“雙減”背景下高校實驗室支持中小學課外科技活動的探索與實踐

孫明明 鄭念 陳森

2021 年11 月，教育部、中國科協聯合發布《關于利用科普資源助推“雙減”工作的通知》，要求通過“引進科普資源到校開展課后服務”“組織學生到科普教育基地開展實踐活動”等具體方式，組織學生“分期分批”到天文館、科技園、動植物園、農業示范園、高校、科研院所等各類科普教育基地，“加強場景式、體驗式、互動式、探究式科普教育實踐活動”[1]。在此背景下，高校與中小學加強合作，開創開放融通有活力的教育新局面勢在必行。

高校實驗室作為科普教育基地的一種，可以積極與中小學開展合作，開發科學性、系統性、適宜性和趣味性的科普實踐活動，協助中小學做好課后服務，加強“大手與小手”之間的聯系[2]，以更開闊的科學視野和多樣化的育人方法，助推中小學五育并舉的育人戰略推進。

發揮自身優勢，面向中小學課后服務需求開展課外科技實踐活動

發揮自身科研優勢，立足大科學視野開展面向中小學的課外科技實踐活動 “大科學”概念由來已久，一般是指用于科學事業的人力和物力的國家層面的支出，使得科學成為國民經濟的主要環節。近年來，以大科學為背景的科技實踐內容對兒童青少年有強大的吸引力。高校實驗室作為國家基礎研究的主力軍，在國家乃至全球的大科學計劃中，或多或少承擔著相應的研究任務，是面向中小學開展課外科技實踐活動的最佳展開端口。

發揮自身資源優勢，著力構建以實踐為主的中小學課外科技活動教學 兒童青少年對科學的形象構建中最突出的元素是“實驗室”和“科學家”[3]。高校擁有豐富的實驗室資源和科教人才資源，是面向中小學生開展場景式、體驗式科學教育的最佳場所。在常見的科普講座、參觀游覽等科普形式之外，高校實驗室利用自身教學資源和教學空間，有能力開展跨學科的項目式教學活動。

面向中小學德育目標，落實大中小學思政課一體化建設 青少年階段是人生的“拔節孕穗期”，最需要精心引導和栽培。高校實驗室立足自身資源，加強科學文化元素的使用，注重科學史的發展過程和典故，引導兒童青少年理解科學、技術與社會發展之間的關系，以系統的思維指導兒童青少年認知和了解自然，領會辯證唯物主義和歷史唯物主義，引導學生樹立正確的理想信念、學會正確的思維方法。

面向中小學的課外科技實踐活動開發路徑

大科學計劃更能引起兒童青少年共鳴，是面向中小學科普的最佳切入點

以大科學概念為背景的科普體驗課程的開發，可以很好地抓住中小學生的注意力。北京科技大學設計的“探秘航天科技”主題體驗類科普課程，從學校參與研制的我國第一顆人造衛星“東方紅一號”殼體講起，介紹我國的空間站建設計劃及月球探測工程，引導中小學生展望充滿奧秘的太空，了解黑洞、蟲洞、時間隧道、外星人等概念；進一步結合相關模型展示，帶領兒童青少年了解我國航天科技的巨大成就。

大科學計劃更具國際性，我國正在積極提出并牽頭組織國際大科學計劃和大科學工程。以大科學為背景開發科普課程，能夠培養中小學生的國際視野。例如，介紹LIGO科學合作組織利用激光干涉引力波天文臺人類第一次直接探測到來自雙中子星合并的引力波，以此為背景，北京科技大學物理實驗中心開發了“牛頓環觀察”“邁克爾遜干涉儀操作及觀察”等探究型科普實踐課程，向中小學高年級學生普及光的干涉現象及應用等相關知識。

大科學工程更能抓住兒童青少年的眼球，激發中小學生的求知欲望

大科學工程科技集成度高、社會影響力大、關注度高，所涉及的概念和詞匯在兒童青少年的日常生活學習中出現較多，為中小學生所熟知。以大科學工程為背景的科普課程能較好地吸引兒童青少年的注意力。例如北京科技大學以國產大型客機、大型運輸機工程為背景，開發了“揭秘航空科技”主題體驗課程，依托C919 大型客機模型、運-20大型軍用運輸機模型、艦載機殲-15 模型、隱身戰斗機殲-20 模型等，向中小學生展示我國正在努力從航空大國走向航空強國。課程還配合伯努利原理演示實驗裝置增加了互動環節，帶領兒童青少年動手實現懸浮現象，了解飛機飛行的原理，學習其中包含的物理知識。

