普通高中科技教育融合创新的设计与实施

摘   要： 科技教育是学校落实教育强国战略的重要途径。上海市南洋中学围绕“融合创新”的发展思路，聚焦科学素养培育，通过规划引领、项目驱动、机制保障等顶层设计，从进课程、进课堂、进实践和进评价四个实施路径，探索科技教育培养模式，旨在推进学校教育的高质量发展。

关键词： 科技教育；融合创新；科学素养；探究力；实证力

一、科技教育融合创新的实施背景

党的二十大报告指出，教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑，要深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略。报告同时明确“教育、科技、人才”三位一体的发展关系和重要作用，即教育是基础，科技是动力，人才是关键。教育作为人才培养和科技创新的基本前提，必然要责无旁贷地担当起建设社会主义现代化国家基础性、先导性和全局性的责任。其中，高中阶段是人才成长的关键时期，是创新精神、实践能力培养的重要阶段，因此，推进创新人才的早期培养是普通高中贯彻“强国战略”的重要任务。

学校科技教育是创新人才早期培养的有效路径，能“激发青少年好奇心和想象力，增强科学兴趣、创新意识和创新能力”1，直接指向“科学精神、责任担当、实践创新”等青少年学生发展核心素养的培育，使学生具备“能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力”。2 目前，我国的科技教育从原有的注重普及知识和方法，转变为崇尚科学精神、凸显科学素养、强调价值引领；从单一的培养模式转变为多元、融合、创新的培养模式，是“新课程、新教材”背景下推进育人方式变革的重要载体。

上海市南洋中学（以下简称“南洋中学”）的科技教育是在百年办学的历史演进中形成和发展的。创校初期，学校树立了“科教救国”的办学目标，尤其重视“数理化基本科学之培植”3；改革开放后，学校积极贯彻“科教兴国”基本国策；20世纪90年代起，科技教育历经由特级名师领衔的“实验教学、设境导学”阶段和打造校园“大实验室”阶段。当下，如何回答好“钱学森之问”，成为学校科技教育的重要课题。本文立足教育实践第一线，探索新时期普通高中科技教育融合创新的顶层设计及实施等问题，旨在促进学校育人质量的提升，推进普通高中高质量发展。

二、科技教育融合创新的顶层设计

新时期，南洋中学坚持科技教育，从整体架构到系统设计，再到多管齐下、融合创新，形成了具有校本特色的融合创新体系。通过整合校内外多重资源，挖掘各发展要素的潜力，激发全体教师实施的主动性，完善保障实施的工作机制等举措，帮助教师从认识、理念和行动上转变，促进在“双新”背景下全员、全要素、全过程协同育人。

1.在学校发展规划中确立科技教育的目标任务

规划是学校回顾过去、立足当下、面向未来的共同愿景和行动指南。规划的战略性、指导性和持续性等特征为学校凝聚发展共识，增强发展动力，促进实践共为提供支撑和依据。学校充分发挥规划编制过程中汇智聚力的引领作用，立足教育发展大局、区域发展要求、学校办学传统和发展现状，进行科学谋划和准确定位，将科技教育发展目标列入学校发展目标、教师发展目标、学生培养目标以及课程教学改革等主要方面，形成着眼整体的战略目标和系统推进策略。如南洋中学在“十四五”规划中提出“以科技教育为引擎，高质量发展”的学校发展目标和“全面发展、科技见长”的学生培养目标；提出“设境导学科技教育模式向课堂深化”和“以科学素养培育为重点，构建南洋知行课程体系”等教学目标。在对标以核心素养培养为主线的“双新”实施要求的基础上，提出“融合创新”的发展思路，将科学素养培育与课程、教学、资源、评价等有机融合，以融合促创新，如图1所示。

2.在研究项目设计中明确科技教育的实践转化

项目研究任务促进科技教育“融合创新”从发展思路向实践行动转化。学校以科技教育研究项目为突破口，通过总体思路系统化、研究目标具体化、研究任务阶段化等举措，构建教师研究共同体。在共同研究的过程中，教师围绕教学实践的真实情景，呈现典型的具体案例，进行有组织、有目标的深度对话和研讨。在对话和研讨中，教师不仅解决教学困惑，个体经验在集体的行动研究中得到完善，而且在研究的过程中获得情感上的支持，实现经验和成果的共享和提高，并将研究经验和成果转化为科学素养培育的自觉行动。如何将科学素养与学科核心素养有效融合，让教师在“双新”实施中有更具体的目标，需要在制定项目研究方案中加以明确。如南洋中学将内涵丰富的科学素养聚焦在“探究力”与“实证力”，并以“两力”为着力点，关注学生在“观察与发现、猜想与假设、推理与解释、证据与判断”四个方面八个要素上的能力提升，指導教师科学素养培育的具体实践（见图2）。

