基于納米科技課程建設(shè)的學(xué)校創(chuàng)新發(fā)展路徑

孫建友　吳蘭蘭

摘要：近年來，隨著國家對(duì)納米科技創(chuàng)新人才需求的不斷增強(qiáng)，納米科技教育在中小學(xué)受到國家相關(guān)教育部門的重視。我校以納米科技課程為抓手，注重頂層設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)多元整合，突出教學(xué)改革，開發(fā)豐富而有特色的課程資源，科學(xué)化建構(gòu)教學(xué)模型，制度化推進(jìn)課程實(shí)施，多樣化拓展實(shí)踐路徑，探索出一條提高學(xué)生科學(xué)創(chuàng)新素養(yǎng)的獨(dú)特之路。

關(guān)鍵詞：納米科技;課程基地;學(xué)校發(fā)展

蘇州工業(yè)園區(qū)獨(dú)墅湖學(xué)校（以下簡稱我校）自建校之初就確立了構(gòu)建中小學(xué)納米科技課程，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)創(chuàng)新素養(yǎng)的課程建設(shè)路徑。經(jīng)過五年多的實(shí)踐，學(xué)校納米科技課程建設(shè)取得了長足進(jìn)展，初步達(dá)成了課程建設(shè)預(yù)期目標(biāo)，正成為學(xué)校創(chuàng)新發(fā)展的強(qiáng)勁動(dòng)力。

一、納米科技課程建設(shè)是學(xué)?？缭绞桨l(fā)展的重要機(jī)遇

（一）創(chuàng)新人才培養(yǎng)的迫切需求

培養(yǎng)未來創(chuàng)新人才是國家教育發(fā)展戰(zhàn)略的核心問題， 在全球化快速發(fā)展、人才競爭日益激烈的今天，世界各國對(duì)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)尤為重視。近年來，學(xué)校所處的蘇州工業(yè)園區(qū)完成了從載體功能建設(shè)向創(chuàng)新主體培育的轉(zhuǎn)型，在全國范圍內(nèi)率先成為“亮點(diǎn)培育、扶持引導(dǎo)、科技人才”三大聚焦的科技創(chuàng)新“新硅谷”，以及高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)集群效應(yīng)突出的科技示范區(qū)。其中，園區(qū)納米技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值逐年上升，增幅迅猛，園區(qū)成為全球納米領(lǐng)域具有代表性的八大產(chǎn)業(yè)區(qū)域之一。納米技術(shù)這一項(xiàng)新工業(yè)革命的主導(dǎo)技術(shù)正越來越突顯其產(chǎn)值優(yōu)勢(shì)，而該領(lǐng)域的創(chuàng)新型人才在不久的將來勢(shì)必有著極大的需求量和廣闊的發(fā)展空間。

（二）中小學(xué)納米科技教育的薄弱和欠缺

隨著納米科技的飛速發(fā)展和世界各國納米科技教育的興起，我國納米科技教育在中小學(xué)受到國家相關(guān)教育部門的重視，教育部將“中學(xué)納米科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室”列入課題進(jìn)行研究，并作為提高中學(xué)理科教學(xué)手段的重要途徑。然而，納米科技教育在我國中小學(xué)教育中幾乎是空白，目前國內(nèi)擁有納米科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的學(xué)校占比極少，少數(shù)學(xué)校嘗試開展納米科技相關(guān)的社團(tuán)或研究性學(xué)習(xí)，但呈現(xiàn)零散化、個(gè)別化、隨意化的現(xiàn)狀，還沒有一套成熟的教育課程體系。國家對(duì)納米創(chuàng)新人才培養(yǎng)的渴求與中小學(xué)納米科技教育的現(xiàn)狀之間形成了突出矛盾，需要學(xué)校管理者給予足夠重視。

（三）學(xué)校文化和特色發(fā)展的重要抓手

我校以納米科技課程建設(shè)為抓手，將納米科技與小學(xué)科學(xué)、初中生物、物理、化學(xué)等學(xué)科有機(jī)融合，開設(shè)適合的探究課程，提高學(xué)生運(yùn)用先進(jìn)納米觀測(cè)儀器開展實(shí)驗(yàn)研究的能力。同時(shí)，學(xué)校營造了濃郁的納米科技探究文化氛圍，為學(xué)生提供浸潤式學(xué)習(xí)環(huán)境，著力培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)意識(shí)和創(chuàng)新精神。課程的開發(fā)與實(shí)施提高了教師教育教學(xué)改革的能力和意識(shí)，提升了教師開拓創(chuàng)新、不斷進(jìn)取的品質(zhì)和素養(yǎng)，促進(jìn)了學(xué)校的特色發(fā)展和品牌形成。

