以科学教育激发学生创新潜能

摘 要：初中阶段是塑造科技创新人才的关键时期，加强学生的科技创新教育、激发学生的创新潜能势在必行。江苏省南京市第九初级中学始终将科学教育作为学校特色发展的重要组成部分，立足科学课程体系创新、科学教资队伍打造、科学文化氛围营造、科学教学方式变革、科学学习场域建设等，探索创新潜能激发途径和创新人才培养模式。

关键词：创新潜能；创新人才；科学教育

科技是国家强盛之基，创新是民族进步之魂。初中阶段是塑造科技创新人才的关键时期，加强学生的科技创新教育、激发学生的创新潜能势在必行。江苏省南京市第九初级中学有着“崇尚科学”的优良传统，始终将科学教育作为学校特色发展的重要组成部分，为学生科学素养的提升和创新能力的培养提供广阔的舞台。学校立足科学课程体系创新、科学教资队伍打造、科学文化氛围营造、科学教学方式变革、科学学习场域构建等，探索创新潜能激发途径和创新人才培养模式。

一、 创新科学课程体系

学校通过整合国家课程与科创校本课程，打破学科界限，结合办学特色和优势，融合创新资源，开发优质科技课程资源，积极创建创新教育基地，构建了一套面向全体学生的科学课程体系（如下页图1所示）。内容主要包含基础课程、拓展课程和创新课程。（1） 基础课程：以课堂教学为主。基础课程注重基础知识、基本技能的了解、理解、掌握，通过分析、综合、比较、抽象和概括，探索与发现事物的内部本质联系和规律性，夯实创新基础。同时，强调培养学生综合运用所学知识分析、解决问题的能力，深度开展跨科学实践课程，让学生像科学家一样思考，像工程师一样解决问题。（2） 拓展课程：以校本课程和课外专题实践为主。（3） 创新课程：以科创社团、人工智能、小院士课题、项目化学习为主。学校组织少年班学生进入高校实验室和科研院所体验科研活动；积极开发适合初中生的人工智能课程，让人工智能更好地赋能教育，成为促进初中科技创新人才发展的重要引擎。学校的科创课程图谱，注重学段纵向衔接、学科横向融通、课内课后协同配合，将科学教育的系统性、综合性和实践性落到实处，提供科学教育高质量发展的支撑力。

二、 打造科学教资队伍

学生创新潜能的开发需要一支专业化的高水平教师队伍，尤其是需要充满个性且具有创新精神和勇于探索精神的研究型或专家型教师。因此，学校根据实际需要增配校内外分管科学副校长、外聘科普专家、科技辅导员、专职实验员、科学学科骨干教师，建设科学教师研修培训平台，畅通科学教师职称晋升渠道，切实提升科学教师的专业素养与施教水平（具体实施路径如图2所示）。（1） 组建科学教育专业教师团队，引入校外科技工作者走进校园开展兼职任教、讲学和跨学科实践指导；（2） 积极探索创新型教师培优路径，借助高校科研院所及企事业单位的平台，组织教师跟岗或实践体验，准确把握社会所需要的创新人才的综合素养及能力，形成创新人才的培养标准，定期邀请科普专家来校为教师系统培训或派送教师外出学习观摩。

三、 营造科学文化氛围

创新精神的内涵十分丰富，包括坚忍不拔的意志、不畏艰难的科学态度、精诚团结的合作品格、敢于突破超越的探索精神等。吴健雄“积健为雄”的文化精神和品格为我们树立了永远的榜样，学校通过不断挖掘伟人创新精神的时代特点和实质，不断变革伟人精神教育方式，不断创新伟人精神的教育载体，让伟人创新精神融入师生的血液，指引着科技人才成长的方向。为此，学校探索出了一套符合校情的“伟人”精神引领的德育课程体系，即通过“重温伟人足迹”“感悟伟人品质”“传承伟人精神”三大进阶课程，帮助学生感悟吴健雄精神。

四、 变革科学教学方式

学校顺应新时代党和国家人才培养的总目标，以 “生活美、活动精、活力强、评价活”为核心元素，按照“情境创设、导学探究、互动交流、评价反馈、拓展延伸”五个步骤，构建了“4V5S新活力课堂”模式（如图3所示，V为Vigour，指向4个“活”；S为Steps，代表5个步骤）。该模式重视创新思维培养，从知识回顾、问题解决与应用、思维迁移与创造层面设计教学，引导学生经历科学探究过程，学习科学研究方法，养成科学创新思维习惯，认识科学、技术、社会、环境之间的关系，通过不同的角度和方法去认识科学世界的真实面貌，增强学生认识真实世界、解决真实问题的能力，发掘创新潜能。

