2024年11月14日，“筑塔台·创未来”成都市2024年学生科学创新实践主题活动“观景塔台的设计、建造与测试”比赛在成都市草堂小学西区分校举行。

　　“我们的塔台取意于中国古代木结构古建筑，但又赋予了时代的元素。”活动现场，一群“小科学家”在台上详细讲解了作品的设计原理和特色。有的塔台承重十余公斤依然稳如泰山；有的塔台融入了航空航天相关元素，化身“太空瞭望塔”。这些塔台是学生科学创新实践的作品。学生分工合作，依靠100支纸吸管、若干张A4打印纸、几米棉线、一些黏合剂等成本有限的材料，设计并建造观景塔台。这些作品在计算和设计中都充分融入数学、物理、经济学、工程学等跨学科知识，由学生之间协同完成。当天的活动现场，也同时举办了教师科学创新实践作品展示活动，通过不限规格、不限材料、不限时间的教师作品展示，充分体现教师的探究热情。

　　成都市着力在教育“双减”中做好科学教育加法，按照《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》等文件的部署，成都市教育部门、成都市科学技术部门联合印发《关于加强新时代成都市中小学科学教育工作的实施方案》，其中把推进跨学科主题学习作为重要任务。成都市学生科学创新实践主题活动正是其重要载体。这些年，成都教育系统坚持一年一个探究主题，从纯纸桥到过山车、电动纸船、斜拉桥、观景塔台，依托丰富的跨学科实践、课程融合、讲座研讨、成果分享，带动成都市中小学校的师生共同参与并获得社会广泛关注。

　　作为一座充满活力的城市，成都市对新质生产力和创新人才的需求是多元且迫切的，这也对科学教育提出了更高要求。成都市的科学家、工程师、教育工作者，遵循教育规律和认知发展规律，依托常态化的跨学科主题实践活动，携手为青少年提供了知识与实践的“桥”、探究与反思的“船”、洞察与瞭望的“塔”，在立足课堂教学的同时，更加注重以科学创新实践激发青少年的好奇心、想象力和探求欲。

　　面向学生 开展参与“零门槛”科创活动

　　成都，这座位于我国发展战略腹地的省会城市，充分发挥独特的地理位置和资源优势，致力于培养未来的创新型人才。

　　一方面，成都市充分利用外部资源，拓展科学教育的广度和深度。成都市科技、教育等部门持续推动建设科普场馆，认定、命名科普基地195家，涵盖航空航天、科技创新、生命健康等13个领域，推动中小学校每学期至少开展1次研学探究活动。构建2023成都世界科幻大会成果长效转化机制，联合成都科幻馆开发科幻研学项目，常态推动中小学校开展科幻主题班会、科幻阅读季、科幻短剧巡演等活动。同时，成都市积极与高校、科研院所合作，以“学校提需求、专家进校园”方式开展服务，2023年以来，邀请四川大学、电子科技大学、成都理工大学等高校专家为23个区（市）县中小学校开展70余场科学讲座、科技社团指导等活动，网络直播覆盖100余万名基础教育学生。

　　另一方面，成都市注重内部软硬件的提升，为科学教育提供坚实保障。硬件方面，推动实施成都市城乡中小学标准化建设提升工程，重点优化学科教室、升级智能设施，新投用学校配备了创新实验室、STEAM教室等，建成创客教室795间、数字实验室491间。软件方面，建立“成都共享教师库”，将科学教育共享教师作为重点，会同在蓉高校、科研机构遴选500位科学家、科技研发专家入库。推动成都市中小学建立“科学副校长”“科技辅导员”运行机制，不断提升科学教育的人才队伍支撑能力。近年来，成都市4个区和10所学校成为首批全国中小学科学教育实验区（实验校），4所学校成为全国中小学人工智能教育基地。同时，成都市还出台了一系列文件制度，为科学教育的开展提供有力保障。

　　然而，在科学创新实践主题活动开展过程中，成都市也遇到一些问题。比如，一些活动过于注重操作而忽视了目标培养，导致学生虽然喜欢动手，但缺乏对科学知识的理解与思考，难以达到提升学生思维和解决问题能力的目标。针对这些问题，成都市积极寻求解决方案，以全员性、系列化的解决真问题的科学创新实践主题活动为抓手，探索科学教育改革发展新的突破口。