（四）區(qū)位優(yōu)勢(shì)和社會(huì)資源的必然選擇

我校地處蘇州工業(yè)園區(qū)科教創(chuàng)新區(qū)，區(qū)域內(nèi)有三百余家納米科研單位和生產(chǎn)企業(yè)。學(xué)校與包括中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所在內(nèi)的多家單位建立了共建合作關(guān)系，后者成為學(xué)校開展納米科技教育的實(shí)訓(xùn)基地，他們中的多位納米科研專家成為學(xué)校特聘指導(dǎo)教師，對(duì)學(xué)校的課程建設(shè)、學(xué)生活動(dòng)進(jìn)行指導(dǎo)。

學(xué)校在熱心企業(yè)的幫助下，建設(shè)了納米科技長廊和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室。同時(shí)，很多在校學(xué)生的家長就職于周邊納米科研院所，他們能為課程的開發(fā)提供便利條件和技術(shù)指導(dǎo)，如組織學(xué)生參觀納米科研單位，走進(jìn)學(xué)校作納米科普講座，提供部分納米實(shí)驗(yàn)器材、對(duì)納米科技課程的開發(fā)和實(shí)施提出建設(shè)性意見和建議等。這些資源為我校納米科技課程的有效實(shí)施提供了優(yōu)越條件。

二、構(gòu)建立體化課程體系是課程建設(shè)的關(guān)鍵舉措

納米科技是一門高精尖的前沿科技，如何讓尖端科技落地生根，走進(jìn)學(xué)生的心靈深處？學(xué)校將課程實(shí)施的內(nèi)容、保障和路徑作為三大建設(shè)重點(diǎn)，并細(xì)分為8個(gè)具體項(xiàng)目，如建設(shè)納米科技特色教育環(huán)境、打造納米科技互動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)、開發(fā)納米科技校本教材等，努力為學(xué)生搭建立體化、全方位的學(xué)習(xí)平臺(tái)，開辟自主探究和實(shí)踐創(chuàng)新的新路徑。

（一）開發(fā)豐富而有特色的課程資源

1.實(shí)現(xiàn)學(xué)科融合，優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)

我校對(duì)納米科技知識(shí)與國家課程中的小學(xué)學(xué)科，初中生物、物理和化學(xué)學(xué)科相整合，認(rèn)真鉆研教材，深入挖掘本學(xué)科通用教材中與納米科技相關(guān)知識(shí)的結(jié)合點(diǎn)，作為學(xué)科教學(xué)的補(bǔ)充和延伸，使納米科技課程與國家課程緊密結(jié)合起來，開發(fā)納米科技主題單元研究項(xiàng)目，形成納米科技課程體系。學(xué)生在國家課程的基礎(chǔ)上進(jìn)一步去學(xué)習(xí)納米科技課程，了解納米科技的基本知識(shí)和原理，學(xué)會(huì)觀察實(shí)驗(yàn)、操作顯微鏡、主動(dòng)參與項(xiàng)目研究過程，掌握一般科學(xué)研究方法，嘗試開展科學(xué)技術(shù)應(yīng)用研究，最終達(dá)到提升全體學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的目的。

2.構(gòu)建物態(tài)文化，活化課程載體

一是主題化打造校園文化。學(xué)校營造了以納米科技特色為主題的校園文化，包括1條長約100米的納米科技長廊、1個(gè)納米產(chǎn)品展示區(qū)、2臺(tái)納米展示臺(tái)、2塊納米觸控黑板，圖書館里設(shè)有納米科技相關(guān)的圖書專柜。學(xué)校建設(shè)了1間相當(dāng)于科研院所和大學(xué)實(shí)驗(yàn)室同等水平的納米創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，配備了掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡，它們的分辨率達(dá)到納米級(jí)，而且是超微一體化設(shè)計(jì)，是目前世界上最小、最先進(jìn)的納米教學(xué)儀器。優(yōu)越的教學(xué)環(huán)境、先進(jìn)的教學(xué)設(shè)備、濃厚的教育氛圍，為學(xué)生提供了獨(dú)特的、世界領(lǐng)先的、與高科技接軌的學(xué)習(xí)環(huán)境。