五、 建设科学学习场域

开发学生的创新潜能，培养学生的创新思维，必须建设有利于创新潜能开发的环境，打造有利于创新潜能的活动空间。学校立足实际，多元构建创新潜能开发的实践平台。

（一） 创建物理课程基地

2020年，学校成功申报立项“江苏省初中物理课程基地”，项目着力构建全息物理学习空间，进行多样化的物理场馆创建；构建“活力物理”课堂教学范式，指向学生物理知识掌握、思维探究能力发展和核心素养形成；构建线上线下混合式创意展示平台，提供学生深度学习、多维展示、创意表达的空间；构建多方位的活力物理课程体系，丰富物理课程资源；建设教师研习备课发展中心，实现学生多样化学习方式的转型，促进师生共同发展，使教师成为学科育人的引领者、科学素养的传导者，使学生成为有活力的学习者、有创新的探索者。基地的建设保障了物理学科拓展课程、创新课程的常态化开设，具体分年级开设情况如下：

（1） 初一年级侧重激发兴趣和实际体验，重点开设《漫话物理的“前世今生”与科创制作》《趣味物理实验》《做中学、玩中学》《木工坊》等课程。《漫话物理的“前世今生”与科创制作》校本课程分为三大模块：走进世界博物馆、与物理大师同行、科创与实践，结合物理、历史、地理、博物馆学等诸多学科。这三大模块涉及的知识点由浅入深，对学生能力要求逐步增加。“吸管风轮转呀转”“神奇的静电球”“九龙杯”“发射水火箭”等课程内容，让学生感受到了物理带来的观察现实世界的独特视角。

（2） 初二年级侧重动手实践和思维提升，重点开设《机器人课程》《创意创新仿生机器人》《走进传感器的世界》《无线电测向》等课程。

（3） 初三年级侧重跨学科实践和项目研究，重点开设《初高中衔接课程》《If-create 科技创新课程》《人工智能》《3D打印》《无人机》等课程。同时，学校充分发挥高等院校、科研院所、科技馆等物化资源在情境创设方面的作用，提供学生全景式、浸润式物理环境，促使学生体验物理文化，创新多元表达。

（二） 拓展科创实践基地

本着“加强沟通、密切合作、交流互动、资源共享、共同发展”的原则，学校与东南大学物理科学院联合开展了合作共建活动。2021年，合作成立“基础物理科学培育基地”，利用高校对基础教育的引领，促进育人方式的变革和学生创新能力的培养。基地的成立为学校的学科建设提供了开放的实践平台，指导科技课题推进和项目研究，积极探索教学方式变革，优化教育资源，加强课程建设，促进教师队伍整体素质提升。具体包括：

（1） 每学期，东南大学强基班优秀学子走进校园与学生互动，有的开设讲座，介绍物理科学前沿知识，拓展中学生的知识面；有的介绍自己的学习经历，激发中学生的学习动机；有的现场演示趣味物理实验，点燃中学生的学习兴趣。

（2） 学校定期邀请东南大学的专家来校开设讲座、参与物理组的教学研讨活动。基地成立以来，承办了10次市、区级物理教研活动。高屋建瓴启新知，专家引领促提升。专家们站在教育发展的高处，给予基础教育以上位指导，提出了有较强针对性的建设性意见。

（3） 学校安排学科组教师定期走进东南大学，了解东南大学物理学院主要科技、科研成就，参观物理国家级实验教学示范中心和科研实验室，了解大量科研先进技术，认识大型精密仪器设备。示范中心和科研实验室不仅为本科生提供了良好的物理实验环境，还自主研发了“LED热学特性研究及应用实验仪”等荣获国家一等奖的实验仪器。高等教育中的物理实验原理和仪器设备的使用，为初中物理教师的实验教学指明了新思路。

（4） 学校定期组织学生到东南大学物理学院交流、互动，通过参观图书馆、物理学院Demon实验室、无线谷以及东南大学智能车实验室等一系列活动，开拓学生的视野，启发学生对生活中的物理现象进行思考，对科学技术研究产生兴趣。同时，这些活动也让中学生提前感受大学学习生活，将自己的兴趣与国家的发展需要相结合。

（三） 组建科技创新平台

科技创新平台具有汇聚创新课程资源、推动跨学科实践创新、助力创新型产品和研究成果的研发、提高学生创新思维能力等多重功能，是推进科技创新教育的主要载体。我们主要构建了三个平台，即项目研发平台、创新实验平台、共享交流平台。项目研发平台是为学生开展项目研究提供课程实训、项目组研讨等功能的空间和设施，学生在这里确定研究方案、修正方案，为进入实验室做好充分准备；创新实验平台是为满足学生项目研究而建设的涉及各学科领域的实验室；共享交流平台是为学生项目开题立项、中期评估、模拟答辩等与师生共同研讨交流活动的平台。三大科技创新平台的组建，对科创课程开发和引进以及更多的硬件投入有着很好的促进作用，有力助推学生创新潜能的激发和科学精神的弘扬。

学校应该立足实际，讲究科学，注重方法，通过学习场域的构建和高水平的因材施教，对不同类型的学生施加不同的教育影响，充分激发学生的创新潜能，培养科技创新人才，推动学校高质量发展。

（代怀安，江苏省南京市第九初级中学党支部副书记、副校长，正高级教师。江苏省优秀青少年科技教育校长，江苏省科技活动优秀组织工作者，南京市学科教学带头人。 ）