日本超级理科高中课题研究课程开发的特色分析

王世娟 邱阳红

超级理科高中（SuperScienceHighSchool，简称SSH）是日本文部科学省认定的，需要开展专门的科学教育和数学教育培养学生科学探究能力、“科学的梦想”“享受科学的心”、培育能引领未来社会的科学技术人才的一类高中。SSH体系构建是日本政府2002年为解决当时学生在国际调查中出现的科学和数学成绩优异却极度不喜欢科学和数学的矛盾状况而制定实施的。被认定为SSH的高中学校可以从文部科学省所辖的科学技术振兴机构（JST）获得如教学物品采购、教师培训费用赞助，以及学术交流会的企划运营等资助与支持，确保学校各项事宜的顺利开展。获得支持的SSH学校则需要专注达成包括：（可以脱离课程教学大纲）开发和实施以科学技术、科学和数学为重点的课题研究和探究式学习课程;用英语进行教学，培养学生的国际化素养;与大学、企业及研究机构等合作;向外寻求广域合作和海外合作等8项职责[1]。在这些任务目标的引领下，各学校会利用自己学校的优势资源，结合地方特色，形成自己独特的课程体系。本文将以2021年3月1日日本文部科学省修正发布的《超级理科高中实践事例集》为主要参考资料，抓取多所SSH学校开发的意在培养学生科学探究能力的“课题研究”这一科目的特性进行介绍，以期为科技教师建设、改进自己的课程与教学提供一些参考思路[2]。

跨年级、跨学段合作

探究能力是一项由提出问题、作出假设、制订计划、搜集证据、处理信息、得出结论、表达交流和反思评价等不同要素组成的高阶能力。各要素本身亦是需要不断练习与持续指导才能获得。因此，其培养绝非一朝一夕的事情。日本SSH学校的通常做法是多方合作，即课程超越年级、学段和学校的限制，从高中第1年，甚至从初中甚至小学开始着手培养探究能力的基础素养。爱知县立刈谷高中自设科目“课题研究”就是采用了这种思路。学生在第1学年“探究基础”课程上学习科研所必需的基础技能，如短文写作能力、数据可视化能力、统计能力、如何确定研究主题等。第2学年的“课题研究I”主要是指导学生确定研究主题并进行研究，而第3学年的“课题研究II”则聚焦于研究成果的精进和发表。茗溪学园初高中则是借助其初高中一贯校的独特优势，在课程开发时，将科研能力的基础技能精准分散在初中时期进行重点培养（表1）。

探究课题的地域特色、跨学科特色及可持续发展目标特色

探究式学习是一种通过疑问和探索建立学生与现实世界联系的学习方式。它鼓励并引导学生体验、参与问题解决。这意味着好的研究课题应该既能方便设置问题引导学生自主思考，又能有助于建立学生与现实世界的联系以激发并保持其探究兴趣。在实践教学中，合适的探究课题的选择对科学教师是一个较大的挑战。日本的SSH学校也一直在探索有效的探究课题方向。总结当前SSH学校探究课题的方向，发现其呈现地域性、跨学科整合性及可持续发展目标导向性的特点。

贴近学生的生活实际一直是探究式学习所推崇的主题选取依据与原则[3]。其原理涉及建构主义的情境学习，以及跨学科统整理论的“经验统整”与“社会统整”[4]。结合当地地方资源特色创建探究课题一直是SSH学校的首选。比如，福井县立若狭高中利用当地里海湖和里山丰富的自然环境和能源研究设施引导学生发现设定研究课题。熊本县立第二高中则是结合2016年熊本地震的发生、学校内受损建筑的修复工程、学校新管理大楼的设计，以及熊本的创新重建等实际状况为不同学科设计探究主题引导学生进行自主研究。如物理班的“材料的隔音效果”，以及信息班的“基于3D建模的学校导览手册设计与开发”等。

