“互联网+”科学教育助推“双减”工作的实践研究

王冠 周莹 靖春元

摘 要 “互联网+”已深度融入全球各领域，并让教育行业焕发新活力；而科学教育对于提高青少年科学素养和创新能力具有关键性意义，是推动建设创新型国家的重要保障。疫情影响下，“互联网+”科学教育在资源共享、教学维度、活动效率等方面体现了巨大优势，获得全国中小学校的关注与重视，但是目前“互联网+”科学教育依然存在着资源质量亟待提升、教学手段升级滞后、工作模式缺乏创新等方面的问题。在“双减”政策背景下，以教育部和中国科协联合主办的青少年科学教育项目——“云上科学营”为典型案例，提出整合优质资源做好顶层设计、“双线”融合丰富活动形式、发挥大数据优势实现智能化发展等措施，助推“双减”政策落地见效，为青少年科学教育事业的创新发展提供新思路。

关 键 词 “互联网+” “双减” 科学教育 教育资源 “双线”融合 智能化发展

引用格式 王冠，周莹，靖春元.“互联网+”科学教育助推“双减”工作的实践研究[J].教学与管理，2023（04）：21-24.

科学教育对提高我国青少年科学素养和创新能力有着关键性意义，是推动建设创新型国家的重要保障。习近平总书记提出“要总结应对新冠肺炎疫情以来大规模在线教育的经验，利用信息技术更新教育理念、变革教育模式”[1]，为青少年教育的创新发展指明了正确方向。教育部《关于利用科普资源助推“双减”工作的通知》中明确提出要通过多种方式加强学生科技教育，利用科普资源助推“双减”工作落地见效；国务院印发的《全民科学素质行动规划纲要（2021-2035年）》提出中小学要建立校内外科学教育资源有效衔接机制，广泛开展科技节、科学营等多种形式的科学教育活动。

青少年科学营作为教育部、中国科协联合主办的科学教育品牌活动，自2012年起每年暑期招募全国各地万余名学生，分别走进清华、北大等60余所重点高校及科研院所参加科学教育活动，内容包括现场聆听院士专家报告、参加科学探究实践、参观国家重点实验室等。受新冠肺炎疫情持续反复影响，青少年科学营以“云上科学营”的形式开展，发挥科学普及和提高青少年科学素质方面的重要作用。因此，以青少年“云上科学营”湖北营作为典型案例，探讨“互联网+”模式下科学教育的优势，并针对存在的问题探索助推“双减”工作创新发展的路径。

一、“互联网+”与科学教育融合的优势

常态化疫情防控形势下，各地教育教学系统借助互联网开展了各类科学教育项目，“互联网+”模式的潜能和价值被充分发掘，其中的优势在“云上科学营”湖北营活动中更为凸显。

1.促进资源开放共享，扩大活动的受益面

“互联网+”模式下的科学教育在资源共享上具有高效性、及时性和开放性的特点，扩大了活动的覆盖面与受益面，提升科学教育发展的平衡性与协调性，增强了优质科教资源的服务能力。湖北营活动对象由少数营员扩大至广大青少年，活动模式由线下短周期开展转变为线上长周期开放；依托丰富多样的学科专业特色和重点实验室资源，创新性采取“VR实景参观”“5G云上直播”等多种信息化手段，为广大学生提供了院士专家讲座、云游重点实验室、科学探究活动等132项线上活动资源，累计浏览量达到400万余人次，活动受益面持续扩大，活动影响力进一步提升。

2.拓展教学活动维度，推动教育多元化发展

不同于传统教育中时间、空间的固定性和局限性，“互联网+”科学教育具有高包容度与多自由度的特点，能够充分发挥时间、空间的优势，拓展教学活动维度[2]。湖北营活动中，学生可以根据实际需求自由选择时间地点参加所在分营的活动，消弭时间差异及地理阻隔；学生还可以参与其余分营丰富多彩的活动，满足了个人广泛的兴趣爱好。基于“互聯网+”的云上资源具备多学科、多类型、多层次、高包容度等特点，尊重学生思想的多样化，提高了他们独立思考、自适应学习与寻找自身价值的能力，推动教育多元化、全面化发展。

3.保障学生人身安全，促进资源提质增效

“互联网+”模式下的科学教育打破空间壁垒，尤其是在疫情期间免去了学生跨地区出行及大规模聚集，保障了学生的人身安全。同时“互联网+”模式提高了资源使用效率，缩小了科学教育在城乡、学校之间的差距，促进“双减”形势下教育公平化发展。湖北营活动期间的交通食宿等经费均大幅度削减，相应的更多经费重点应用到科教资源开发、课程运营维护、教学实验包设计、平台运维管理等部分，提高了资源开发效率和质量，并且参与名额向农村基层学校倾斜，助力乡村振兴战略，让各个地区的学生都能享受多样化、公益化的科学教育，促进城乡科学教育平衡充分的发展。

