近10年中小學氣象科技教育研究與實踐

康雯瑛，任 珂，溫 晶，歐善國，劉曉晶，王 省，李 晨

《“十三五”國家科普與創新文化建設規劃》明確指出：“提升重點人群科學素質、加強科普基礎設施建設、提高科普創作研發傳播能力、加強重點領域科普工作。”多年來，如何將中小學基礎教育與校園氣象科技教育有效地結合起來，推進基礎教育社會實踐課堂改革，是教育工作者與氣象科普工作者共同思考的一個問題。為此，研究探索中小學多樣化、多層級氣象科技教育示范體系，推廣“校園氣象科技教育聯合體——‘氣象+’”示范運行模式具有現實意義和必要性。

1 以提升青少年氣象科學素養為宗旨，開拓校外社會科技實踐平臺

1.1 國家層面對提升青少科學素質提出要求

2006年國務院頒發《全民科學素質行動計劃綱要（2006-2010-2020年）》（以下簡稱《素質綱要》），提出了全民科學素質行動計劃在“十一五”期間主要目標、任務與措施和到2020年的階段性目標，同時提出在今后的15年，實施全民科學素質行動計劃的方針是“政府推動、全民參與、提升素質、促進和諧”。關于在“十三五”時期重點開展實施青少年科學素質行動，特別強調：“推進義務教育階段的科技教育、高中階段的科技教育、高等教育階段科技教育和科普工作，大力開展校內外結合的科技教育活動；推進信息技術與科技教育、科普活動融合發展，推進優質科技教育信息資源共建共享。”

1999年6月15日，中共中央國務院發布《關于深化教育改革全面推進素質教育的決定》。2001年教育部頒發《基礎教育課程改革綱要（試行）》，從課程、目標、課程內容、課程結構、課程實施、課程管理及課程評價諸多方面做出整體規劃。

1.2 多部門聯合，推進中小學“校園氣象科技教育”

在新形勢下，中國氣象局以國家教育改革需求為導向，聯合中國科協、科技部、教育部不斷推進中小學“校園氣象科技教育”工作。以創新、提升、轉型高質量、高水平發展為目標，以氣象科技教育、校園氣象防災宣傳為主要內容，加強頂層設計、加強組織機制與保障體系建設，以培育校園氣象科技教育示范為抓手，推廣示范經驗。以提升中小學“校園氣象科技教育”內涵為重點，進一步推動全國中小學“校園氣象科技教育”可持續高質量發展。

1.3 氣象部門推舉措，構建校外社會科技實踐課堂

中國氣象局認真貫徹落實《素質綱要》，以提升青少年氣象科學素養為宗旨，積極發揮部門的引領推動作用，推動全國中小學“校園氣象科技教育”工作可持續發展。2009年，中國氣象局首次對全國校園氣象科技教育狀況進行普查。2010年，氣象部門首次牽頭召開“全國部分省市推進校園氣象站工作經驗交流會”。2011年，在《氣象知識》科普雜志首次開辦校園?？⑴e辦中小學生“國家氣象科學體驗之旅活動”。2012年，首次舉辦兩岸“校園氣象科技教育的推進與可持續發展”論壇、“流動科普萬里行活動”。2013—2019年中國氣象局氣象宣傳與科普中心、中國氣象學會先后舉辦大學生氣象科普動漫繪畫創作大賽、寶貝報天氣、氣象科普課程進校園、《氣象知識》校園氣象科普論文評選、校園氣象嘉年華、校園氣象科普論壇、氣象科普繪畫大賽、氣象科普攝影大賽、氣象知識網絡大賽等。10年間連續推舉措，加強頂層設計，培育氣象科技示范學校，促進校園氣象站、氣象科普教材、氣象課堂、課外氣象科學實踐活動的廣泛開展，使得全國中小學“校園氣象科技教育”出現前所未有的繁榮景象?！靶@氣象科技教育”由其時代性、社會性的需求而產生，因此“校園氣象科技教育”是以時代為背景，以社會為舞臺，以學生為主角，以氣象科技為內容的校園科技教育的優秀載體，同時為學生構建了參與“素質教育”社會科學實踐的課堂。