二是多渠道開辟實(shí)踐基地。一方面，學(xué)校周邊多家共建合作單位成為校外實(shí)踐基地，學(xué)生不僅走進(jìn)他們的展廳參觀學(xué)習(xí)，還走進(jìn)生產(chǎn)車間和實(shí)踐平臺(tái)，親自操作儀器、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，親歷探究過程。另一方面，通過合作單位、社區(qū)的幫助，學(xué)生走進(jìn)更廣闊的納米“大舞臺(tái)”，如參加園區(qū)校企合作研討會(huì)，向企業(yè)家介紹中小學(xué)納米科技教育;走進(jìn)國際性納米技術(shù)博覽會(huì)，展示學(xué)校納米科技教育成果。同時(shí)，我們與其他學(xué)校結(jié)成課程建設(shè)共同體，開展校際交流研討，互上觀摩課、共享實(shí)驗(yàn)室等，拓寬學(xué)生學(xué)習(xí)和實(shí)踐的路徑。

3.編寫校本教材，彰顯課程合力

學(xué)校納米科技課程組和校外合作專家組成編寫團(tuán)隊(duì)，充分挖掘納米科技在國家課程中的滲透點(diǎn)，梳理知識(shí)體系，拓展生活應(yīng)用，從中選取對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)提升最具促進(jìn)作用的內(nèi)容，歷時(shí)5年編寫并出版了《小納米，大未來》校本教材，成為國內(nèi)第一套中小學(xué)納米科技特色教育教材，對(duì)全國中小學(xué)納米科技教育的普及起到了積極地示范推動(dòng)作用。教材涵蓋了科普入門、觀察實(shí)證、原理探知、科學(xué)探究和拓展實(shí)訓(xùn)等五大類別的內(nèi)容，遵循了主體性、學(xué)科性、系統(tǒng)性、創(chuàng)新性等原則。編寫團(tuán)隊(duì)特別重視納米科技與國家課程的有機(jī)融合，重視用學(xué)科知識(shí)解讀納米科技現(xiàn)象和原理，以納米科技相關(guān)知識(shí)和技能豐富學(xué)科教學(xué)。如《探究“蓮葉效應(yīng)”》《解密疏水性》等滲透了生物學(xué)科中“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的生命觀念，《奇妙的光束》《隱形飛機(jī)的秘密》等需要學(xué)生運(yùn)用物理中的光學(xué)原理解釋納米科技的現(xiàn)象與應(yīng)用，《小頭發(fā)，大奧秘》《打破雞蛋問到底》等則引導(dǎo)學(xué)生在對(duì)納米現(xiàn)象的探究中解開生活中的化學(xué)奧秘。通過納米科技的串聯(lián)，打通了初中生物、物理、化學(xué)學(xué)科的界限，形成課程合力。

（二）探索科學(xué)化、制度化的實(shí)施路徑

1.科學(xué)化建構(gòu)教學(xué)模型

學(xué)校對(duì)納米科技課程體系進(jìn)行了頂層規(guī)劃，搭建了適切的實(shí)施模型，并確定了納米科技教學(xué)內(nèi)容在不同年段的設(shè)置：小學(xué)低年段以納米科普教育為主，側(cè)重感知體驗(yàn);小學(xué)高年段與科學(xué)學(xué)科相融合，側(cè)重知識(shí)傳授與動(dòng)手實(shí)驗(yàn);初中低年段與生物學(xué)科相融合，側(cè)重納米觀測(cè)儀器的使用和納米結(jié)構(gòu)表征的認(rèn)知;初中高年段與物理、化學(xué)學(xué)科相融合，側(cè)重現(xiàn)象背后原理的探究和對(duì)知識(shí)應(yīng)用的研究。

2.制度化推進(jìn)課程實(shí)施

學(xué)校把每周1節(jié)的納米科技校本課程排入正式課表，組建納米科技課程教研組，指派科學(xué)、生物、物理、化學(xué)學(xué)科的骨干教師擔(dān)任任課教師，由分管副校長擔(dān)任組長，教研組接受教務(wù)處和科研處的統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)，按照學(xué)校要求定時(shí)定點(diǎn)開展集體備課研討活動(dòng)，接受“七認(rèn)真”常規(guī)檢查。教師每學(xué)期組織學(xué)生開展學(xué)科競賽活動(dòng)，關(guān)注學(xué)生過程性評(píng)價(jià)，學(xué)生的納米科技課程成績計(jì)入學(xué)籍冊(cè)。這些制度化的細(xì)化要求確保了課程開展的實(shí)效。