二、“互联网+”科学教育存在的问题

1.资源质量亟待提升

科学教育的资源质量决定了实施的效果。从当前青少年科学教育资源现状来看，目前科学教育的资源质量主要存在以下两个方面问题。一是资源整体质量不高、科普化及科学性程度不够。由于缺乏有效的挖掘、整合与再创作，资源质量良莠不齐，部分“高大上”的科技成果未能有效转为“接地气”的科教资源，学生普遍反映存在理解困难、兴趣不够等问题[3]。二是缺乏至上而下的整体设计，课程资源针对性不强，顶层设计受到制约。基于受众群体范围广、层次多等特点，青少年对科学教育的需求呈现出多样化、多极化的发展趋势。由于缺乏掌握学生需求，制约了顶层设计的科学性与实践层面的可操作性[4]，导致课程资源的内容针对性不强、整体利用效果不佳。

2.教学手段升级滞后

目前的“互联网+”科学教育大部分是简单地将施教内容移植到网络，传统品牌项目转型升级滞后，教育仅仅停留表面、不够深入，主要体现在以下三点。一是缺少灵活多样的科学实践环节。传统形式的线上科学课程侧重于大量科学知识的灌输，缺乏动手实践环节，暴露了唯知识的倾向，“纸上谈兵”般的教学方式无法提高学生的科学实践能力。二是难以获得有效的交流互动，受到限制的教学方式让课堂失去吸引力与活力。线上科学教育中缺少师生之间的肢体互动、神情交流、氛围熏染，教师难以实时有效地捕捉到学生的学习反馈，师生之间的交流合作较难推进，教师对课堂的驾驭力受到制约。三是缺乏良好的教学情境，学生在线上课程中的体验感与获得感不佳。不同于现场课堂有组织、有纪律的特性，现存的“互联网+”科学教育未能创设有效的教学情境，学生内在学习动机难以被激发，教学过程存在注意涣散、感知疲劳、学习态度消极等问题[5]。

3.工作模式缺乏创新

现代教育管理方式在不断更新发展，然而目前的青少年科学教育在组织管理方式上相对滞后，工作模式缺乏创新，主要体现在以下两点。一是课程资源管理、调配方式落后。目前大部分科教资源管理模式缺乏技术支持，无法实现网络资源的动态反馈与调配机制，热门课程得不到重点推广和有效衍生，导致资源配置不合理、不均衡，制约了课程资源研发的科学性与高效性。二是在组织实施上缺乏定向化、精准化的教育。传统的科学教育强调了活动组织参与的一致性和标准化，忽略了学生的需求差异。青少年作为受教者处于被动地位，无法实现“1对1”定向化教育，教育的个性化、精准化需求得不到满足[6]。

三、“互联网+”科学教育助推“双减”工作的路径

1.整合优质资源，做好顶层设计

（1）校内外协同育人，加强优质资源的整合

青少年科学教育的组织实施中要推进校内外协同育人机制，打通中小学、高等院校、科研院所、科技企业之间的壁垒，形成高效的联动合作机制，在教育资源、信息渠道、培养模式等方面实现协同发展；联合开设科教资源助推“双减”线上专栏，增强各类科教场所的线上科普服务能力，将优质的科教资源推送广大青少年，为资源匮乏地区提供平等科教资源；同时，要提高科普工作团队的专业技术水平，突出围绕国家科技创新的重大成就、重点领域等方面进行科技成果的转化和科普内容的创作，利用“互联网+”信息技术的优势，将晦涩艰深的科学知识转化为生动有趣的科普资源，加强科学课程资源的综合性设计，让传统的校本资源立体化、多元化呈现出来[7]。

“云上科学营”湖北营中各分营联合院士科学家、科普创作专家成立专业团队，挖掘设计一系列鲜活生动的科学教育资源。中国科学院院士张俐娜教授在线讲授绿色化学科普知识，将生前最后一课献给了青少年科学教育事业；陈孝平、严新平院士等极负盛名的科学家为营员带来内容丰富、立意高远的“云上”科学讲座。同时，各分营营员们“云端”走进测绘遥感信息、脉冲强磁场、地质过程与矿产资源等16个国家重点实验室，揭开了一幅幅神秘面纱，让学生通过“VR”实景参观等方式触摸前沿科技。据中国科协调查问卷（回收样本9944份）结果显示，95.1%的学生表示云上科学营的资源科普化程度高、类型丰富多样、能较好地提升科学兴趣。

