星空探學 群木成森

「我看到了用來訓練航天員超重耐力及在超重條件下操控飛船能力的裝置——亞洲最大的離心機，它那8米長的手臂引人注目，為什麼要設計這麼長呢？很快我就明白了，要想獲得6-8g的加速度，轉速不變的情況下就要增大旋轉的半徑。我們剛剛學的物理知識，竟用在如此尖端的科技上……」北京一零一中學高一年級李一鳴同學在參觀航天城後感慨道。

像這樣走出書本、走出校園的課堂在北京一零一中學還有很多，學校從學生多元發展和個性化需求的角度，建立起一套成熟的科技教育課程體系，為高中階段培養學生科技素養積累了豐富的經驗。日前，記者走進一零一中學，對該校富有特色的科技教育進行了探訪。

國家課程校本化，傳遞的不只是科技知識

國家課程是課堂教學的核心，科技教育不能脫離國家課程。北京一零一中學將國家課程與校本課程深度融合，把豐富的國家課程資源校本化、教學方式個性化，讓國家課程發揮綜合育人的功能。

比如，物理組的教師將人教社物理教材中「航天」主題的內容：必修1中的「超重與失重」、必修2中的「萬有引力與航天」、選修3—5中的「反衝運動火箭」等進行整合，將教室搬到中國航天員科研訓練中心，進行實地考察，現場講授。在這裡，學生們觸摸到返回艙實體、航天服，觀看了火箭發動機、月球車模型、失重訓練的「超級水槽」……

學校邀請北師大梁燦彬教授為高二年級做「相對論與星際穿越」的講座，將影片情節與相對論知識有機結合，不僅使大家對時間與空間有了全新的認識，了解了天體物理中的許多奇異現象，如黑洞、奇點、時空彎曲等，更鍛煉了學生以抽象思維思考問題的能力。在展示探月工程等主題時，老師們不失時機地將科技與社會聯結起來，讓學生看到科技應用的社會價值，增強學生的民族自豪感和自信心。

地理組的教師結合近兩年北京城市發展變化，為高一年級開發設計了人文地理實踐活動——「我的北京我的城」，圍繞地理學科核心素養，培養學生的觀察能力，運用所學的地理原理認識身邊地理現象。學生在考察過程中，了解了北京的城市文化、城市空間結構，通過地名、遺址追溯北京的歷史，認識城市空間功能區的變遷。地理組和天文社舉辦的一年一度的「中秋賞月」活動，更是人文知識與科技知識交融，猜謎語，吟詩詞，聽講座，觀測月球……

化學必修1中「元素化合物」的教學，在化學組老師那裡，變成了「菠菜補鐵是真的嗎？」這樣的問題探究。老師引導大家以探究實驗為手段，將鐵元素的定性檢測和定量測定相結合，用模型拆解了一個真實的、複雜的生活問題。再如，選修模塊中，化學反應速率和限度內容的教學，教材中主要是講理論，化學組的老師則以「我的工廠我做主」為任務將其校本化，讓學生化身工程師，以可燃冰的開發利用為情境，建立一個工廠，通過企業的選址情況，收集產品的生產原理、原料利用率、能耗、投資和成本核算等活動，關注化學反應過程中的反應方向、反應速率以及反應限度，通過資源的綜合利用，讓學生提高環保意識，認識合理開發資源的重要性。

「三層九類」科學課程體系，為創新人才奠基

新課程改革和學校特色發展要求學校構建適應學生髮展需求的制度文化。北京一零一中學試行「年級+書院」的經緯式教學管理模式——繼承以年級、班級為核心的橫向管理模式，同時建立縱向跨年級的學術一體化管理模式。學校創立了以「科學」「人文」「領軍」「國際」為主題的學森書院、圓明書院、六韜書院和國際書院，成立了課程開發中心，並由校長郭涵擔任總設計師、副校長熊永昌擔任總負責人。各學科骨幹教師和科研院所、高校專家組成導師團隊，負責書院課程的開發和實施，經過幾年的探索和實踐，逐步建構起書院主題課程群。

以「科技創新」為主題的學森書院搭建了「學術拓展」「個性實踐」「拔尖創新」三個層級九種類型的科學教育課程體系，學生每學期都可以自由選擇主題課程。這些課程給學生打開了一扇扇通往新知的大門。

科學前沿課程緊跟時代脈搏。在學森書院的科學主題學術拓展課程中有物理科技前沿、好玩的數學、激光加工與生活、奇幻電子世界、暢遊IT、網路與信息安全等課程，也有「海底總動員——海洋生態研究」項目組、基於「3D列印」的STEAM項目和生命科學探究、基於機器人的STEAM項目等項目組，以培養跨學科綜合人才為目標。

「當初我想，不就是組裝一個排爆機器人嘛，小時候在樂高課上就玩過，但是當我踏入教室時，面對擺在面前一堆山一樣的零件，無從下手。於是只好虛下心來，一步一步地按照老師的指導和自己的研究進行嘗試。當最終拼裝出一個功能完善的機器人，還是很有成就感的。」高一6班學生袁也說。

袁也說的就是基於機器人的STEAM項目中，「防爆排雷機器人」的設計拼裝。這個過程中涉及機械、電子、控制、計算機、網路、管理等多個學科，學生以團隊合作的形式，從一個個小元件焊接成電路板開始，到控制程序的設計，再到手機APP的設計，完全獨立完成機器人的構思、設計、實現和運作全過程。在這個過程中，學生跨學科解決實際問題的能力，以及創新意識、創造能力、科學探究和技術運用能力、團隊合作精神，都得到了鍛煉，學生獲得了一種基於核心素養的綜合成長。

