基于學科素養的普通高中科技創新課程開發與實踐

摘要：為落實《教育強國建設規劃綱要（2024—2035年）》，沈陽市第二中學聚焦科技創新人才培養課程實踐基地，深入探究基于學科素養的普通高中科技創新課程開發與實踐的獨特模式。通過剖析課程從規劃、實施到評價的全過程，呈現學校如何整合資源、創新教學的過程，助力學生學科素養提升、實現高中生涯規劃與科技創新能力協同發展，進一步減輕學生的學業負擔和社會焦慮。同時，為其他學校提供可借鑒范例，以期推動普通高中科技創新教育與人才培養的共同進步。

關鍵詞：學科素養；科技創新人才培養；科技教育；高中生生涯規劃

黨的二十大報告提出：“加快建設教育強國、科技強國、人才強國，堅持為黨育人、為國育才，全面提高人才自主培養質量，著力造就拔尖創新人才，聚天下英才而用之。”《教育強國建設規劃綱要（2024—2035年）》提出“探索設立一批以科學教育為特色的普通高中”。在以中國式現代化全面推進強國建設、民族復興偉業的實踐中，中學教育肩負著為國家培育創新型人才的重任。

沈陽市第二中學（以下簡稱“學校”）有著70余年的辦學歷史，其辦學定位就是培養高素質的科技人才。建校以來，學校共培育了8位科技報國的院士。近年來，學校作為全國首批中小學科學教育實驗校協同組組長學校，立足遼寧省科技特色高中建設，積極探索基于學科素養的科技創新課程開發，努力培養德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人。

一、科技創新課程的重要意義

（一）有助于落實國家科教興國戰略

在當前時代背景下，依據國家頒布的《基礎教育課程教學改革深化行動方案》以及《關于加強新時代中小學科學教育工作的意見》，高中階段引入科技創新課程顯得尤為重要。從國家戰略發展的高度審視，科技是第一生產力，在國際競爭日趨激烈的現狀下，一個國家的科技實力決定了其在全球舞臺上的地位。在人才培養的關鍵階段，普通高中設置科技創新課程對于儲備未來科研與技術創新領域的后備人才具有重要意義。

（二）有助于提升學生的創新能力和職業素養

在學生個人發展的維度上，高中科技創新課程為其開啟了一扇通往多樣化未來的大門。一方面，科技創新課程有助于培養學生的創新思維與實踐能力。學生在實驗設計、方案改進以及解決實際問題的過程中，其創造性思維得到了充分的激發，學會從多角度進行思考，突破傳統認知的界限。例如，在編程課程中，學生通過編寫代碼使機器人執行特定任務，并進行持續的調試與優化，在此過程中鍛煉的思維能力將對其各學科的學習以及未來的工作與生活產生積極的遷移效應。另一方面，科技創新課程有助于拓寬學生的職業視野。在當前，新興職業如人工智能工程師、大數據分析師等不斷涌現，高中階段的科技啟蒙教育使學生能夠提前掌握這些職業所需的專業技能與素養，為學生未來在專業選擇和職業規劃方面提供明確的方向，幫助學生找到真正符合其個人興趣與能力發展的路徑。

（三）有助于完善普通高中課程體系

針對教育體系的完善，科技創新課程為普通高中現有的課程體系提供了有力的補充。該課程跨越了學科的界限，實現了物理、化學、生物學、數學、信息技術等多學科知識的融合，使學生能夠感知到知識之間的內在聯系與整體性。這一過程有助于學生將孤立的學科知識進行整合，構建起系統的知識網絡，提高其綜合運用知識的能力。這種能力是新時代人才所必需的核心素養，有助于推動基礎教育課程教學改革的深入發展，實現教育高質量發展的目標。

二、科技創新課程的目標制定

（一）以學科素養為核心思想

學校科技創新課程緊密貼合國家對中學生核心素養及科技創新教育的指導方針，確保課程目標與國家頂層設計相一致，貫徹《中國學生發展核心素養》中關于科學精神培養的核心要點。課程以培養“全面發展的人”為宗旨。具體而言，首先致力于培育科學精神，包括理性思維能力，運用邏輯推理和批判性思維來分析與解決問題；其次，注重培養實踐創新精神，如樹立勞動意識，尊重并積極參與勞動實踐，善于在生活中發現并創造性地提出問題解決方案，掌握基礎技術操作技能，并能運用新技術提高學習和生活的效率。

學校課程團隊基于學科素養的核心，確立了涵蓋科學知識儲備、科學思維能力、科學探究技能以及科學態度與精神等多維度的教學目標，旨在培育具備嚴謹學術精神、對科學研究抱有熱忱、主動探索未知領域、積極參與課外科技活動與學科競賽，并且堅持追求真理的杰出創新人才。