3.组织结构优化中健全科技教育的保障机制

组织结构优化和运行机制完善，是推进学校改革深化、保证战略实施的重要举措。学校组织结构中最重要的是中层部门。根据教育改革发展需要和学校实际，南洋中学打破原有的组织管理框架，科学设置中层管理机构，明确职能定位，发挥其组织落实学校教育教学改革的中坚作用，充分调动各方主体参与的积极性和主动性。此外，构建各职能部门协同发展机制，实现职能部门结构和功能转化，是确保学校战略目标达成的有效路径。如南洋中学为推进科技教育融合创新发展，将原有职能部门转型成五大中心，以此提升科技教育管理能级。其中，科技信息中心主要负责开展学校的科技教育、数字化转型、教育科研和信息管理等工作，同时构建由科技信息中心牵头，其他中心共同参与的学校科技教育“融合创新”协同机制（见图3）。

三、科技教育融合创新的实施路径

科技教育的“融合创新”既是一种创造思维，也是一种策略方法。近年来，南洋中学通过科学素养培育进课程、进课堂、进实践、进评价等融合路径，聚焦培养科学素养中的“探究力和实证力”，探索创新人才早期培养的新模式。

1.构建科技教育课程体系

对学生而言，课程是获得个性发展的主要载体；对教师而言，课程是提升实践智慧的重要途径；对学校而言，课程是实施育人目标的关键环节。科技课程体系构建的目的就是促进学生核心素养发展、教师教学能力提升、学校特色品牌深化。南洋中学对标“双新”改革要求，在“知行并进，家国情怀”育人思想的引领下，初步构建了与学校“知行课程框架”相融合的“科技教育课程图谱”。在课程建设和实施中，以“科学素养”培养为出发点，以培养“科技见长”的南洋学子为落脚点，将科学素养融合在必修、选择性必修和选修三类课程校本化实施的过程中，为学生全面发展基础上的个性、特长发展“储能、适性、致远” （见图4）。在校本课程开发中，围绕科学素养主线，融合课堂教学、课题研究、主题学习、社团活动等科技教育实施途径，开发设计了工程类、生态类、信息类等八类科技课程群。对于每一门课程的开发，细化到课程单元设计，将“探究力、实证力”的八要素作为设计要点，从单元主题、过程、结果、拓展等四个方面为教师开发课程提供依据和指导。

2.转型科技教育的教学范式

课堂是实施科技教育的主阵地。课堂教学范式，即对教学做出的基本理解或基本解释。开展课堂教学范式的研究，在共同研究的过程中，教师受到了很大的启发，他们从认识论和方法论的高度深入解读和解构素养导向下的课堂教学，改变原有的传统教学观念，用新观念和新思想指导“探究力、实证力”培养的教学实践，促进教与学方式的转变。南洋中学科技教育在课堂教学中不断深化“设境导学”模式，通过导学（情境与问题）、导识（知识与技能）、导思（思维与表达）、导行（交流与反思）等，关注课堂情境性，提高课堂互动性，增强课堂思辨性，促进关键能力、必备品格和价值观念的形成，以达成融合了“两力”的学科核心素养（见图5）。教学范式转型后的导学课堂以“学生学习”为中心，以“情境任务”为先导，以“活动探究”为主干，以“过程评价”为纽带，以“素养培育”为目标，依托社会生活情境和真实任务的导入，促进教育教学的生成和科学素养的培养，提升学生综合运用知识解决实际问题的能力；既体现教师在“双新”实施中“教、学、评”的一致性，又体现学生在学习中的主体地位。探索中，学校还继续延伸和拓展“设境导学”教育模式，形成了“导学课堂、导思践悟、导识创新和导行体验”的教学实践路径，促进教师实践反思与智慧分享。

3.拓展科技教育资源图谱

科技教育资源涉及多领域多学科，是多元整合的资源。实现校内外科技教育资源相互融合、有效补充，让学生置身更真实的生活场景、更多样的学习环境，感悟、体验、探究和实证是科技教育资源拓展的目标。南洋中学立足校内资源整合，包括学科内及学科间的科技教育资源融合（见图6）；深化校园就是“大实验室”的特色，建立学生校内科技实践基地：如校园科技景点、新能源风光互补发电多样化实验示范项目、数字创新实验室等，同时依托人工智能核心技术，建设智慧物联真实校园应用场景。校外科技教育资源拓展，主要体现在寻找与学校资源和发展相匹配、相融合的社会资源上，以“尊重兴趣、开发潜能、实现志向”为原则，通过与高校、研究机构合作，联合开发智慧物联、结构探索、人工智能等科技课程；利用“场馆”特色资源设计 “进馆、进院”系列科技项目，参与各级创新实践基地项目学习和各类科创大赛等途径，创设能激发学生好奇心、想象力、探求欲的科技实践活动平台。