2 氣象科技知識融入基礎教育，探索校園氣象科技教育形式

2.1 選準突破點，找準結合點

改革開放40多年，經濟與社會的快速發展以及公眾需求，對基礎教育提出嚴峻的挑戰?；A教育如何發展是全社會關注的焦點問題，教材、課程、授課方式、社會實踐和學校運營模式是否與社會融合，是教育工作者與氣象科技工作者共同思考探索的問題。氣象是一門科技含量較高、涉及范圍比較廣的應用學科，數、理、化基礎知識涉及氣象各個分支，氣象科技教育與基礎教育融合應注重6個方面結合。

一是氣象科技教育與基礎學科相結合。氣象業務觀測系統涉及溫、壓、濕、風多種要素值，高空大氣探測數據、農業氣象數據、人工影響天氣等服務于社會各行各業。氣象專業知識涉及數、理、化，生、地、史等文理基礎學科。多學科融合、單學科深化是現代科技教學特征與教育改革發展趨勢。在開展氣象科技教育與探究實踐活動中，要以氣象學科為核心，根據其邊緣學科特點、技術發展特性與學校教學理念、基礎學科要求緊密而有機地相融合。

二是氣候變化與災害防御知識相結合。氣候變化引起災害性天氣多發，災害預警預報頻發、災害影響加重等等。必須結合基礎學科安全教育，以提高學生自救與防御能力。

三是氣象科技教育與人文教育相結合。與人文融合，以氣象科技為主干，以歷史人文為依托，以文化延伸為核心。深度挖掘基礎課程教學內容、凝練提升教學理念，打造深化氣象特色課程。

四是學生實踐與科學探究相結合。組織學生開展身邊氣象小課題探究，組織青少年創新大賽，將氣象科技教學滲透到各學科研究與實踐當中。

五是學生興趣與課程安排相結合。開展公開課，各類學生氣象競賽、專題講座，氣象模型制作評比。形式可包含諺語詩詞、攝影繪畫、植物栽培、環境保護、剪紙篆刻、網絡游戲等。

六是校內教學與校外活動相結合。校園氣象課程教學積極拓展科普外延，走進社會科技館、博物館，將氣象科教與科技發展、文化傳承、歷史教育相融合，搭建氣象科教大課堂，注重廣大青少年的綜合素質培養。

2.2 發揮學校主體作用，打造校園氣象特色

學校是未成年人“氣象科技教育”的主要陣地。多年來，中國氣象局高度重視與教育部門合作開展氣象科技知識進校園活動。部分氣象特色學校以培育學生綜合素質為目標，不斷創新“氣象科技教育”內容和優化布局，推出“一站、一課堂、一教材”的氣象科技教育探究計劃。通過研究與實踐，逐漸形成具有本校特色的氣象科技教育理念，并在內容與社會實踐教育方法上有了新的突破。在全國推進“校園氣象科技教育”過程中發揮示范效應。

上海普陀區恒德小學是中國氣象局氣象宣傳與科普中心多年關注及培育的“校園氣象科技教育”示范學校，同時得到上海市科協、科技廳、教育廳、青少年活動中心的支持。該校校長牽頭帶領教師團隊，積極發揮學校主導作用，以培養學生的思維能力、動手能力、創造能力為導向，創建“校園氣象科技教育”特色環境。圍繞“學生為本、生態育人；開發潛能、生命成長；氣象環保、綠色踐行；明德聰慧、終身奠基”的理念，遵循“品性優良、全面發展、學有所長”的育人目標，把氣象科普特色學校創建與提升學生綜合素養結合起來，走出一條以“關注氣象，關注生活”為主題的校園氣象特色科技教育。以氣象科普活動課程設計與實施為支點，實現氣象特色教材與課堂教學相結合，開發了《氣象與生活》《小學氣象探究課》《適應變化的氣候》《生活中的節能減排》教材，每周一次拓展課以“氣象科技活動”為載體，拓展校園科技教育活動形式，以“氣象科學探究”為平臺，打造校園氣象特色與品牌。開展形式多樣的氣象科技、環保生態、水資源主題社會實踐活動。

2.2.1 恒德小學氣象特色教育發展特色理念

以品性優良、全面發展、學有所長為發展特色理念，創新氣象科普內涵，合理運用氣象校本教材，夯實氣象科普持續發展基礎。編制專用教材，創造性地使用教材。合理利用師資，擴大氣象科教影響力。