（2）优化顶层设计，体现教育以人为本的理念

科学教育中决策层面上的顶层设计不能停留在表象，必须深入挖掘受众的特点与需求，践行教育以人为本的重要理念。因此，前期要统筹考虑各种因素，全面掌握“双减”形势下基层开展科学教育工作的情况，充分调研不同区域、不同阶段青少年的需求。根据学生的知识结构、思维水平、兴趣特点，从服务需求出发，明确目的及路径，为做好青少年科学教育工作的顶层设计提供根本支撑，建设能满足新时代需求的高质量高水平科学教育资源库。

“云上科学营”充分调研学生需求、聚焦科技热点，自上而下做好顶层设计、优化整体方案。例如，“云上科学营”线上开展的“小材子”材料化学体验课程通过导热材料实验、非牛顿固体、精益求“晶”等贴近生活、符合青少年认知特点的趣味实验，展现材料化学的学科魅力，获得青少年线上好评。

2.“双线”融合创新，丰富内容形式

（1）云上云下结合，充分调动实践积极性

“实践出真知”，青少年科学教育必须平衡知识传授和科学实践的关系，将“线上学习交流”和“线下自主探究”紧密结合，构建“实体课堂+虚拟课堂”相结合的教育新格局；要充分开发利用科学教育活动实验包及生活中的各类资源，如家庭资源、自然环境资源等开展灵活多样的科学实践活动，倡导启发式、开放式、体验式教学，强调思维型的探究，以充分激发学生的求知欲与想象力，在“知行合一”中引导学生形成科学思维，进一步拓宽“双减”形势下科学教育的内容领域。

“云上科学营”湖北营中植物科学专题营开展的“探秘城市绿化空间”实践活动就是以“双线”融合方式开展的。首先，教师在线上进行必备知识讲授及操作指导。然后，学生在线下利用活动实验包及身边自然环境，采取合作方式，亲身参与观察采样、测量记录、成果制作等课题研究实践环节，而且在活动过程中线上专家随时可以进行操作指导。最后，学生在网络上进行成果提交、获得专家点评总结，并进行线上授奖评优。该实践活动引发线上学生纷纷点赞，获得全国优秀活动奖项。

（2）采用社群模式，促进交互学习合作

学习是一种多模态的感知，不能缺少师生之间、学生之间的互动与交流。“双减”形势下，青少年科学教育应该与信息技术深度融合，重视提高科学教师信息素养及教学能力，提升教师基于“互联网+”教学的驾驭力，采取“互聯网+”社群学习模式（如图1），根据学生兴趣建立不同社群，建立入群组织机制、奖惩机制及任务机制，营造安全便捷的在线交互环境；利用多种互联网交互技术进行群体学习、交流与合作，促使师生之间、学生之间达到高效顺畅的沟通，建立跨时间、空间的联系。

“云上科学营”湖北营采用了“互联网+”社群学习模式，促进集体交流、共同学习、共同成长。例如，中国地质大学（武汉）、武汉理工大学分营通过云上分班、破冰游戏、即时投票、任务奖励、网络分享会等活动方式，让各地学生在云端相聚并进行合作，结下深厚的跨界情谊；同时，朋辈交流活动中，著名科学家、工程师、优秀学子们在线分享科研经历、成才经验及奋斗秘诀，利用即时通讯平台与营员进行互动答疑，并对发言者进行鼓励和点赞，活跃了网络课堂的气氛，增强了学生的参与感，让正能量在活动中充分释放。

（3）重感知与体验，提升仪式感与获得感

良好的仪式感与获得感有助于学生在教育中发挥主观能动性[8]，而提升他们的认同感和归属感是让“互联网+”模式保持活力的关键要素。“双减”形势下的科学教育应该将受众的感受和体验放在核心的位置，要创设良好的教学情境，推行场景式、沉浸式学习，突出科技性、趣味性和互动性，通过设置适当的问题情境、增加仪式性环节、提供多样的激励等方式来提高活动的仪式感和获得感，激发学生内在学习动机，促进他们产生强烈的求知欲，保持积极的学习情感与态度。同时，通过强化重点、热点内容的设计来制造活动亮点、营造高峰体验，让教育进程与学生的身心特点相契合，调动学生学习科学的积极性，激发他们的学习兴趣。