大師領航課程開闊學生的視野。當今世界，新一輪科技革命蓄勢待發，如果能在現階段培養學生的科技興趣和開闊眼界，將對其未來的專業發展發揮積極影響。為此，學校聘請相關領域的專家，讓學生和科學家、學者、高新技術人才面對面交流，關注資源環境、生命科學、航天科技、互聯網及信息安全、高新技術等領域的最新進展，讓學生了解科學發展的趨勢和未來。這對學生開拓視野、選擇未來研究方向、樹立正確的人生觀和價值觀有著重要的領航作用。中科院、國家天文台、中國空間技術研究院等單位的專家都曾登上學校的講壇。

學術論壇和科普活動營造科學氛圍。在一零一中學，有一個博士講堂，主講者都是學校的高學歷青年教師。化學博士王昱甥的「舌尖上的食品添加劑」、生物學博士崔旭東的「探秘DNA」、地理學在讀博士金梓喬的「科學與工程」等，都曾引起強烈反響。物理學博士相新蕾還帶著學生拜訪了他的博士生導師、2012年國家科學技術最高獎獲得者、核物理學家謝家麟先生。謝先生殷切地囑託孩子們：「世界上那麼多美好的事物，要有自己的興趣愛好，選定方向還要耐得住寂寞。科學研究的道路上不會一帆風順，要有持之以恆的精神。」

學生們還有自己的「學生學術論壇」。他們把自己的研究成果向大家展示彙報，有的同學編寫了校本教材，在校內開設選修課，當起了小老師。物理節、科學嘉年華、中秋賞月、天文觀測、航天育種等活動，營造出濃厚的科學氛圍。

學科競賽激勵學生走上學術之路。學科競賽有助於培養學生學習的主動性，增強學習能力。學校組建了強大的學科競賽團隊，利用主課堂、選修課、書院課、周末競賽小組、夏令營等，分層次、分類型開展競賽輔導。錢學森理科實驗班的學生不負眾望，在全國高中數學、物理、化學、生物、信息學聯賽和國際天文奧林匹克競賽、國際數學邀請賽中屢獲佳績，很多學生進入高校後選擇了自己曾經的研究領域。2016年畢業的錢學森班陳肇盟和陳啟昭兄妹倆綜合成績名列前茅，在數學競賽中獲得數十個國內外大獎，一同被牛津大學錄取。

科學實踐活動激發學生科技創新熱情

這所學校的學生無疑是幸福的，學校有一套中學與大學、科研機構有機銜接、體系開放的聯合培養機制，這使得學生有機會走進高校和科研院所的實驗室，接觸高端的實驗器材，在導師指導下完成小型科研創新項目。

外出科學考察。學校與中科院京區科協合作，利用中科院在全國各地的研究所及其野外台站的資源，精心規劃每一條科考線路的活動和課程內容。2010年1月以來先後組織學生在雲南、內蒙古、吉林、山東、安徽等地舉行了動物學、植物學、地質學、天文學、物理學等不同主題的科學考察活動。同學們穿越雨林，遠足野炊，露營沙漠，採摘收集植物，製作生物標本，了解少數民族風情，與科學家一起做小課題研究和社會調查等活動，以生態學的視角審視人類與自然環境的關係。

搭建高端課題研修平台。學校通過青少年科技後備人才計劃、翱翔計劃、英才計劃等活動途徑，和中科院各科研院所、北京大學、北京郵電大學、北京交大等高校合作，選拔對科學有濃厚興趣、學有餘力的學生走進國家重點實驗室，讓他們在專家和本校導師的指導下做創新課題研究。在管理方面，學校採取「寬嚴結合」的方式，「嚴」是指開題答辯、中期彙報、結題答辯和科研方法講座需要師生「面對面」，甚至需要「手把手」；「寬」是指平時的指導可以利用微信、電話等方式聯絡，建立了指導老師和學生的微信群，要求每周學生上傳一次活動記錄，導師上傳一次指導記錄，及時了解和督促每個課題組的進展情況。指導老師們驚訝地發現，一些研究生階段才具備的優秀科研素質已經在他們身上體現出來。

打造品牌科技項目。學校生命科學探究活動已有20多年的歷史，湧現出馬麗霞、夏煥春等一批優秀的科技輔導員，在天文、小行星搜尋、信息學奧賽、航模、模擬飛行等科學探究活動中取得不凡成績。6年來，錢學森理科實驗班的學生在各類國際科學比賽中，有20人獲得全國青少年科技創新大賽一等獎，11名學生榮獲北京市科技創新市長獎，是獲此獎項最多的學校之一。

星空探學、群木成森，小星光能匯成浩瀚宇宙，小樹苗能育成廣袤森林。一個個課題研修走過來，一個個科創項目做下來，學生們受到熏陶和感染，對科學研究有了深入的認識，也慢慢形成了對科學前沿敏銳的洞察力。高端研修平台的搭建使這些有著強烈求知慾和創新能力的學生潛力發揮到最大，並為未來走上科學研究道路奠定基礎。正如第35屆北京市科創大賽一等獎獲得者馮藝菲寫道：「在我確定自己想要搞科研後，我知道做研究會花費很多的時間，但我的熱愛使我面對困難時甘之如飴。」

《中國教育報》2017年10月11日第9版

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