自主研發氣象與生態課程，提升跨學科融合科研學能力。根據學生需求，開展氣象社團活動及課程化研究。依托校內資源，開展基礎知識教學與氣象探究。

開發社會化氣象拓展課程，拓寬氣象科普校外實踐外延。依托社區終端，開展氣象防災減災知識宣傳。引進社會資源，打造“氣象節”科普活動品牌。

運用可視化平臺課程開發，推進氣象科普信息化應用。依托校園物聯網，豐富氣象科教互動。開發網絡課程，提升氣象科教體驗。

2.2.2 恒德小學開發校園氣象科普教育資源

2008年至今，上海普陀恒德小學堅持基礎教學與社會實踐相結合走出本校氣象特色發展之路，不斷豐富氣象科技教育內容，開拓創新本校氣象課程教材、科技實踐活動、氣象科普桌游、數字媒體課件、氣象科普網絡站，詳見表1。

表1 上海市普陀恒德小學部分氣象科普資源

3 推進中小學“校園氣象科技教育”高質量發展

3.1 突出氣象特色，豐富氣象科學教育內涵

1）以科技活動為載體，啟蒙學生創新思維。科學精神是培育創新思維的根基所在。以培育科學精神為目標，啟蒙創新思維為核心，以學生身邊的科學——“氣象科技教育”為切入點，豐富基礎教育內涵、拓展教學外延，將氣象學科發展、氣象基礎知識、氣象科學探究、氣象人文傳承、氣象災害防御融入到日常教學之中。

2）依托科普基地，開展科技探究活動。探究實踐是激發學習興趣的重要舉措。讓在校學生依托校園氣象站，從氣象要素觀測、氣象現象辨析、氣象原理解釋、氣象課題探究中激發學生關注氣象科學的興趣。了解氣象信息傳播、氣象科學技術應用、氣象科技發展、氣象文化傳承中注入主動學習新動力和意愿。

3）依托基礎教學課堂，深化多學科融合。校本課程是傳授文化知識的基本方式。在梳理現有氣象課本教程基礎上，突出氣象學科教育特點，注重與多學科融合、單學科深化的教學趨勢，根據不同區域、學段、需求與現實條件，積極運用新技術手段，編寫“氣象+”模塊化運行氣象課本教材。

4）開發數字網絡平臺，提升校園防災減災教育。網絡數字化平臺是宣傳校園防災的傳播有效手段。構建平臺共建、資源共享、信息互通、實時互聯的校園氣象科技教學與線下防災教育互動新格局。

5）結合科技主題活動，打造校園氣象品牌。以每年的“3·23”世界氣象日、“5·12”防災減災日、“科技周”、“科普日”為契機，舉辦各種形式的中小學氣象科技活動，不斷創新科普活動內容，打造學生喜聞樂見校園氣象科普品牌活動。

3.2 提高“校園氣象科技教育”教材編寫質量

首先應加強“校園氣象科技教育”教材編寫的頂層設計。加強氣象教材的編寫頂層設計是一個十分重要的問題。一方面在氣象專業的基礎上體現出專業性、科學性、通俗性；另一方面體現與基礎課程的融合，同時體現氣象文化與人的生活息息相關，氣象科學技術應用于各行各業發揮的作用，使得學生了解氣象科學的發展，氣候變化對人類的影響，合理利用氣候資源，提高防災減災意識。

其次應加強“校園氣象科技教育”教學大綱的精心設計。按照國家對中小學教育中科學、地理教育的要求，氣象科學教育內容是校園科學教育內容的一部分。根據教育部門對不同年級的科學教育內容的要求，科學合理地設計氣象教學大綱。

4 整合資源、科學謀劃，推進集約、融合發展

以國家基礎教育改革拓展社會實踐課堂需求為導向，整合資源、科學謀劃，構建氣象部門主導，學校為主體，教育、科技、科協、青少年活動中心多部門共同參與的新格局，推進“校園氣象科技教育”集約化發展。

1）推進多部門聯動科技教育運行模式。著力完善“校園氣象科技教育”組織體系和保障體系建設，構建促進建立氣象、教育、科技、科協、學校等多部門合作機制。推進“校園氣象科技教育聯合體——‘氣象+’”模塊化運行模式，為培養學生氣象科學素質等方面搭建一個重要平臺。