4.形成科技教育素养评价

“教育评价是在系统调查与描述的基础上对教育活动满足社会与个体需要的程度做出判断的活动，是对教育活动现实的或潜在的价值做出判断，以期达到教育价值增值的过程。”1 学生评价是教育评价的基础与核心，通过对学生成长变化信息的系统采集、分析和利用，了解学生发展情况，促进学生成长的活动。探究力和实证力是学校培养学生科学素养的突破口，也是学校开展评价的重要依据。南洋中学关于科学素养的评价从学生群像评估、课堂教学检测以及课程实施评价三个方面展开。学校围绕“探究力”“实证力”的八个要素，通过指标初定、抽样调研、内容微调、群体试测、模型比对等过程研制了学生素养评估量表，聚焦评价学生“两力”的实存状态和进步空间，呈现学生科学素养的个性化发展情况，并为改进科技教育提供诊断依据和数据支撑。学校研制融合创新课堂教学评价表，将导学课堂和科学素养评价有效融合，引导教师将“两力”培育融入课堂教学的各个环节（见表1）。学校还制定聚焦“两力”的课程实施的过程性评价方案，促进教师自我监控、评价、修正、改进和提高，以实现自我的不断完善和课程的不断改进。

四、科技教育融合创新的实践反思

在推进科技教育融合创新、探索创新人才早期培养模式的实践中，学生“探究与实证”的学习经历更加丰富，教师科技教育的专业能力明显提升，学校科技教育的管理文化得以彰显。在未来发展的方向上，学校科技教育还需从以下方面持续深化：

1.挖掘科学素养的时代价值

今日素养培育是为明天发展奠基。要在关注“探究力、实证力”培养的基础上，不断挖掘数字化背景下科学素养与学科核心素养的融合点，满足不同潜质学生个性发展需求，将学生科学素养生成与各类社会生活能力相结合，从而培养适应未来发展需要的创新人才。

2.优化科技教育的评价体系

实践探索中要不断调整完善各类素养评价量表，健全科技教育评价体系，精准地反映学生真实的学习状态以及课堂教学和课程实施的效果，为改进科技教育提供科学依据和指南。如参照学生科学素养评价所呈现的学生个性化特征，能够匹配更为聚焦其志趣发展的特色课程等。

3.健全科技教育的发展机制

一是完善科技教育教師培训和激励机制，为教师搭建更多跨学科、跨领域的实践、研究和展示平台；二是下接初中、上联高校，探索一体化创新人才培养衔接机制，如高中教师参与初中教学，高中学生走进大学先修课程、进入高校实验室开展课题研究等。

Design and Implementation of Integrated Innovation in High School Science and Technology Education

— Take Shanghai Nanyang High School as an Example

WANG Shengchun

（Shanghai Nanyang High School，Shanghai，200032）

Abstract： Science and technology education is an important way for schools to implement the strategy of making the country powerful through education. Taking Shanghai Nanyang Middle School as an example， this paper focuses on the development of “integrated innovation” and the cultivation of science literacy. It tries to explore the training mode of science and technology education and promote the high-quality development of school education from the four paths of entering the curriculum， entering the classroom， entering the practice and entering the evaluation through the top-level design of planning guidance， project driven， and mechanism guarantee.

Key words： science and technology education，integrated innovation，scientific literacy，inquiry skills，empirical power

作者簡介：王圣春，上海市南洋中学校长，中学高级教师，硕士，主要从事学校管理与教学研究。

1  国务院：《国务院关于印发全民科学素质行动规划纲要（2021—2035年）的通知》，载中华人民共和国中央人民政府官网：http：//www.gov.cn/zhengce/content/2021-06/25/content_5620813.htm，最后登录日期： 2022 年10月6日。

2  百度文库：中国学生发展核心素养，载https：//wenku.baidu.com/view/b119c9f625fff705cc1755270722192e45365833.html，最后登录日期：2022年9月22日。

3  马学强，于东航：《为国桢干：上海市南洋中学120年（1896-2016）》，商务印书馆2016年版，第233页。

1  裴新宁：《基于建构性教学活动的立刻学习评定》，《教育理论与实践》2001年第8期，第52-55页。