3.多樣化拓展實(shí)踐路徑

僅有課堂教學(xué)不足以使學(xué)生深入掌握納米科技的內(nèi)涵和應(yīng)用，更無法提高他們的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維。學(xué)校為學(xué)生打開課程實(shí)施的大門，將“納米小課堂”搬上“國際大舞臺(tái)”，讓他們?cè)趯?shí)踐活動(dòng)中觀察、感知和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)納米科技課程的“活態(tài)”育人價(jià)值。

一是組織形式多樣的“納米周”活動(dòng)。在一年一度的“樂創(chuàng)節(jié)”活動(dòng)期間，學(xué)校精心組織策劃內(nèi)容豐富、充滿創(chuàng)意的“納米周”活動(dòng)，組織學(xué)生走出校園，到合作單位的展廳、實(shí)踐平臺(tái)參觀實(shí)訓(xùn);聘請(qǐng)專家走進(jìn)學(xué)校，為學(xué)生開展納米科普講座;連續(xù)五年組織學(xué)生參加中國國際納米技術(shù)與產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)，納博會(huì)上學(xué)校設(shè)有專門的展臺(tái)，學(xué)生在展會(huì)上向來賓介紹學(xué)校納米科技教育方面的成果;舉辦納米科技教育研討交流活動(dòng)，邀請(qǐng)國內(nèi)外專家、教師來校介紹經(jīng)驗(yàn)、展示教學(xué);組織納米創(chuàng)新大賽，鼓勵(lì)學(xué)生將所學(xué)、所思物化成創(chuàng)意點(diǎn)子、模型展品、創(chuàng)新論文等。

二是編演生動(dòng)有趣的納米“繪本劇”。學(xué)校組織一二年級(jí)師生編演了《鉆進(jìn)豬八戒肚子里的納米小豆豆》《豬八戒勇闖火云洞》《納米西游之三打白骨精》三部繪本劇，將深?yuàn)W的納米知識(shí)融入引人入勝的名著《西游記》的經(jīng)典情節(jié)中，受到學(xué)生的喜愛和社會(huì)的好評(píng)。三部繪本劇不僅獲得多個(gè)市區(qū)級(jí)繪本劇大獎(jiǎng)，還在2017年第四屆上海國際科普產(chǎn)品博覽會(huì)的現(xiàn)場(chǎng)展播，吸引了參觀者的眼球。

三是開展扎實(shí)有效的社團(tuán)活動(dòng)。指導(dǎo)學(xué)生自主成立納米社團(tuán)，支持他們經(jīng)常性地開展市場(chǎng)調(diào)研、科學(xué)探究和交流研討等活動(dòng)，在激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新潛能的同時(shí)，又通過學(xué)生的自主探究不斷拓展新的課程內(nèi)容。社團(tuán)成員在走訪、調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，目前市面上出現(xiàn)了許多種納米產(chǎn)品，如納米牙刷、納米海綿、納米洗手液、納米棉襪等，它們往往被標(biāo)明具有獨(dú)特的功能。社團(tuán)成員對(duì)納米產(chǎn)品特殊的功效產(chǎn)生了濃厚的興趣，通過查閱資料、采訪專家、小組研討等，確定了研究的內(nèi)容，制定了探究的方法和思路，在教師的指導(dǎo)下開展了實(shí)驗(yàn)探究，并根據(jù)結(jié)果提出了“關(guān)于納米產(chǎn)品及其功效的研究報(bào)告”。通過這一探索過程，他們更好地體驗(yàn)了科學(xué)探究的過程，形成了不盲從、不輕信的科學(xué)品質(zhì)。

三、促進(jìn)師生、學(xué)校持續(xù)發(fā)展是課程建設(shè)的突出成效

（一）促進(jìn)了學(xué)生的自主、全面發(fā)展

在納米科技課程學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)生除了掌握本學(xué)科知識(shí)之外，還能了解和接觸更多國際前沿科技，關(guān)注科技發(fā)展動(dòng)態(tài)。在納米科技探究實(shí)驗(yàn)室中，學(xué)生有機(jī)會(huì)接觸、學(xué)習(xí)和使用世界最為先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)儀器，提高實(shí)驗(yàn)操作能力。

在主題單元探究過程中，學(xué)生的學(xué)習(xí)方式得以變革。整合學(xué)科知識(shí)的全新納米科技探究項(xiàng)目均由學(xué)生自主提出實(shí)驗(yàn)假設(shè)，擬定實(shí)驗(yàn)方案，以小組合作形式展開實(shí)驗(yàn)研究，親歷科學(xué)研究活動(dòng)，從而掌握科學(xué)研究的一般方法。

