2021年6月国务院印发《全民科学素质行动规划纲要(2021—2035年)》明确提出,要把科学普及放在与科技创新同等重要的位置。在“十四五”时期,实施五项提升行动中,第一项就是青少年科技素养提升行动,主要侧重于将科学精神贯穿于育人全链条,提升基础教育阶段科学教育水平,建立校内外科学教育资源有效衔接机制。经查阅资料,目前我国青少年科技素养的提升主要通过学校和社会两个层面展开,其中学校是青少年科学素养提升的主阵地,但学校层面更多地集中于学科教学,与社会、生活和自然明显脱节。相对学校而言,科普基地及部分企业等社会资源,发挥青少年科技教育的潜力很大,但是有待挖掘和建立有效联系。所以,整合校内外资源有效实施科普教育及其模式的探究具有重要的现实意义。

一、青少年科技教育现状调查分析

(一)青少年科技素养现状

青少年科技教育的目标是提升科技素养,本文将“科学态度、科学知识与技能、科学方法与能力、科学行为与习惯” 列举为科技素养的核心指标。为了解现状,我们采用问卷的形式进行调查,进而寻求提升青少年科技素养的有效途径和方法。

(二)问卷设计

问卷内容:1.青少年科技素养的现状

2.青少年提升科技素养的主要渠道

调查形式:问卷调查

时间:2021年9月

地点:西安市经开第三中学

对象:初二、高一、高二年级学生

收回问卷份数:330份

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(三)发放问卷

1.收集阶段。

由课题组教师编制调查问卷并发放,以本校学生为主要调研对象,用问卷星软件进行在线调查。

2.处理阶段。

分析选择,进行系统统计、整合。

2021年10月,对收回的调查问卷进行整理,对调查问卷予以分类,对各个问题回答的正确率进行统计,最后进行分析、整合。

从表一中的数据可知,关于科学基本知识及其应用知识的测试题正确率为58%,说明我校学生对各类基础知识的掌握较好。同时,我们也发现学生对学科知识的认识和理解是不平衡的。如第3、4、7、9等题涉及了低碳经济、生活,宇航员在太空生活以及人体摄入过多糖分的影响等常识性知识的题目,正确率达到70%以上,个别题正确率甚至接近98%。对于第6、8、10、12、13等题涉及地球自转对飞机的影响、超重现象以及正确洗涤蔬菜等科学知识的应用、生活实践常识等题目正确率不到50%;当问及时政、专业学科知识的实践应用方面的题目时,学生的正确率更低,如第5、4、11题平均正确率不到30%,其中“人体最丰富的组成部分”一题,正确率才达到11.8%。

第二部分调查,关于学生获取科学知识途径及科学探究、思维能力水平部分,以开放式选择题的形式呈现。列举15~17题,统计结果如下:

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(四)调查结论

          1.青少年科学观念较强,归纳推理能力发展较好,但证据意识不强,缺少实践和操作体验。

       在科学观念方面,学生对相关概念的理解基本到位,并能将简单的生物学知识运用于实际生活中。在科学思维方面,学生的归纳和推理能力发展较好,但缺少用事实证据说话的求真精神,科学思维的培养有赖于科学常识的积累,对影响较深的不科学现象缺少质疑。同时,创新性思维体现的不明显。科学研究方面,学生对科学探究的方法、过程和原则等理论部分较为熟悉,但实践操作能力不足,主要原因是缺少实践和操作体验。

2.青少年科学素养提升的主要途径是学校教育和网络。

在问卷中,从参与各项科学探究活动来看,大部分学生是应学校要求或布置而做的,除了学校提供相关课题的资料,其他搜寻资料的方式均为网络。

3.青少年自发的科学探究意识不强,探究活动受周围社会、文化环境影响较大。

如在调查中,当被问及电吹风机坏了,大部分学生选择寻求家长帮忙或放到维修部,少部分学生选择自己多尝试几次,探究电吹风机的工作原理。

当涉及当前社会热点问题,如雾霾和新冠疫情的问题,学生自发探究的意识较高,大部分学生会选择了解雾霾的成因以及新冠病毒传染率高的原因,这点说明学生自主探究的意识与社会、文化环境有很大影响。

4.升学压力是影响青少年科学探究兴趣的主要因素。

通过调查,学生在课堂上希望教师更多地讲解科技知识而缺乏自主关注;当涉及课后作业时,大部分学生希望布置一些精炼的、能提升课业成绩的习题,对教师布置的相关知识应用小课题兴致不浓。这个现象说明,青少年具有很强的探究兴趣和热情,但因时间精力有限,在升学压力的背景下,学生会更多地选择“短平快”高效提升考试分数的模式。??

二、校企联合实施科技教育的探索与实践

基于上述分析,我们认为有效开展科技教育需要解决两个核心问题:一方面,整合校内外资源,以便解决目前校内知识偏向理论,校外科技资源闲置的问题。另一方面,考虑到教育的主体是学生,应使科技教育内容与课标教材接近。这样,学生既学以致用,又力所能及。

(一)目标

构建以学校科技教育课程建设为载体,围绕发掘校内科技教育要素、整合校外企业资源,在实践的基础上,建立学校与企业联合的科技教育模式。

(二)理论基础

1.建构主义理论。

根据建构主义理论,知识的学习是在学生与外在环境相互作用的过程中发生的。

2.奥苏贝尔有意义学习理论。

奥苏贝尔有意义学习理论,强调学习材料的选择与学习效果有很大的关系。首先学习材料要与学生原来的背景知识相联系,如果是全新的,则需要教师提供与新情境相关联的知识储备,以便更好地展开有意义学习。

