“双减”背景下高校实验室支持中小学课外科技活动的探索与实践

孙明明 郑念 陈森

2021 年11 月，教育部、中国科协联合发布《关于利用科普资源助推“双减”工作的通知》，要求通过“引进科普资源到校开展课后服务”“组织学生到科普教育基地开展实践活动”等具体方式，组织学生“分期分批”到天文馆、科技园、动植物园、农业示范园、高校、科研院所等各类科普教育基地，“加强场景式、体验式、互动式、探究式科普教育实践活动”[1]。在此背景下，高校与中小学加强合作，开创开放融通有活力的教育新局面势在必行。

高校实验室作为科普教育基地的一种，可以积极与中小学开展合作，开发科学性、系统性、适宜性和趣味性的科普实践活动，协助中小学做好课后服务，加强“大手与小手”之间的联系[2]，以更开阔的科学视野和多样化的育人方法，助推中小学五育并举的育人战略推进。

发挥自身优势，面向中小学课后服务需求开展课外科技实践活动

发挥自身科研优势，立足大科学视野开展面向中小学的课外科技实践活动 “大科学”概念由来已久，一般是指用于科学事业的人力和物力的国家层面的支出，使得科学成为国民经济的主要环节。近年来，以大科学为背景的科技实践内容对儿童青少年有强大的吸引力。高校实验室作为国家基础研究的主力军，在国家乃至全球的大科学计划中，或多或少承担着相应的研究任务，是面向中小学开展课外科技实践活动的最佳展开端口。

发挥自身资源优势，着力构建以实践为主的中小学课外科技活动教学 儿童青少年对科学的形象构建中最突出的元素是“实验室”和“科学家”[3]。高校拥有丰富的实验室资源和科教人才资源，是面向中小学生开展场景式、体验式科学教育的最佳场所。在常见的科普讲座、参观游览等科普形式之外，高校实验室利用自身教学资源和教学空间，有能力开展跨学科的项目式教学活动。

面向中小学德育目标，落实大中小学思政课一体化建设 青少年阶段是人生的“拔节孕穗期”，最需要精心引导和栽培。高校实验室立足自身资源，加强科学文化元素的使用，注重科学史的发展过程和典故，引导儿童青少年理解科学、技术与社会发展之间的关系，以系统的思维指导儿童青少年认知和了解自然，领会辩证唯物主义和历史唯物主义，引导学生树立正确的理想信念、学会正确的思维方法。

面向中小学的课外科技实践活动开发路径

大科学计划更能引起儿童青少年共鸣，是面向中小学科普的最佳切入点

以大科学概念为背景的科普体验课程的开发，可以很好地抓住中小学生的注意力。北京科技大学设计的“探秘航天科技”主题体验类科普课程，从学校参与研制的我国第一颗人造卫星“东方红一号”壳体讲起，介绍我国的空间站建设计划及月球探测工程，引导中小学生展望充满奥秘的太空，了解黑洞、虫洞、时间隧道、外星人等概念；进一步结合相关模型展示，带领儿童青少年了解我国航天科技的巨大成就。

大科学计划更具国际性，我国正在积极提出并牵头组织国际大科学计划和大科学工程。以大科学为背景开发科普课程，能够培养中小学生的国际视野。例如，介绍LIGO科学合作组织利用激光干涉引力波天文台人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波，以此为背景，北京科技大学物理实验中心开发了“牛顿环观察”“迈克尔逊干涉仪操作及观察”等探究型科普实践课程，向中小学高年级学生普及光的干涉现象及应用等相关知识。

大科学工程更能抓住儿童青少年的眼球，激发中小学生的求知欲望

大科学工程科技集成度高、社会影响力大、关注度高，所涉及的概念和词汇在儿童青少年的日常生活学习中出现较多，为中小学生所熟知。以大科学工程为背景的科普课程能较好地吸引儿童青少年的注意力。例如北京科技大学以国产大型客机、大型运输机工程为背景，开发了“揭秘航空科技”主题体验课程，依托C919 大型客机模型、运-20大型军用运输机模型、舰载机歼-15 模型、隐身战斗机歼-20 模型等，向中小学生展示我国正在努力从航空大国走向航空强国。课程还配合伯努利原理演示实验装置增加了互动环节，带领儿童青少年动手实现悬浮现象，了解飞机飞行的原理，学习其中包含的物理知识。