（二）以生涯規劃指導為重點內容

在培養科技創新人才的教育實踐中，學校逐漸認識到，在新高考改革背景下，高中科學教育的核心價值在于引導中學生產生對科學技術的興趣，以及進行職業規劃。這一過程不僅涵蓋將理科知識與科技實踐相結合的生活化教學、科學知識在課堂教學中的深入滲透，還包括學生對科技與人文知識宏觀融合的探索，以及對科學觀和價值觀的塑造。此外，高一年級的生涯規劃指導和高三年級的高考志愿填報，對于學生未來的人生軌跡都具有決定性影響。可以說，高中生的人生方向在很大程度上是在高一的選科選課和高考志愿填報時確定的。

學校通過問卷調查、師生訪談等方法，探究高一年級學生在興趣偏好、知識基礎及創新潛力方面的特征。根據調查結果，學校以新高考制度背景下學生生涯規劃為核心，確立課程目標的深度與廣度，并針對具有較強動手能力的學生群體增加實踐項目的比重。

三、科技創新課程的設計與開發

在課程開發領域，課程管理辦公室依據學生需求，研究并設定課程大類與方向。在此基礎上，積極倡導教師依據個人專業特長與興趣愛好，進行課程選擇。學校以服務高中生生涯規劃指導為宗旨，對選修課程體系進行了優化和完善，主要開發了以下幾類科技創新課程。

（一）理科實驗探究類科技創新課程

在高中教育階段，理科實驗占據著至關重要的地位。首先，從知識掌握的角度來看，理科知識具有較高的抽象性，對于學生而言理解難度較大，而理科實驗為學生構建了一座從理論通往實踐的橋梁。其次，在培養學生能力方面，理科實驗發揮著不可替代的作用，它是鍛煉學生實踐操作能力的關鍵平臺。學生在不斷解決問題的過程中，其邏輯思維與批判性思維得以成長，學會質疑、探索真相，這正是科研創新必備的素養。

學校積極倡導教師將個人興趣與學生職業發展規劃相結合，依托理科實驗探究活動，支持教師進行校本課程的規劃、設計與實施。例如，在經典物理實驗課程中，教師引導學生深入探索物理學科的實驗設計，通過實驗觀察現象，探索原理，培養動手操作的能力；在“CYPT未來科學家發展計劃”課程中，教師指導學生在物理課題研究的建模與實踐中提升能力，同時在探究和重溫物理概念研究的過程中體會科學家精神的實質。

（二）跨學科類科技創新課程

跨學科類科技創新課程有助于打破學科壁壘，構建完整的知識體系。傳統學科劃分導致知識碎片化，學生往往難以窺見其全貌。從培養創新思維的角度來看，不同學科思維的交融是創新的源泉。學生在穿梭于多學科知識之間時，會不自覺地借鑒不同學科的思維方式，從而產生新穎獨特的想法。這對于攻克科技前沿難題、推動科技創新具有深遠的意義。

跨學科類科技創新課程能夠更好地培養適應社會需求的綜合型人才。學校多位教師將科學學科知識與數學、地理、歷史等學科知識進行融合，跨界開發出理科課程與文理綜合課程，讓學生在不同學科的交叉中深入理解科學知識，提高自身的綜合素養。例如，科幻影視欣賞課程將英語學習與科幻文學創作相結合，激發學生的科技創新思維，引導他們進行科技未來趨勢的想象與應用；而數學與算法思維課程則著重培養學生系統化和邏輯性的思維能力，讓學生能夠像科學家一樣發現問題和解決問題。

（三）數字化科技創新課程

從社會人才培養的宏觀視角看，數字化教育為社會持續輸送與時俱進的高素質人才。它培養學生適應數字時代的信息素養，使其熟練運用信息技術工具，以便其在未來的工作環境中能夠靈活應對。同時，數字化知識體系快速迭代更新，促使學生養成終身學習的習慣，不斷提升自我，以契合社會創新發展對人才知識儲備、學習能力的要求，為社會進步提供源源不斷的動力。學校完成了傳統工藝設計教室的數字化轉型與改造，建立了數字化平面設計教室，使學生能夠參與數字動漫設計等興趣課程。例如，生物與數字化軟陶技術課程將3D打印技術與手工建模進行結合，學生容易入手，再結合數字化設計，能夠生成高質量設計作品。