　　科学创新实践主题活动如何设计真问题？成都市的答案是：真问题应源于现实情境，充分引导学生运用跨学科知识并通过实践探索解决复杂实际问题，从而让其核心素养得到持续发展。因此，成都市精心策划连续性的学生科学创新实践主题活动，内容既源自教材又向真实场景延伸。从“梦想之桥”到“翻滚吧，过山车”，再到“破浪之船”“斜拉桥”“观景塔台”，每项主题探究任务都基于国家课程进行选题，学生通过课堂学习，不仅有知识储备，也有时间保障，并且每项主题探究任务都是教学活动的一环，确保创新实践不是简单的“突发奇想”，而是运用所学知识开展实践探索的“系统规划与综合策略”。

　　成都以校级、区级、市级三级联动的方式开展科创活动，让越来越多的师生深度参与进来，真正把面向全体学生的课程理念落到实处，让科学探究从“活动”走向“培育”。2023年，建造斜拉桥的活动历时5个月，成都市23个区（市）县的小学学生和教师全部参加，数十万名学生在校内开展建造活动，进入区级活动的学校达637所，占成都市小学总数的70%，教师作品达到501座。2024年，建造观景塔台的活动中，进入区级活动的学校占比提升至83%，教师作品增加至583座。随着活动的持续推进，参与活动的教师从科学教师、信息技术教师，快速拓展到语文、数学、英语、美术、体育、地理、生物等学科教师，基本实现了全学科融入。

　　成都市教育科学研究部门科学教研员常利梅介绍，成都市科学教育的创新实践活动，坚持以解决真问题为基本目标、以跨学科主题学习为基本载体，依托明确的要求、具体的任务、严谨的规则，推动学生运用真思维、进行真实践，同时强调取材要简单易得，注重创新探索，既保障了“人人可参与”，又推动了“时时需创新”，以此引导学生整合已有知识、自学新知识并探索解决实际问题，进而形成科学思维和工程意识。

　　打造真实场景 解决真问题、实现真目标

　　2023年3月，电动纸船运物探究活动在成都市中小学校进行。学生手持“成都市科学创新实践主题活动”兑换券，讨论如何将兑换券用在关键时刻。这些兑换券可以在制作电动纸船时兑换额外的材料，也可以在电动纸船搁浅或沉没时兑换修复、打捞的机会，如果没有使用还可以换取额外加分。

　　“兑换券的本质就是让学生思考解决问题时的‘成本控制’。学生在使用兑换券时，化身为精打细算的‘工程师’，反复测算斟酌使用时机与数量。通过这一过程，引导学生学会工程管理、成本管理和设计优化。”活动现场，参与活动组织的成都市金牛区科学教研员刘姝说。

　　成都简阳市团队的学生深知，用好手里的20张兑换券对赢得活动至关重要。船只的排水量决定浮力大小，会对后面任务的完成质量产生重要影响，经过精密计算，学生认为自己的电动纸船有必要投入一些兑换券换取额外的A3卡纸和A4打印纸，升级为一艘更大的宽体船，提升运载力；其他需要改造的地方，则采取技术方案调整的办法解决，把兑换券保留下来用于兑换后面可能需要的修复或打捞机会，或者最后换取额外加分。策略一经确定，简阳市团队的学生立刻分工行动。他们利用兑换券换取的额外材料并配合纸张折叠、粘贴等“新工艺”，提升了电动纸船的稳定性和运载力，经过计算后又巧妙地调整了动力系统和舵的位置，让电动纸船在水中直线前进。经过不断努力，他们的电动纸船“巨人号”在活动中脱颖而出。

　　成都高新区团队的成绩也很亮眼，他们的“闪电号”船身采取轻量化设计，虽不及“巨人号”单次装载量大，但行进速度快，规定时间内运物次数多，最后总运载量与简阳市团队不相上下。两支队伍虽然设计思路不同，但都实现了高运载量，探索了以不同路径解决相同问题的科学策略和实践方式。