“云上科学营”高度重视参与学生的仪式感和获得感，即使是在屏幕前，学生也均按要求身着分营营服参与各项活动，并享有电子参营证书、专属云空间、活动实验包等纪念品；各分营通过云游打卡、云上集体合影、联欢会、开营闭营式等活动，营造开放的氛围与充分的仪式感。全国云上开营式中，“人民英雄”张伯礼院士与营员连线互动并带来精彩的“开营第一课”，激发学生们对科学的热爱；徐红星院士、王焰新院士致开营寄语，希望青少年努力探寻科学奥秘，为谋求人与自然的和谐发展贡献智慧。一系列举措引燃活动爆点，营造活动的高峰体验，充分调动了参与学生的积极性，受到广大青少年的线上万余次的点赞与追捧。

3.发挥大数据优势，实现智能化发展

（1）大数据技术促进科教资源均衡配置

翔实可靠的数据能够帮助管理者了解活动现状，为“互联网+”科学教育的管理决策提供可量化的数据支持。宏观上，通过大数据平台挖掘的有价值的数据信息，如资源访问量、受众分布、动态情况等，可以全面深入地掌握资源使用现状和利用效果，并准确预测发展趋势，指导活动资源均衡有效地配置，增强“双减”形势下优质科教资源的服务能力。

“中药抗疫瑰宝”“趣话地球”“户外生存技能实践”“化石知识竞赛”“大地之光话剧”等活动被评为湖北营活动中最受欢迎的资源，为后期课程资源的开发推广提供样本参考。湖北营活动中，利用大数据技术形成了活动管理的闭环系统，管理者通过该系统可以监测各类科教资源利用效率、动态需求并获得问题反馈，得到各类型教学资源、教学效果的准确评估，进而有针对性地采取措施，对不合理的部分进行调控干预，提高热门、重点资源的创作推广效率，把握发展现状与趋势，从而有力促进了“双减”形势下科教资源的合理化、均衡化、智能化配置。

（2）大数据技术推动教育个性化发展

智能化时代促进了青少年“1对1”个性化教育的实现[9]。微观上，大数据技术可以从学生网络活动轨迹等方面分析出个体差异，准确掌握个体需求与兴趣，从而实现互联网资源向个体的有针对性的推送，有利于“双减”形势下青少年科学教育精准化、个性化发展。

“云上科学营”湖北营活动中，大数据技术可以对参与学生网络上的个体行为数据进行采集、汇总分析，为管理系统了解个体需求提供可量化的依据。大数据技术根据学生云上活动情况得到个体学习情况的差异信息，并按照每个营员的兴趣爱好、行为特点的不同，构建相适应的学习计划、定制教学策略，推送合理的学习内容，实现活动资源有的放矢地推送，强化自主育人、自主学习、因材施教的过程，促进科学教育个性化、智能化发展，实现了“双减”形势下科学教育的精准服务。

习近平总书记强调“好奇心是人的天性，对科学兴趣的引导和培养要从娃娃抓起”。青少年是我国跻身创新型国家前列的人才基础，而青少年科学教育决定了未来科技创新人才水平。“云上科学营”为“互联网+”青少年科学教育提供借鉴与思路。“双减”形势背景下，青少年科学教育必须紧跟时代与技术的发展，继承并融合线上教育的宝贵经验，充分开发开放优质资源，不断创新教学内容与形式，积极发挥智能技术优势，加快构建青少年科学教育新生态，助推“双减”政策落地见效，更好地助力青少年科学素质全面提升。

参考文献

[1] 习近平.在教育文化卫生体育领域专家代表座谈会上的讲话[N].人民日报，2020-09-23（002）.

[2] 梁灵辉.双线混合教研模式在教研实践中的应用[J].教學与管理2021（13）：30-32.

[3] 卢春，卢霖.提高青少年校外科技教育成效的实证探索[J].教育教学论坛，2019（33）：160-161.

[4] 刘会强.把握新需求 跟上新时代 推动科协青少年科技教育工作平衡充分发展[J].中国科技教育， 2017（11）：16-20.

[5][8] 杨扬，张志强，吴冠军，等.“疫情下的信息技术与在线教学”笔谈[J].基础教育，2020，17（03）：48-60.

[6] 刘洋.混合式教学的困境与优化[J].教学与管理，2020（18）：104-106.

[7] 王明，郭碧莹，马晓璇.高校社会化科普服务的问题与对策[J].中国高校科技，2018（12）：14-16.

[9] 翁伟斌，李敬来.人工智能时代教育的应对[J].教育理论与实践， 2020，40（25）：3-7.

【责任编辑 孙晓雯】

*该文为2021年度教育部和中国科协联合主办项目“青少年高校科学营湖北营”（2021YXIP100）的研究成果

T：通讯作者