合作,在新校舍先后建设了十个高端科学探究实验室——空间信息技术实验室、智能科学与技术实验室、信息化生命科学实验室、大数据与科学计算实验室、天文大数据实验室、纳米与化学可视化实验室、航空科学与技术实验室、航天科学与技术实验室、风洞实验室、人工智能机器人实验室。实验室配备专业、高端的实验设备,面向有科学兴趣、科学潜质和科学志向的学生开放。实验室课程开发与实施的主力,是学校引进的相关专业博士,由他们担任实验室首席研究员。首席研究员需要带领学生开展探究项目,让学生能够利用这些前沿科学仪器设备开展科学探究,完成从课题开题到撰写论文的完整过程。
如今,十大高端科学探究实验室通过北京青少年科技创新学院“翱翔计划”、北京市初中开放性科学实践活动等多种形式,面向西城区、北京市所有青少年学生开放,形成了三十五中特有的跨学科、跨学段、跨区域的人才培养模式。在互联网时代背景下,三十五中也在不断探索线上线下相结合的课程实施模式。2018年,高端实验室探究课程也已在全国青少年科学素养平台正式上线。
为了给更多具有科学兴趣和潜质的学生提供发展平台,探索穿越学段和学科边界的科技创新人才培养模式,三十五中成立了青少年科技创新学院。所有学生都可以在这里选择自己感兴趣的科技活动或科技课程,从动植物到天文、地理,专业方向涵盖十几个大专业,孩子们能够自主选择、自主活动、自主管理。有同样志趣的学生聚集在一起,他们互帮互助、共同研讨,成了推进学校科学教育的重要力量。这样的学生团体,不仅有助于激发学生科学兴趣、提升科技素养,也有助于学生综合素质的全面提升。
随着资源的丰富,三十五中的科技教育也从起步时的面向少数拓展到面向全体。科技创新类课程分为基础素养、拓展过度、项目探究三个层次,能够满足不同层次、不同方向、不同需求的学生。现在,每个有科学兴趣和科学潜质的学生都有机会进入实验室,在研究员的指导下开展课题研究。
基础素养课程面向全体学生开放,旨在激发同学们的科学兴趣,培养科学素养和科学精神,包括科技专家讲座,面向全体学生的实验室基础实验选修课程等。拓展过渡课程的开设形式和内容比较广泛,开展场所也从校内到校外,包括科技社團课程、科研院所参观实践以及小学段/寒暑假野外实践。项目探究课程定位于高端研究性学习,面向展现出较强的科学潜质和创新能力的学生,旨在让学生利用所学知识,自发提出问题,并尝试解决问题,完成一个完整的实验探究项目。
科技兴则民族兴,科技强则国家强。党的十九大报告明确提出,坚定实施科教兴国战略、人才强国战略。经过多年的资源积淀和课程实施,三十五中形成了浓厚的科技教育氛围,科技教育涉及的领域、覆盖的学生数扩大,学生们的科学素养和科学精神普遍提升,实践能力和创新能力有所提高。作为“先富起来的人”,三十五主动带动更多人“富起来”。他们将自己在科技教育资源整合、科技创新人才培养、科技项目和实践活动开发等多个方面形成的独特经验辐射全市乃至全国,以扩大学生的受益面,提高科技资源的利用率。