（四）生涯類科技創新課程

學校把握科技前沿，開設與熱門職業密切相關的課程，如機器人技術實驗課、工業設計實驗課、芯片設計實驗課等。這些生涯類科技創新課程為學生提供了深度實踐的平臺。在機器人技術實驗課中，學生不再局限于書本上的機械原理、編程理論，而是親手組裝、調試機器人，將多學科知識付諸實踐。在設計機器人運動軌跡、優化算法的過程中，學生的邏輯思維與問題解決能力得到快速提升。在工業設計實驗課中，學生從繪制草圖、構建模型到選材測試，其審美素養與創新創意能力逐步養成，能夠將腦海中的構思具象化，為其未來從事產品設計、室內設計等領域積累寶貴經驗。在芯片設計實驗課中，學生深入電子世界微觀層面，理解半導體物理特性、集成電路原理，鍛煉嚴謹細致的科研作風，為其投身芯片研發前沿陣地夯實基礎，開啟高精尖技術領域的探索之門，拓展學生個人職業發展的潛力。

（五）深度研學類科技創新課程

學校充分利用社會資源開設深度研學類科技創新課程，場館有中國工業博物館、遼寧省博物館、遼寧省科學技術館、中國科學院金屬研究所、中國科學院沈陽自動化研究所、中國科學院沈陽應用生態所、中國科學院沈陽計算所、沈飛航空博覽園等。例如，學校組織學生到遼寧省科學技術館參加深度研學活動，通過參觀研究每個展品背后的科學原理，嘗試為社會觀眾進行專業講解。這些活動對學生把課本上的知識與實踐相結合的綜合應用能力提出了新的要求，符合新時代學生終身學習的理念。

四、科技創新課程的資源保障

（一）科技創新教育師資隊伍建設

在科技特色高中建設過程中，學校堅持師資力量以內部教師為主體、外部教師為補充的基本原則。立足本校的科學教師團隊是學校科學教育發展的核心要素，學校努力創設一支具有示范引領作用且拼搏實干的科技教師團隊，目前專職科學教師達到66人。設置專職的科學教師既是學校重視科技教育的體現，也是學校能夠建設好科技教育的重要條件。專職科學教師能夠根據學校的實際情況，開設適應本校的科技校本課程，有利于在短時間內讓更多的學生走進科學研究的世界。當然，學校的科技教育僅靠專業技能較為扎實的專職教師遠遠不夠，還需要校內外兼職教師的有效配合聯動，才能確保科技教育的持續發展。

（二）創新人才培養課程實踐基地建設

學校的科技教育特色是“普惠制科技創新課程與高中生生涯規劃的有機融合”。學校依托創新人才培養課程實踐基地，緊密圍繞“弘揚科學家精神，承擔強國重任”的育人目標，將學生未來生涯規劃發展需求與學校科學教育銜接起來。基地以開設特色課程為主體，以拔尖創新人才培養為目標，在課程中發現和培養科技創新型人才。

基地的面積為4400余平方米，共設置了26間專業科學課程教室。基地不僅為學生提供了優質、豐富、多樣的課程與活動，還滿足了高品質勞動教育等多樣化需求。此外，學校實驗樓內設有20間專業實驗室，涵蓋物理、化學、生物學、數學、地理及通用技術等學科領域。

五、科技創新課程的評價方式

（一）課程評價的意義

對于學校教育管理者而言，課程評價如同“體檢報告”，能精準反映課程的實施效果。例如，學校發現在某一科技創新課程中，學生在實踐應用知識環節表現欠佳，于是便有針對性地優化后續教學計劃，調整教學資源分配，如增加實踐課時、補充實驗設備，從而持續改進課程質量，保障教育教學工作朝著高質量方向發展。

從促進學生學習的角度來看，課程評價是激勵與引導學生成長的“指南針”。積極的評價對學生努力與成果的肯定，能夠賦予其成就感，從而激發其內在的學習動機；而建設性的反饋則如同一面鏡子，能幫助學生清晰地認識到自身的不足之處，并明確改進的方向。在科技創新課程中，當學生的創意項目獲得詳盡的評價，明確其創意的新穎性與可行性及改進方向時，他們將更有熱情地投入后續的學習中，不斷挑戰自我，以提升自身的知識與技能水平。

就教師專業發展來講，課程評價是教師成長的“助推器”。通過同行評審和學生反饋等多元評價機制，教師能夠從不同角度審視自身的教學實踐。科技創新課程教師在評價過程中若察覺到自己的教學方法缺乏創新性，無法激發學生進行深入探究的興趣，那么其應當參考先進的教學理念，并通過參與專業培訓來提升自身的教學能力。通過這種方式，教師能夠優化其教學設計，進而促進個人專業素養的提升，最終打造更為生動和富有成效的課堂。

（二）多元化的評價方式

一是教師評價。教師通過課堂觀察、日常作業批改、項目指導等手段，全面掌握學生的學習狀況。在科技創新課程中，教師對學生理論知識的掌握程度、實踐操作的熟練程度進行評價，并深入洞察學生的學習態度和團隊協作的積極性，從而形成一個綜合且全面的評價。