在合作探究共同創(chuàng)造的過程中，學(xué)生學(xué)會(huì)傾聽他人意見、樂于接受他人建議，學(xué)會(huì)謙虛、友好地與人相處，從而逐步形成科技創(chuàng)新人才所必須具備的科學(xué)意識(shí)、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。學(xué)生社團(tuán)“獨(dú)墅納米社”獲蘇州市初中生“十佳社團(tuán)”稱號(hào)及江蘇省“優(yōu)秀紅領(lǐng)巾小社團(tuán)”稱號(hào)。社員作品《走進(jìn)納米世界》獲2018年中國國際科普大賽三等獎(jiǎng)，是為數(shù)不多的初中生獲獎(jiǎng)?wù)?，也是獲獎(jiǎng)作品中唯一一個(gè)介紹納米科技主題的作品。

（二）助推了教師的自覺、持續(xù)發(fā)展

學(xué)校通過多種途徑和方式，提高教師對(duì)納米科技課程的認(rèn)同感，鼓勵(lì)教師積極投入到課程開發(fā)建設(shè)中。學(xué)校納米課程開發(fā)團(tuán)隊(duì)從對(duì)課程的陌生、迷茫，到積極地去探究、發(fā)掘;從被動(dòng)接受教學(xué)任務(wù)到主動(dòng)適應(yīng)新的教學(xué)崗位，在全程參與課程教學(xué)、教材編寫、指導(dǎo)研究性學(xué)習(xí)和社會(huì)實(shí)踐中，教師的知識(shí)和視野不斷拓寬，課程改革的意識(shí)和能力不斷增強(qiáng)，課程開發(fā)的執(zhí)行力得到充分展現(xiàn)。例如：課程開發(fā)團(tuán)隊(duì)中的兩名教師根據(jù)教學(xué)實(shí)踐成功申報(bào)了納米科技課程主題的省級(jí)規(guī)劃課題，多名教師將研究成果撰寫成論文并正式發(fā)表;依托學(xué)校納米科技課程的影響力開設(shè)了省、市級(jí)公開課十余節(jié)，課程主要負(fù)責(zé)人獲得省教學(xué)成果獎(jiǎng)，這些都大大提升了相關(guān)教師的學(xué)科專業(yè)素養(yǎng)、教科研能力和實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力。近兩年，組內(nèi)3位教師獲評(píng)為市區(qū)級(jí)學(xué)科帶頭人，2位獲評(píng)蘇州市優(yōu)秀指導(dǎo)教師。納米科技課程建設(shè)及課題研究正不斷吸引學(xué)校教學(xué)骨干和青年教師加入到課程開發(fā)和課程改革的行列中，并對(duì)學(xué)校其他科技特色課程如人工智能、機(jī)器人等課程建設(shè)產(chǎn)生了積極的示范效應(yīng)。

（三）實(shí)現(xiàn)了學(xué)校的內(nèi)涵、特色發(fā)展

學(xué)校納米科技課程建設(shè)是一項(xiàng)綜合的、立體的內(nèi)涵建設(shè)項(xiàng)目，隨著課程的深入推進(jìn)，納米科技教育已經(jīng)深入學(xué)校的環(huán)境文化和課程文化。納米創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室、納米科技長廊等使校園環(huán)境更加富含科技元素，以納米科技為立足點(diǎn)，輻射帶動(dòng)本校其他科技課程乃至區(qū)域內(nèi)外課程改革，使得學(xué)校的管理理念更為多元、包容。

在一系列納米科技教學(xué)評(píng)比、展示活動(dòng)中，學(xué)校課堂改革煥發(fā)出勃勃生機(jī)，教師素養(yǎng)在實(shí)踐探索的主動(dòng)發(fā)展過程中不斷提升，校企合作開發(fā)課程的成功經(jīng)驗(yàn)為學(xué)校發(fā)展帶來了新的增長點(diǎn)。學(xué)?！蔼?dú)樹一幟”的辦學(xué)愿景在納米科技課程中得以充分展現(xiàn)?？偠灾?，納米科技課程建設(shè)在推動(dòng)學(xué)校課程改革的同時(shí)，優(yōu)化了校園物態(tài)環(huán)境，豐富了文化內(nèi)涵，實(shí)現(xiàn)了學(xué)校的特色發(fā)展和品牌形成。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁大偉.加強(qiáng)中小學(xué)綜合實(shí)踐基地科技課程建設(shè)與探索[J].中國校外教育，2019（07）.

[2]葉天萍.在信息科技課程中培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力[J].中小學(xué)信息技術(shù)教育，2009（Z1）.

（責(zé)任編輯：趙春艷）