大科學裝置能培養兒童青少年全面的科技視野，是踐行STEM 教育理念的最佳背景

大科學裝置的國際化合作研究強調科技的分工與緊密協作，突出了科研成果、科技資源的共享和利用[4]。這一特征將引導兒童青少年具備更開闊的視野與合作精神。大科學裝置除蘊含豐富的科學思想與科學方法之外，所涉及的學科專業領域具有學科交叉與綜合的特征。大科學裝置的研發是“科學—技術—應用”的集中體現，以此為背景的動手實踐類科普課程開發，更加重視采用STEM 課程設計理念，即將科學、技術、工程整合應用于課程中，形成實踐學習、心智學習的協同效應[5-6]。

以北京科技大學物理實驗中心開發的“電磁炮制作”課程為例（表1），從航空母艦的電磁彈射器講起，依托中心自主設計開發的模塊化線圈電磁炮實驗儀，指導兒童青少年動手搭建電磁炮，驗證電磁炮的儲能、發射，探究提高電磁炮發射動能的方法等，滿足對國防軍事科技前沿科學知識的探究欲。

此外，學校還開發了“傳聲筒制作”“制作吸管噴泉”“聲光電實驗DIY 組裝”“摩擦生電實驗手工組裝”等面向低年齡段學生的動手實踐課程。經過長期面向青少年學生的課外科技實踐活動，課程收到了較突出的科學普及效果。高校利用自身的科研和工程技術實力，一定程度上彌補了中小學教師尤其是科學教師工程和技術背景的缺乏。

以大科學觀哺育兒童青少年，更符合五育并舉的育人要求

北京科技大學建設的科學技術史學科，以自然科學（包括數學、工程技術、農業技術、醫學等）的發展及其與社會相互關系為研究對象，是人文社會科學與自然科學、工程技術等學科交叉融合的橋梁學科。科學技術史學科不斷深入挖掘科學文化、科學精神與科學家精神，從科學史、傳統文化等角度，把高校開展面向中小學的科普實踐活動不斷引向深入[7]。在具體項目實施層面，更加注重采取STEAM 教育理念開發科普實踐項目，強調科學、技術、工程、數學與人文藝術等領域的教學整合。

國務院印發《全民科學素質行動規劃綱要（2021—2035）》以來，北京科技大學在持續做好本科階段的實驗創新、實踐育人工作基礎上，最大限度發揮自身制度、人才、資源優勢，積極投身全民科普行動。“雙減”政策出臺以來，高校更加注重青少年科學普及工作。北京科技大學物理實驗中心面向中小學開展的課外科技實踐活動，促進了中小學校園文化生活的進一步提升，激發了青少年學生熱愛科學、勇于實踐的熱情，獲得了中小學師生的一致好評。為“雙減”背景下高校實驗室如何精準做好中小學課后服務提供了典型案例，探索出了高校實驗室助推“雙減”工作的北科大模式。

參考文獻

[1] 教育部辦公廳，中國科協辦公廳．關于利用科普資源助推“雙減”工作的通知．2021.11.25．https：//www.cast.org.cn/art/2021/12/7/art_51_174988.html．

[2] 晉銀峰，孫冰冰，張孟英．中小學課后服務的歷程、問題與展望[J]．教育科學研究，2021（11）：5-10．

[3] 李國劍，胡慧妮．高校實踐育人與“高參小”項目融合發展研究[J]．教育探索，2019（06）：55-58．

[4] 張楠，詹琰．北京地區中小學生心目中的科學家形象比較研究[J]．科普研究，2014，9（06）：11-18．

[5] 陳夕朦，鄭念．淺析大科學裝置科普功能的實現[J]．科普研究，2015，10（05）：17-24．

[6] 李象益．“大科學”視野下科技館教育的創新[J]．自然科學博物館研究，2016，1（04）：17-21．

[7] 潛偉．科學文化、科學精神與科學家精神[J]．科學學研究，2019，37（01）：1-2．

基金項目 中國科協科學技術普及部課題：組織實施全國科普教育基地服務“雙減”試點項目（2022-0640）；中國科協青少年科技中心課題：青少年STEM教育計劃科教資源包（2020YXIP300）；北京科技大學青年交叉項目FRFIDRY-22-030：基于我校優勢學科的科普教育STEAM 課程體系開發與教學探索。