二是學生自評。在科技創新課程中，教師要鼓勵學生反思自身學習過程，回顧從創意構思、資料搜集到方案實施各階段表現，分析遇到困難時如何解決的策略。學生自評有助于培養其自主學習與自我管理的能力。

三是學生互評。例如，在工業設計課程中，教師組織學生相互評價作品、方案。學生能夠從不同創意視角提供建議，拓寬設計思路，同時鍛煉其溝通交流、批判性思維能力，促進共同成長。

（三）過程性與終結性相結合的評價體系

一是過程性評價。教師關注學生在科技創新課程中學習的全過程，記錄學生日常課堂表現、小組討論參與度、實驗探索步驟完成情況，定期檢查項目進展日志。例如，在芯片設計課程中，教師前期觀察學生對基礎理論的學習熱情、能否主動查閱資料拓展知識；中期評估團隊分工協作是否順暢、能否解決設計流程中的突發問題；后期評估學生項目展示匯報的流暢度、對設計改進方向闡述的清晰度。過程性評價確保學生持續投入努力。

二是終結性評價。學校以期末考試、項目成果驗收等形式呈現終結性評價結果。在科技創新課程中，考試側重考查學生對知識的綜合運用、對原理的深度理解，如物理原理在機器人運動控制中的運用；項目成果驗收聚焦作品的創新性、實用性以及技術指標完成情況，如工業設計作品是否美觀且滿足用戶需求，芯片設計能否達到預定性能參數。終結性評價能直觀反映學生最終學習成效。

（四）以各項賽事推動成果生成與目標優化

一是科技類比賽活動能夠清晰地反映出課程教學的實際成效。與傳統課程評價方式相比，比賽匯聚了來自不同地區、不同學校的多樣化作品，學生在同一競技舞臺上相互切磋。而且，在科技創新大賽等競賽中獲得的等級、名次是量化課程成果的有力指標，激勵后續科技創新課程實踐朝著更高水準邁進。

二是科技類比賽活動在課程目標校準中發揮著導向作用。這些比賽緊密貼合當前行業的發展趨勢，其評審標準內嵌著產業對人才的最新需求。當學校深入剖析這些標準時，便能精準地洞察到科技創新領域人才應具備的核心素養與關鍵技能，著重培養學生跨學科思維與實踐運用能力，確保課程目標與未來職業發展、產業創新前沿保持同步。

六、科技創新課程的實踐效果與輻射作用

通過特色課程設置，學校構建基于創新人才培養課程實踐基地的科學教育模式。目前，學校有70余名教師參與課程開發與實施，每個年級自由選修課程的學生達420余名。通過基地課程，學校獲得了全國中小學科學教育實驗校組長學校、遼寧省“英才計劃”前置培養課程基地、遼寧省科技特色高中等榮譽稱號。學校學生在全國青少年科技創新大賽、機器人比賽等獲得金、銀牌百余枚；多名學生獲得全國“英才計劃”優秀學員稱號；等等。

近年來，學校創新人才培養成果在省內和國內均起到一定的輻射作用。學校作為全國首批中小學科學教育實驗校組長學校，組織成員校間廣泛進行學習與交流，傳授經驗；作為遼寧省“英才計劃”前置培養課程基地，學校為遼寧省近40所重點高中協作校、東北三省三校協作體、市直普高聯盟、縣中聯盟等成員校開展科技創新課程觀摩活動；承擔沈陽市科技教師入校培訓工作，設立專題講座，為沈陽市百余名教師推廣課程開設經驗。

未來，學校將致力于科技創新課程的進一步拓展與深度開發，為拔尖創新型人才培養奠定更加深厚的基礎，助力教育、科技和人才一體化發展。

參考文獻：

［1］教育部.中國學生發展核心素養［M］.北京：北京師范大學出版社，2016.

［2］林崇德.21世紀學生發展核心素養研究［M］.北京：北京師范大學出版社，2016.

［3］譚蔚.大中學銜接培養創新人才理論與實踐：基于高中創新班的研究［M］.北京：經濟科學出版社，2016.

［4］李有毅.培育創新DNA：北京市第十二中學創新人才“雙螺旋”培養模式探索［M］.北京：清華大學出版社，2021.

（責任編輯：趙昆倫）

作者簡介：龔鵬，沈陽市第二中學高級教師、遼寧省特級教師。

課題項目：本文系遼寧省教育學會2023年度教育科研規劃課題“基于創新人才培養課程基地模式的學生生涯規劃指導方法研究”的階段性研究成果。課題編號：XH2023802。