　　系列活动设计之初，教研员和教师深入研讨，希望通过活动激发学生的创新思维和实践能力，带领学生走出教材、走出课堂，看懂真实场景下的复杂问题并大胆探索解决，切身感受科学技术与现实生活、社会运行的真实关系。因此，教研员和教师以科学教材中关于浮力、船只的制造等知识为基点，制定了具有引导性的评价规则。比如，要求船体以2张A3卡纸、5张A4打印纸为基础制作，必须承载规定重量并在水中稳定航行，在规定时间内运送货物越多越好。这样的规则就是真实的生产生活需求，既让学生思考该用哪些科学原理解决问题，又让学生动手实践探究，还让学生自主规划管理，形成解决问题所需要的综合策略。

　　每次活动都专门引入参与过国家重点工程的设计师、工程师、科学家进行评价。他们不仅对学生作品进行专业点评和指导，还向学生分享真实的工程建设、科研项目中的难点问题，引导学生把活动经历与未来任务联结起来，把“综合运用知识解决问题”变成一种基本的科学思维习惯。

　　打破学科界限 提升师生综合素养

　　成都市以发展学生科学素养为宗旨，注重激发青少年好奇心、想象力、探求欲，培育具备科学家潜质、愿意献身科学研究事业的青少年群体，以科学创新实践推进科学教育高质量发展。

　　2024年的观景塔台总展演现场，小学生雷益佳和队友绘制了一张独特的设计图纸，他们将塔台制作与艺术设计相结合，将塔底设计为正方形，塔身设计为“小蛮腰”形，塔身的阶梯采取环绕式设计，呈现出一座兼具美观与实用性的观景塔台模型。工程师们在看到这张设计图后，称赞他们不仅有出色的科学素养，还具备很好的创新能力和美学眼光。

　　讲解现场，雷益佳和队友详细介绍塔台的设计理念、结构原理以及制作过程中遇到的挑战和解决方案，他们打破学科界限，综合运用科学、技术、工程、数学、人文、艺术等多个领域知识去解决问题，在这个过程中，其综合素养和跨学科应用能力得到显著提升。

　　雷益佳团队的塔台外观精美、承重能力强，但因稳定性不足，倒在了抗风能力测试环节。他们反思道：“塔台顶部的装饰物虽然美观但重量较大，导致塔台的重心增高，稳定性下降。这次我们没有完全成功，但懂得了更多工程设计的思考方法。”雷益佳的指导教师目睹了学生的变化和成长，并表示，自从学生参加创新实践活动以来，不仅动手能力得到提升，还变得更加自信和独立。

　　教学相长，学生的探究成长也推动了教师的进步。成都崇州市的教师在学生团队模型的启发下，设计的“竹梦塔”利用传统非遗竹编工艺替换纸吸管，加入太阳能模块为塔台提供电梯和照明能源，运用人工智能实现光照系统的自动调整，实现了传统竹编工艺与现代人工智能的融合。

　　成都市科学创新实践主题活动成功实现了各级各类学校广泛参加，也吸引了众多科学教师和其他学科教师主动参与。教师在活动中发挥各自专业优势，从传统的知识传授者转变为实践活动的引导者和组织者，共同为学生打造充满智慧与创意的舞台。成都市借此契机，采用教师实践体验、工程师培训教师、走进科研院所等方式，丰富教师的教学经验和专业知识，并通过组织科学教育教研交流活动，让教师互相学习借鉴，形成科学教育的常态化教研方式。

　　这一系列活动在让学生收获知识与技能的同时，也让他们学会如何面对挑战、如何创新思考方式、如何进行团队合作。广大教师通过这样的活动，更加乐于在课堂上融入其他学科知识、在课后组织开展主题探究学习，为学生提供了更加优质和更具活力的教学。

　　成都市师生全面参与的科学创新实践主题活动还将持续开展。未来，成都市教育部门将进一步优化成都市科学创新实践主题活动的组织方式和内容设计，打破学科边界，依托真实情境下的复杂问题引导学生开展主题探究学习，不断拉近学生从“知”到“用”再到“创”之间的距离，加快推动创新型人才培养，探索科学教育高质量实施的成都样态，更好推动科学教育潜移默化地进行。