(三)校企联合实施科技教育的实践探索

1.科学精神贯穿科技教育主线。

经开三中除了开设正常学科以外,又开设了“經沥”大讲堂,定期邀请周边企业专家、技术人员或其他各界知名人士分享科学精神、创业精神、劳动精神。我们也会不定期带学生到周边企业感受企业文化、企业精神。如在培养学生迎难而上的科学精神时,学校还组织学生前往西安兵器基地科技融合创新中心参观并聆听“吴运铎与兵工精神”“平凡岗位非凡成绩”等报告。

2.充分利用身边资源,开展主题性探究活动。

课题组充分利用身边的资源开展科普教育,如以校园植物为载体开展“三中植物知多少”科普活动,以选修课的形式引导学生探究植物的特点、生长习性以及背后的文化元素;“铭牌上的科学”活动中,学生搜集身边家用小电器铭牌或服饰、食品等包装袋(说明书),在教师的指导下,科学解读参数,理解使用说明,培养学生科学、理性分析问题的能力;每年科技节,学校都会组织学生开展科技小制作活动。

3.发挥地域优势,校企联合实施科技教育。

经开三中地处西安经济技术开发区泾渭工业园,周边企业较多,为校企联合开展科技教育提供了重要的资源保障。目前,我校已与西安兵器基地、陕汽集团、合容电气、西部超导材料、陕西鼎力模型等多个企业建立合作关系。通过实践探索,我们分别从企业文化、企业技术、企业产品及应用、产品参数、企业角色等开展特色科技教育活动,形成了科学素养有目标、课程建设有抓手、校本教材有实施、“二三课堂”有开展、教师引领有方向、学生主体有实践的科技教育新模式。

4.科技活动成果推广,线上、线下并行推进。

课题组开展的科技教育活动,在专业教师及企业专家指导下进行,并适时向全校师生推广。推广方式除了传统的展板、报告、讲解等方式,我们还将作品以文字、图片及视频的方式上传到学校门户网站或生成对应的二维码公布,以便感兴趣的学生深入了解。也能帮助参观校园的社会人士了解相关科普知识。

三、校企联合科技教育模式的建立

我校紧扣科技素养核心概念的内涵,结合学校区域优势构建了以教师引导为主、校企资源整合、实践活动开展、校本教材形成的具有本校特色的科技教育模式。

(一)教师引导

学校设置科技辅导员,主要由学校物理、化学、生物、通用技术等学科教师组成。在课堂上,任课教师要努力达成课标要求的目标,此为第一课堂。在课外实践活动中,科技辅导员要先于学生了解项目涉及的专业知识以及学生可能遇到的困难,以便帮助学生克服理论知识欠缺所带来的问题。做到理论先行,这是后续科技教育实施的基础。

(二)校企联合

我校地处工业园区,有独特的地域优势,结合课本所学和学生现状,联合学校周边的企业和科研机构,由任课教师提出设想、建议和要求,学校组织校内教师研讨、论证,要考虑到:(1)学生知识储备与企业特点。(2)人员和规模。若人员分组,还要考虑学生的兴趣特长、以后的专业选择倾向,通常学生先自愿报名,任课教师及班主任协调。(3)安全有保障,包括交通及参观实践全程。(4)成本最小,收获最大,尤其是时间成本。(5)学校拿出切实可行初案,并与企业沟通,最终确定方案。

(三)活动实践

在课外实践活动中,我校充分利用学校和社会资源,校内侧重于开发“科学在身边”为主题的科技实践活动,课外充分发挥企业资源,教师带领学生或参观学习,或聆听企业专家报告,或进行综合实践等。之后及时总结,肯定优点并及时反馈给学生和企业,此为“第三课堂”。整合这些资源,编制校本教材并开设校本课程,此为“第二课堂”。

(四)教材开发

努力践行科技教育,校企合作,学用结合,课内课外结合,我校部分教师开发了有关科学教育的校本教材,已成为国家教材的有效补充。学校据此还开设了一批选修课,有教材、有课表、有计划。因此,我们的收获是多方面的。如已开发的校本教材有:《三中植物志》《三中蔬菜植物种植园》《汽车检测与维修》《铭牌上的科学知识》《趣味化学》《物理趣味实验探秘》《与达尔文同行》《地理风暴》等八本校本教材。

以科技教育为核心,以课堂教育为切入点,以校企合作为平台,以课程开发与形成校本教材为收尾,此成为科技教育一个周期的升华!这样,就有两个循环,一个是我们的科技教育模式的四个部分,出发于课堂又回归于课堂,形成闭合循环;另一个是陕西省教育厅提出的“三个课堂”,在我们的科技教育实践中,“三个课堂”有机结合,形成又一个闭合循环。

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从而,不断增强青少年科技素养,提升综合实践活动水平,形成教师引导、校企联合、活动实践、教材开发相结合的科技教育模式。

四、校企联合科技教育的研究成果

我校形成了基于项目式学习的校企联合科技教育模式,该模式坚持校企合作,协同育人。项目主题以科技教育为主线,企业资源为依托,科技教育注重过程,项目实施有办法。

我校在科技活动“以学生为主体,教师先行”思想的指导下,将理综、通用技术、信息技术学科的教师组建成科技活动辅导员,多学科融合,积累资料,开设了多门选修课,最终形成了八本校本教材,学生积极参与。活动期间,学校编制完成学生研究性学习手册六册。在两届科技节活动中,学生的参与面广,作品中的科技元素逐渐增多,如红外线测距仪、全地形半自动校园侦查车、户外探险急救眼镜、全息投影仪等。其中全地形半自动校园侦查车荣获市级青少年机器人竞赛二等奖。

作者单位   西安市经开第三中学

责任编辑:张言