《天山二中 "好问题" 教育实践:从发现质疑到创新创造的科学素养培育范式》

2025-06-25每日科技网

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  一、问题驱动的科学启蒙:教育实践的核心理念

  在长宁区天山第二中学的劳动基地,一组由学生设计的可降解环保育苗盆正在菜园里发挥作用。这些融合 PLA 可降解材料与鸡蛋壳粉末的创新产品,源于学生姜晨熙对 "废弃塑料育苗盆污染" 的观察与质疑。这一场景正是该校持续多年的 "提出你的好问题" 活动的缩影 —— 通过唤醒问题意识、搭建探究平台、整合学科资源,构建起从科学启蒙到创新实践的完整培育链条。

  作为上海市第二轮公办初中 "强校工程" 实验校,天山二中的实践打破了 "灌输式" 科学教育的局限。数据显示,参与该活动的学生中,92% 的人能独立完成从问题提出到方案验证的探究过程,较传统教学模式提升 47 个百分点。长宁区教育局调研指出,这种以问题为导向的科学教育模式,正成为区域 "家门口的好学校" 建设的特色样本。

  二、问题意识培养的三维路径:从观察到创新

  1. 生活场景中的问题发现

  

问题来源场景 典型问题案例 学科融合方向
劳动实践 "如何改良育苗盆的环保性能" 化学(材料特性)+ 生物(植物生长)
校园生活 "智能书桌的设计与实现" 物理(传感器原理)+ 信息技术
自然现象 "鸵鸟不会飞的进化机制" 生物(进化论)+ 地理(生态适应)
科技前沿 "AI 发展对人类的影响评估" 信息技术 + 哲学(伦理思考)

 

  2. "提出 - 探究 - 验证" 的闭环训练

  姜晨熙的环保育苗盆研发过程呈现标准探究范式:

  问题定义:发现塑料育苗盆丢弃问题,类比 PLA 可降解吸管提出猜想;

  方案设计:尝试 PLA 颗粒直接成型、PLA 粉末与鸡蛋壳混合等 5 种配方;

  实验验证:制作 20 余个样品,测试透水性、承重性等 12 项指标;

  成果转化:在校园菜园实际应用,形成《可降解育苗盆研发报告》。

  这种训练使学生掌握 "观察 - 质疑 - 验证" 的科学思维方法,该校学生在近三年上海市青少年科技创新大赛中获市级奖项 23 项,其中 80% 的项目源于日常生活中的问题发现。

  三、科学探究的场景创新:从实验秀到课程群

  1. "魔力实验秀" 的沉浸式教学

  由校长施雯与科技辅导员何雯洁领衔的教师团队,将理化实验转化为舞台表演:

  静电实验:任伟民老师通过摩擦起电让学生头顶碎纸 "跳舞",直观展示电荷原理;

  声波可视化:倪晓婷老师自建装置使声波 "现形",破解 "只闻其声不见其人" 的奥秘;

  光学错觉:梁晓成老师利用光的衍射原理呈现 "人体消失" 魔术,解释视觉欺骗机制。

  华东师范大学附属天山学校特级校长焦勤评价:"这种将抽象原理转化为可感知体验的教学,使科学素养培育突破了课堂围墙。" 数据显示,参与实验秀的学生中,89% 的人表示 "对科学原理的理解更加深刻",实验设计能力测试平均分提升 35 分。

  2. 科技课程群的体系化构建

  学校构建 "基础 - 拓展 - 创新" 三级课程体系:

  基础层:人工智能、电子电路等知识性课程,覆盖 学生;

  拓展层:芳香化学、智能科创等实践课程,参与率达 78%;

  创新层:跨学科项目化学习,如 "植物香囊对睡眠质量的影响" 研究,涉及生物、化学、心理等多学科知识。

  在 "芳香校园" 项目中,学生通过手环监测数据和睡眠质量量表,验证了植物香囊对睡眠的改善作用,该项目获上海市青少年科学创新实践大赛金奖。

  四、科学教育的生态构建:从学校到社会

  1. "双减" 背景下的科学教育加法

  作为 "强校工程" 实验校,天山二中通过三方面落实科学教育:

  课后服务科技类课程占比达 35%,人工智能、3D 打印等课程供不应求;

  作业改革:设计 "营养午餐优化" 等开放性作业,融合生物、数学、营养学知识;

  评价创新:将探究能力纳入学生综合素质评价,权重达 20%。

  2. 家校社协同的支持系统

  高校资源:与华东师范大学合作开发 "科学探究方法" 培训课程,教师年均接受 40 小时专业培训;

  企业合作:引入科技公司的 VR 实验设备,建设 "元宇宙科学实验室";

  家庭联动:开展 "家庭科学日" 活动,指导家长参与孩子的探究项目,某家长协助孩子完成的 "厨房垃圾降解" 项目获区级奖项。

  五、教育实践的深层价值:从知识到素养的跃迁

  1. 科学素养提升的量化证据

  

评估维度 实施前数据 实施后数据 提升幅度
问题提出能力 人均 0.8 个 / 学期 人均 3.2 个 / 学期 300%
实验设计完整性 41% 达到规范标准 89% 达到规范标准 117%
跨学科应用能力 23% 能综合 2 门以上学科 76% 能综合 2 门以上学科 230%
科学表达水平 35% 能完整呈现探究过程 91% 能完整呈现探究过程 160%

 

  2. 教育理念的创新突破

  校长施雯指出:"科学教育的本质是培养思维而非灌输知识。当学生能从 ' 为什么鸵鸟不会飞 ' 的好奇,发展到设计 ' 智能书桌 ' 的创新,科学的种子就已生根发芽。" 这种教育理念的实践,使天山二中从普通公办初中成长为区域科学教育特色校,其经验正通过天山初中教育集团向 12 所成员校辐射推广。

  结语:让每个 "好问题" 都成为科学探索的起点

  从姜晨熙的环保育苗盆到 "魔力实验秀" 的震撼瞬间,天山二中的实践证明:科学教育不需要高深的实验室,而是需要唤醒好奇心的土壤。当学校鼓励学生对生活现象发问,当教师将抽象原理转化为可触摸的体验,当课程体系支持从质疑到创造的完整探究,科学素养的培育就不再是空洞的口号,而成为真实发生的教育过程。

  在建设科技强国的征程中,基础教育阶段的科学启蒙至关重要。天山二中的 "好问题" 教育范式表明:只要给孩子一双发现问题的眼睛、一个探究实践的舞台、一套支持创新的体系,每个平凡的校园都能成为孕育科学梦想的摇篮,每个普通的孩子都可能成为未来的创新人才。

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