　　（常利梅 刘姝 张玥 邬江 黄茜）

　　活动感悟

　　【学生篇】

　　成都理工大学附属小学学生 吴政宏

　　2023年，我们设计的斜拉桥挑战失败了，老师告诉我们，科学研究就是需要经历无数次失败才有成功的机会。2024年，我们学习了新的知识，并且从设计开始就主动求助成都理工大学设计系的专家，还向学校的“高手”学习。同时，学校的科学、数学、美术、信息技术、体育老师都和我们一起研究塔台“缓震”的问题。我们展示出的这座塔台是整个团队智慧的结晶，我和队友都很享受创造的过程。现在我们搭建小塔，希望以后能为祖国、人民搭建更为坚固、实用、美观的“科技高塔”。

　　成都市沙湾路小学校学生 李思辰

　　我们精确计算了每个人每一步搭建观景塔台的时间，让各个步骤都无缝衔接，最终完成了观景塔台总展演。搭建过程中也有不尽如人意的地方，例如，我们因为心急，在最后固定的时刻，不小心将一根吸管挤变了形，使得原本设计8公斤承重的塔台，在承重4.5公斤时发生了坍塌。尽管略带遗憾，但这也是一次良好的锻炼机会，让我们在思考与实践中得到了许多磨砺。一路走来，我们深刻领悟到团队合作的真谛，体会到科学实践的严谨，更明白了锲而不舍的可贵。

　　【教师篇】

　　崇州市第二实验小学校教师 潘雯新

　　得知2024年的教师作品任务是建造观景塔台，我们就开始进行头脑风暴、讨论方案。首先确定要建造什么环境中的观景塔台，因为所有的技术、工程都要基于解决实际问题；然后根据实际需求开展设计，并将工程设计物化。在一次次的失败和修改中，我们“越战越勇”，每当有了新的解决方案就立马去尝试，这种兴奋一直持续到作品完成。教师开展科学创新实践探究，领悟到新课标跨学科学习的新要求，同时也深切感悟到探究实践是培养科学思维、提高核心素养的重要途径。今后，我要引导学生积极打破学科界限，大胆探究实践，在更多学生心中埋下科学的种子。

　　成都市草堂小学西区分校校长 付锦

　　学校每年都认真参加成都市科学创新实践主题活动，学生取得了优异的成绩，教师作品也展现了出色的创造力和实践力。这些活动不仅培养了学生的数学建模、科学探究、创新设计等课堂上学不到的本领，也展现了他们对科学和探索未知的热情。这些活动对教师队伍也起到了积极推动作用，教师的科学素质、教研方式、跨学科学习组织能力等都得到了显著提升。

　　【家长篇】

　　成都市盐道街小学锦馨分校学生黄翊宸母亲

　　孩子参加了成都市学生科学创新实践主题活动，他从一名胆小羞涩的小学生，成长为一名自信的“小小建筑师”。一开始他害怕上台讲解，现在他不仅勇敢地站在了总展演的台上，还条理清晰地讲述团队设计方案的科学原理和实现方式。更令人惊喜的是，他对动手制作产生了浓厚兴趣，各种废旧材料成了他眼里的宝贝，甚至开始承担更换锁芯、安装书柜等家务。这就是“润物细无声”的教育力量。

　　【工程师篇】

　　中铁二院正高级工程师 韩国庆

　　我已经参加了几次成都市学生科学创新实践主题活动。活动引导学生利用普通材料，基于科学设计搭建起桥梁、过山车、观景塔台等，是真实工程实践的“微缩版”，做到了创新与实践并重、科学与育人相融。我从事工程设计多年，深感这个系列活动具有很高的价值。一是培养创新意识。学生通过真实践锻炼了真思维，敢于想办法、破常规。二是勇于解决问题。学生要面对的不是一道题、一份作业，而是真实项目中的万千可能。学什么、用什么、做什么、怎么分工、如何协同，都需要学生深度思考、亲身实践，长期锻炼能够使学生具备较高的综合素质。三是涵养科学精神。活动让学生懂得科学是严肃、严谨的，了解科学原理才能获得成功；科学也是温暖、温馨的，探索就会有收获，失败也是一种财富。