大科学装置能培养儿童青少年全面的科技视野，是践行STEM 教育理念的最佳背景

大科学装置的国际化合作研究强调科技的分工与紧密协作，突出了科研成果、科技资源的共享和利用[4]。这一特征将引导儿童青少年具备更开阔的视野与合作精神。大科学装置除蕴含丰富的科学思想与科学方法之外，所涉及的学科专业领域具有学科交叉与综合的特征。大科学装置的研发是“科学—技术—应用”的集中体现，以此为背景的动手实践类科普课程开发，更加重视采用STEM 课程设计理念，即将科学、技术、工程整合应用于课程中，形成实践学习、心智学习的协同效应[5-6]。

以北京科技大学物理实验中心开发的“电磁炮制作”课程为例（表1），从航空母舰的电磁弹射器讲起，依托中心自主设计开发的模块化线圈电磁炮实验仪，指导儿童青少年动手搭建电磁炮，验证电磁炮的储能、发射，探究提高电磁炮发射动能的方法等，满足对国防军事科技前沿科学知识的探究欲。

此外，学校还开发了“传声筒制作”“制作吸管喷泉”“声光电实验DIY 组装”“摩擦生电实验手工组装”等面向低年龄段学生的动手实践课程。经过长期面向青少年学生的课外科技实践活动，课程收到了较突出的科学普及效果。高校利用自身的科研和工程技术实力，一定程度上弥补了中小学教师尤其是科学教师工程和技术背景的缺乏。

以大科学观哺育儿童青少年，更符合五育并举的育人要求

北京科技大学建设的科学技术史学科，以自然科学（包括数学、工程技术、农业技术、医学等）的发展及其与社会相互关系为研究对象，是人文社会科学与自然科学、工程技术等学科交叉融合的桥梁学科。科学技术史学科不断深入挖掘科学文化、科学精神与科学家精神，从科学史、传统文化等角度，把高校开展面向中小学的科普实践活动不断引向深入[7]。在具体项目实施层面，更加注重采取STEAM 教育理念开发科普实践项目，强调科学、技术、工程、数学与人文艺术等领域的教学整合。

國务院印发《全民科学素质行动规划纲要（2021—2035）》以来，北京科技大学在持续做好本科阶段的实验创新、实践育人工作基础上，最大限度发挥自身制度、人才、资源优势，积极投身全民科普行动。“双减”政策出台以来，高校更加注重青少年科学普及工作。北京科技大学物理实验中心面向中小学开展的课外科技实践活动，促进了中小学校园文化生活的进一步提升，激发了青少年学生热爱科学、勇于实践的热情，获得了中小学师生的一致好评。为“双减”背景下高校实验室如何精准做好中小学课后服务提供了典型案例，探索出了高校实验室助推“双减”工作的北科大模式。

参考文献

[1] 教育部办公厅，中国科协办公厅．关于利用科普资源助推“双减”工作的通知．2021.11.25．https：//www.cast.org.cn/art/2021/12/7/art_51_174988.html．

[2] 晋银峰，孙冰冰，张孟英．中小学课后服务的历程、问题与展望[J]．教育科学研究，2021（11）：5-10．

[3] 李国剑，胡慧妮．高校实践育人与“高参小”项目融合发展研究[J]．教育探索，2019（06）：55-58．

[4] 张楠，詹琰．北京地区中小学生心目中的科学家形象比较研究[J]．科普研究，2014，9（06）：11-18．

[5] 陈夕朦，郑念．浅析大科学装置科普功能的实现[J]．科普研究，2015，10（05）：17-24．

[6] 李象益．“大科学”视野下科技馆教育的创新[J]．自然科学博物馆研究，2016，1（04）：17-21．

[7] 潜伟．科学文化、科学精神与科学家精神[J]．科学学研究，2019，37（01）：1-2．

基金项目 中国科协科学技术普及部课题：组织实施全国科普教育基地服务“双减”试点项目（2022-0640）；中国科协青少年科技中心课题：青少年STEM教育计划科教资源包（2020YXIP300）；北京科技大学青年交叉项目FRFIDRY-22-030：基于我校优势学科的科普教育STEAM 课程体系开发与教学探索。