2）提高校園科技教育課程教材頂層設計。針對不同年級學生，強化頂層設計。按照國家對中小學教育中科技、地理教學的具體要求，編制專業化、通俗化、模塊化校園氣象科教大綱。

3）加強校園氣象科技教育基礎設施建設。完善校園氣象科技教育基礎設施，推進氣象特色學校、校園示范學校和氣象聯合體校園站建設。包括氣象多要素實踐基地、氣象教學探究場所、氣象文化展示長廊、校園廣播站顯示屏等。

4）提升校園氣象科技教育活動策劃能力。結合區域特點，多方聯動，推進“氣象+”模塊化運行模式，創造性地開展校園氣象科技教育。如舉辦氣象科普嘉年華、兩岸“校園氣象科技教育論壇”；突出品牌建設，推廣受師生歡迎的“二十四節氣與美食文化”“寶貝報天氣”“小小減災官”“氣象科技大賽”“氣象研學之旅”等多種活動。

5）加強新技術運用于產品研發能力。推進氣象科技教育信息化建設。依托移動互聯等信息技術手段，創新開發針對中小學生的圖解、動畫、課件、微視頻、網游、VR、AR等新媒體科普產品，推動校園氣象科教、氣象科普產品創新，擴大全國校園氣象科教傳播覆蓋面。

5 推廣“校園氣象科技教育聯合體——‘氣象+’”模塊化運行模式

5.1 “校園氣象科技教育聯合體——‘氣象+’”模塊化運行模式案例

為實現“校園氣象科技教育”可持續高質量發展，氣象科普工作者與廣大教育工作者，必須順應國家基礎教育改革、拓展社會實踐課堂需求為導向，科學謀劃，整合資源，推進“校園氣象科技教育”集約化發展。面向未來在校學生教育特點，點面結合，構建“校園氣象科技教育聯合體——‘氣象+’”模塊化運行模式。

本文以上海市寶山區校園氣象科技教育聯合體為案列，進一步闡述“校園氣象科技教育聯合體——‘氣象+’”模塊化運行模式發揮的作用。

2010年上海市寶山區氣象部門發揮行業優勢，凝練教學理念，共享社會資源、創新運行機制，與區教育局、區科協、區少科站和寶山9所學校共同發起成立了“寶山區學校氣象科技教育創新聯合體”（下稱：聯合體）。經10年發展，聯合體目前已實現全涵蓋，包括大中、小、幼將近20所學校（2010年9所、2015年16所、2019年20所）。聯合體以氣象部門實踐基地為核心，依托區科普教育基地聯盟，突破傳統點對點模式。在日常運行中，有效整合社會資源、發揮各自優勢，拓展科教內涵、創新活動形式。為聯合體師生提供一個培養未來科技創新人才的學科教學平臺，以創新理念特色聯盟、興趣育才、文化育人、多樣發展，開創了校園氣象科教新局面。主要體現在以下幾點：

1）機制創新：制定聯合體章程，實現全學段貫通。設立校長委員會、專家委員會和教研團隊。建立校長聯席會議制度，確定年度目標與主題。

2）內容創新：開發模塊化課程，適合不同年級學生教學。開展探究型教學，組織參加科技創新大賽。推進特色學校建設，夯實持續發展基礎。

3）活動創新：拓展氣象科教外延，深化多學科融合教學。定期開展聯校競賽，深化氣象文化傳承。整合利用社會資源，構建校外科教基地聯盟。注重新媒體運用，開展省際教學互動。

4）模式創新：開展聯合教學，校資源共享。設立聯合體核心學校，發揮主導引領作用。推進特色學校建設，夯實持續發展基礎。

5.2 打造“校園氣象科技教育聯合體——‘氣象+’”模塊化運行模式

近10年“校園氣象科技教育”研究與實踐表明，“多部門協作、跨校際共享，區域化特色、品牌化建設，多學科融合、單學科深化”是未來高質量發展的趨勢。根據不同區域、不同學段的教學特點，推廣“校園氣象科技教育聯合體——‘氣象+’”模塊化運行模式，健全各類運營機制推進品牌化建設，是其關鍵所在。抓落實主要實現以下6個方面內容：

1）多部門機制框架。構建“1+5”校園氣象科技教育機制，即：“氣象+學校、教育、科委、科協、青少年科技活動中心”，緊密協作、共同參與的多部門協作機制框架。聯合組建校園氣象科技教育委員會，建立多學科校園科教指導專家庫。