跨学科整合是为了弥补单学科知识不利于社会真实问题解决的界限，帮助人们深化和拓展对自身和周围世界的理解的一种方式，是当前探究课程开发的一个热门趋势。北海道札幌启成高中第3期SSH教育目标就是通过KSI（KEISEIScienceInitiative）课程的设计进一步深化整合多学科知识，强化学生的批判性思维等能力。KSI课程由KSII、KSIII和KSIIII组成，代替了原来的综合探究时间课、信息科学课、家庭基础课和健康课等课程时间在学校的理数科开展，通过科学交流、科学文献阅读、研学旅行、科学设计、学生发表会、课题研究、英文摘要与论文撰写与投稿等多种形式将原来课程的内容整合在一起，分步培养学生的解决社会问题的基础能力和思维、科学探究能力，以及对研究结构的深切认知。为了实现在全校全学科实现科学探究能力培养的目标，熊本县立第二高中在美术科作了创新性的整合探索，整合美术与科学、社会、信息等课程，为美术科的学生开发了艺术科学、美术探究等课程。学校发现设计思维和科学探究的培养是相互对应与关联的，基于此，学校从学生的实际生活经验出发为美术科学生设定了多样的整合性探究课题。如“孩子们喜欢的动物园设计”（设计与市场的整合）、“丙烯颜料的开发”（绘画与化学的整合）、“帮助孩子们享受动植物园的APP是什么样子的”（设计与信息技术的整合）等。

SSH学校设定探究课题的另一个重要特色是基于可持续发展目标（SDGs），引导学生关注世界的可持续发展。如福岛县立福岛高中的“基础探究”课程研究课题就是将学生的興趣课题基于可持续发展目标进行分类与整理而成。具体包括贫困、健康、教育、性别、能源、经济成长与雇用、基础设施、产业化与创新、不平等、可持续化的都市等17个类别，而心理健康、人际关系与感知等可持续发展目标无法涵盖的重要问题被归类为第18个分类“思想与文化”。

探究学习形式的多样化

除了正式的课堂学习与研究，多样化的研究实践形式是SSH学校的另一个特点。

讲座 邀请科学与数学领域的知名学者在某一学期多次进行基础讲座。通过讲座既可以让学生了解发现问题、解决问题，以及获得创造性思维能力的重要性，也可以通过让学生不断地接触多领域的课题研究思考未来的职业发展方向。

实地考察 与当地大学、企业、研究机构等合作，发挥各自的优势对学生进行联合培养是SSH学校的一项重要工作。因此，很多SSH学校会组织学生对当地大学、企业、研究机构进行实地考察，让学生深切认识探究活动与社会的关联。值得注意的是，实地考察的定位并不仅仅是对访问地的简单参观，而通常是探究学习的启蒙或延伸，希望在培养专业技能的同时，让学生对探究式学习的过程有清晰的认知。如福岛县立福岛高中就将实地考察设计为一个包含前期调查、实地考察、后期学习及海报展示的系统过程，在培养学生发现问题、解决问题能力的同时，培养学生的表达能力。

教师实验室 邀请大学、研究机构等不同领域的知名学者就他们的研究活动从研究假设的设定、解决方案的提出，到结果的呈现方法等进行全过程展示。这一活动旨在培养学生发现问题、解决问题的能力，同时也希望学生可以借机积极思考自己的研究课题。名城大学附属高中与名城大学获得诺贝尔奖的教授实验室合作开展的“诺贝尔奖实验室”就是教师实验室的一种。

海外研修与国际交流 SSH学校希望通过海外考察、学术交流开拓本土学生的视野，提升其国际素养，培育能活跃于世界舞台的高精尖科学技术人才及研究者。近几年，新冠疫情阻碍了线下交流，但也促使各学校积极探索运用远程教育系统等现代信息通讯技术推动国际合作探究与交流的有效途径。

此外，诸如名城大学附属高中的“学术沙龙”，福岛高中的“相近研究课题辩论活动”，东京工业大学附属科学技术高中的“研究生教学助理”等，都是各SSH学校结合自身优势资源设计的独特的探究学习开展方式。

校外合作

SSH学校与大学、企业，以及研究机构等的合作是多方位的，除了邀请讲座、教学、实地考察之外，他们也会合作开发研究项目与探究课程。例如，兵库县立丰冈高中与日本航空公司（JAL）和ZMP机器人公司合作开发了探究课程。合作企业方会派遣专家通过线下和线上课堂的方式指导学生围绕飞机工业及RoboCar系列车的自动驾驶研究领域，从物理、化学和心理等多个领域开展课题研究。另外，东京工业大学附属科学技术高中依托东京工业大学优秀的教师与教学资源开设了高中大学衔接科目“先端科学技术入门”，由高中教师与大学教师共同授课，以教授们自己的研究实例向学生展示高中科学和数学课程中的内容如何应用于现代先进科学技术。

日本超级理科高中是日本政府发起的一项连接高中与大学等高等教育研究机构，通过共同研究、创造教育方法，开发教材等措施，积极推进高中高水平的科学和数学教育，培育能活跃于国际舞台的高科技人才的理想事业。其不断的实践与改进累积了很多宝贵的经验。相信这些宝贵的实践经验会为我们科技教师的教学改革与课程开发提供一定的参考。