2024-09-03 星期二
加强科学与工程教育 提升学生能力素养
——江苏省无锡市新吴区春星小学进行科学与工程教育探索

  在科教兴国的时代背景下,科学与工程教育的重要性日益凸显,它不仅是培养学生从容应对未来能力的基石,也是激发国家未来创新能力的关键。作为无锡市首批小学科学学科基地、无锡市青少年科技创新教育示范学校、江苏省青少年科技教育先进学校,江苏省无锡市新吴区春星小学(以下简称“春星小学”)坚持“文化立校,课程育人”,确立“以书润心,科学启智”的办学特色,高度重视科学和工程教育,全面调研学生科学与工程素养发展需求,丰富科学与工程教育的内涵。2024年2月,学校启动“童行向未来”工程启蒙创享行动,聚焦学科融合、资源整合与项目联合,培育面向未来发展的创新型、复合型人才。

  拓宽空间边界,打造“全景式”教育场域

  在推进科学与工程教育高质量发展的过程中,教育空间是关键的基础性环节,其具有重构学习、拓展资源、协同育人等重要功能。春星小学注重校内外工程与科学场域资源建设,充分发挥校家社协同育人机制优势,创造性地构建“1+2+N”协同育人模式,打造“全景式”教育场域。

  “1”是指一个主体,在校内实现教学环境一体化。学校以工程教育实践中心为教学主体,重点建设STEM功能室和工程创客坊,分别进行功能分区,设置学习区、工具物料区、头脑风暴区、自主实践区等,同时规划科技长廊和互动体验区,引领学生沉浸式感受科学与工程教育的魅力。“2”是指两类支撑单位,学校与无锡学院、无锡市教科院等高校、科研院所合作,实现理论与实践相互依存、相互促进的良性互动。“N”是指高校、企业、社区、家庭等能够为学生提供和创造具有优质实践教育资源的场域,为广泛开展实践活动提供物质和技术支持。

  “1+2+N”协同育人模式拓宽了科学与工程教育的边界,让科学与工程教育从课内走向课外、从校内走向校外,激发学生在生活中探索、实践与创新,全方位、多渠道地培养学生的科学与工程素养。

  改变学习方式,让学生像工程师一样思考

  小学科学课程是一门体现科学本质的综合性基础课程,具有较强的实践性。但在实际的教学中,科学教学易存在“重理论轻实践”“理论脱离实践”等诸多问题。学校立足现行科学教材,聚焦工程思维,以科学实验课程与课后服务活动课程为主阵地,以项目式学习的形式贯通学科、跨越学科,开展一系列科学与工程实践微项目学习,改变了科学教学的固有模式,也改变了师生思维的方式。

  “慧选”内容,突出科学与工程教育问题背景。科学与工程教育的内容应取材于科学家和工程师的日常工作与生活。在现行苏教版小学科学教材中,每册都包含了“像科学家那样”的科学探究和“像工程师那样”的工程实践两大系列活动,此外还有不少内容隐含了工程、设计等元素。学校精选教材内容,巧妙转化项目设计,尤其突出工程问题背景。例如,“悦读书屋”项目提出时,正值春星小学文化布局和区域功能开发阶段,该项目把工程与科学教育置于真实的问题情境中,充分发挥学生的主观能动性,让学生在设计、制作、测试与改进的过程中,不断地思考、实践、优化,努力成为优秀的“小工程师”。

  “慧思”设计,融入科学与工程教育实践过程。学习是学生建构知识体系的过程,学校在科学与工程教育项目的开发中强调情境实践,让学生在真实的任务情境中发现问题、分析问题、解决问题,亲历完整的工程设计流程,感受工程设计的趣味性、创造性、迭代性,体悟技术、材料、设计的变化对工程结果的影响,让学生在潜移默化中受到熏陶,有力促进其系统思维、设计合作、问题解决和实践创新等能力的自然生长。例如,在《像工程师那样——火星着陆》一课中,学生挑战设计“火星着陆减震系统”,历经明确问题、前期研究、设计方案、制作模型、测试改进、展示交流的工程实践过程,从中获得关键能力与核心素养的发展。

  “慧玩”实施,发展科学与工程教育解决问题能力。科学与工程教育要消除重理论而轻实践的问题,应让实践活动在课程中得以真正落实。科学与工程实践视域下,知识是不断更新与动态发展的。项目学习效果如何,活动实施是关键。这要求教师关注项目学习的实施情况,强化工程思维,助力学生认知能力和解决现实问题能力的发展。例如,在学习《建桥梁》一课时,教师在学生初步认识桥梁结构和特点后灵活引入问题背景,并在学生展开探讨、提出设想后提出一系列追问,从而推动学生的思考走向深入、学习维度得到拓展、思维趋向严谨。

  开展全方位研修,加强工程师资队伍建设

  科学与工程教育的有效开发和优质实施,离不开具备良好科学素养与工程思维的教师团队。因此,学校加强工程师资队伍建设,发挥项目导师主导作用,提升工程教师的整体素养。

  组建教师联盟,层级帮扶与项目联动并行。学校以科学、信息科技、劳技教师为工程教师主体,组建工程“星教师”联盟,在学校培养计划中设置工程类课程教师培训项目,以“学科教师自主研修—工程团队同伴互助—首席教师导师引领—专家名师诊断指导”四级帮扶、项目联动的形式实施工程教师素养提升行动计划,提升教师科学素养与工程思维,强化项目育人能力。

  组建专家智库,倡导校家社企深度合作。学校加强与高等院校、教研部门、科创行业、工程企业间的合作,组建专家智库,收获辐射引领和指导支持。此外,学校加强与科学家、工程师、科技行业的家长等科技工作者合作,定期开展“走出去、请进来”系列活动,获得各具特色的资源供给、课程体验和指导支持,帮助教师在理论和实践能力方面实现提升。

  坚持科研先导,深化科学与工程教育研究。学校加强学科融合,注重校际联合,拓展多样形式,协同新吴区旺庄实验小学、梅村实验小学深入推进无锡市“十三五”立项课题“基于小学科学课程的微项目开发与实践研究”和江苏省“十四五”规划课题“家校协同模式下小学科学实验教学的优化与拓展研究”等课题研究。学校从科学、劳动、信息科技、综合实践等学科中梳理适应学生未来生活和发展需求的工程项目,开发“空气动力小车”“简易计时器”等一系列优秀工程项目案例,在实践中加深师生对科学与工程教育的理解。

  科教兴国,科教兴校。在小学阶段开展科学与工程教育,有助于培养学生的科学素养、创新意识和工程实践能力,提高学生的团队合作能力和解决实际问题的能力,激发他们对未来职业的兴趣,为学生的全面发展打下坚实的基础,也为国家与社会培养出更多有前瞻眼光、家国情怀、工程素养的未来创新人才。

  (王伟 莫宇红)

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中国教育报
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