2）多層級組織架構。在氣象部門內建立以國家、省、地市、縣多層級校園氣象科教組織架構。整合系統資源，在行業內設立多層級氣象科教指導專家庫，組建常態化專業志愿者團隊。

3）特色化行業科技教育。凝練教學理念，形成校園氣象科技教育八大特色：實踐性氣象要素觀測、互動式氣象科技教學、主題性氣象科教活動、多樣化氣象文化展示、學生（身邊）氣象小課題探究、多部門教學實踐基地、多層級科教隊伍組建、示范學校輻射引領。

4）全學段貫通運行。結合校園大學、高中、初中、小學、幼兒園不同年級氣象科技教育現實需求，多學科融合、單學科深化，開發分層級、遞進式、模塊化教學課程與課件，逐步實現全學段貫通。

5）打造全國各區域化品牌。全國各區域經濟發達水平、氣候特點、人文文化不同，校園氣象科技教育的形式、內容、特點也將有所不同。上海、浙江、廣東經濟發達地區逐步形成聯合體共同推進模式。不斷提升內涵、手段、方法，結合人文特點打造個性化特色品牌。然而，中部、西部、西北部、華北、西南等區域仍然在滯后或有待推進狀態。其次地、市、縣鄉鎮都有區域特點，可結合扶貧教育計劃助推校園氣象科技教育。因此不能搞千篇一律，要因地制宜客觀實際地發揮學校教師自主的能動性，結合基礎教育內容打造具有區域化特點氣象特色科技教育課程。開展網絡校際共享教學，跨省、市、區域聯合主題活動，推廣上海、浙江、廣東、重慶、溫州經驗，打造全國各區域化品牌。

6）校園示范“氣象+”模塊化運行模式構建。推廣具有適用性、持續性和可選擇性的“氣象+”模塊化運行機制，著力培育核心骨干學校，高質量推進、高水平發展“校園氣象科技教育”提供示范性模式。

6 加強保障體系建設，構建長效發展機制

6.1 加強校園氣象科技教育機制建設

1）健全部門、學校管理體系。各省級氣象部門成立校園氣象科普工作領導小組，建立上下溝通機制，氣象部門主導，校長主抓、學科老師主管、學生社團管理機構。

2）健全保障運行體系。構建“四有”保障運行體系，即：有政策支持、有人落實、有經費保障、有創新。

3）健全評估體系。建立“互聯網+”的校園氣象站管理系統，開展校園氣象示范站分級評估工作。構建具有專業指導、聯合管理、多渠道融合發展的良性機制。

4）建立聯席制度、常態化交流平臺。各級氣象部門、教育部門建立的聯合工作制度，定期召開聯席會議，使得“校園氣象科技教育”工作常態化運行。

6.2 加強“校園氣象科技教育”人才隊伍建設

1）加強校園科學教師的培養。建全全國“校園氣象科學教育”科學教師培訓的長效機制，加強對科學教師的氣象專業知識系統培訓工作。

2）加強校外氣象輔導員隊伍建設。課外輔導員是由氣象部門組成的氣象專業人員，建立校外氣象輔導員隊伍是對校內科學老師有效補充。引導學生專業化系統的學習氣象科學知識。

表2

3）氣象科普志愿者隊伍的建設。建立氣象科普志愿者組織機構以及人才數據庫管理系統。鼓勵氣象業務科技人員、專家學者、院士積極投入校園氣象科技教育活動，充分發揮志愿者專業特長作用。

6.3 建立監督評估體系

1）加強校園氣象科技教育監測評估體系建設。建立氣象部門和學校相互監測評估體系。根據校園氣象科普管理辦法，制定校園氣象科普監測評估辦法，開展監測評估工作，可委托第三方進行。

2）建立完善“校園氣象科學教育”交流評比體系。發揮專家團隊的作用，定期開展交流評比工作。各級氣象部門要建立校園氣象科普專家團隊，每年定期組織開展“校園氣象科技教育”評比工作。

3）加強校園氣象科普學生個人綜合評估。開展學生跟蹤調查分級評估工作。各級氣象部門要重視校園氣象科普學生個人綜合評估工作，與學校聯合開展跟蹤調查、建檔、評估工作。