在科技教育中为中学生科研创新培根铸魂

作者:高凯 李锐

科学与技术始终在中华民族历史中占据着重要的地位。我国古代科技成就辉煌灿烂,很多技术水平远超当时世界上的其他国家。而“四大发明”的出现,更是推动了我国在政治、经济、文化方面的进步,进而影响全世界。

近年来,5G、人工智能、互联网、大数据等新技术快速发展,为教育注入了新的活力。依托先进技术,知识获取变得更加容易,学生可以更加便捷的从互联网获取新知。与此同时,科技的发展进步也对中小学科技教育提出了更多、更新的要求。在新时代如何更好顺应潮流,发挥科技教育的育人优势,成为全社会需要思考的问题。

弘扬科学家精神是科技教育的“压舱石”

5月22日,我国著名科学家袁隆平先生和吴孟超先生去世,举国上下一片悲痛。多年来,两位科学家都在自己的研究领域做出了卓越贡献,袁隆平先生17岁时曾发出“不让中国人再挨饿”的壮志豪言;吴孟超先生也曾说:“一个好的医生,眼里看的是病,心里想的是人”。袁隆平先生在临终前还在关心着水稻的长势,吴孟超先生90多岁高龄时还站在手术第一线,当他拿起手术刀,赢弱颤抖的双手瞬间变得准确而有力。这些科学家背后的故事,无不昭示着他们坚忍不拔、勇往直前的精神。

在感动于这些科学家故事的同时,教育工作者也应该将这些科学家的精神传递给青少年。在科技教育中弘扬科学家的精神,让更多学生以科学家为榜样,树立投身科学的理想信念。

多年来,北京二中坚持开展“百名院士专家进校园”活动,邀请各个领域的院士、专家为学生做报告。通过这些科学家对自身成长经历的讲述,引导学生树立正确的价值观。

活动中,中国科学院自动化研究所复杂系统专家王飞跃研究员为学生们介绍了他1995年开始研究无人驾驶技术的艰辛历程。当时的人工智能技术发展缓慢,无人驾驶听起来更是天方夜谭。在这种情况下,他始终坚定自己的研究目标,不轻易放弃,最终为我国在人工智能领域实现弯道超车做出了自己的贡献。

中国科学院院士刘嘉麒以“人生当自强”为题,给学生们上了生动的一课。他讲述了自己的科研历程,从青藏高原到南极北极,从西伯利亚到美国大峡谷,他用脚步丈量中国乃至世界。科学研究的过程从来都不是一帆风顺的,但在科学家心中只要有了明确的目标,即使遇到再大的困难也会砥砺前行。

弘扬科学家精神不仅仅是通过一场场讲座,让学生近距离聆听与感受,更是通过“科学家进校园”的系列课程,给予学生持续性地浸润。

八一学校多年来坚持每周开设4课时项目式课程,带领学生研究真项目、使用真方法、解决真问题。学校利用周边高校及院所资源,为学生提供多方面选题,并由科学家亲自设计项目,指导学生开展研究。学习过程中,每一个探究任务的实践,每一项实验数据的获得,每一条实践规律的总结,每一次研究成果的展现,都让同学们切身感受到了科学家身上扎实的学识、严谨的态度、求实的精神,课堂上的每一处“较真”都能够帮助学生理解“务实求真”的真正含义。

传承科学家精神是科技教育的“定盘星”

“两弹一星精神”是我国科学家精神的缩影。他们怀着强烈的报国之志,自觉把个人理想与祖国命运,把个人志向与民族振兴联系在一起。在极其艰苦的环境中,克服了各种难以想象的艰难险阻,经受住了生命极限的考验,最终完成了党和国家交给他们的光荣使命。这些科学家身上的优秀品质与精神撑起了中华民族伟大复兴的脊梁,传承他们的精神是新时代科技教育的新使命、新担当。

航天科技融合了全球最新的、最尖端的科技成果,天生具有吸引力和跨学科特征。八一学校和北京市二中在科技教育中,把航天内容、项目融合进教材、融合进课堂、融合成主题实验室、融入到科技与文化的创新教育里,既弘扬了“航天精神”,唱响“探索浩瀚宇宙、发展航天事业、建设航天强国”的主旋律,凝聚了实现“中国梦 航天梦”的强大力量,也为学生提供了未来职业选择的引领和依据。

多年来,八一学校始终通过航天科技教育传承科学家精神,学校通过开办项目式课程、研究性学习项目、航天发射场游学活动、航天英雄人物进校园、航天实践工程项目等活动,吸引大批学生了解航天工程、关注国家航天发展,通过航天实践任务,带领学生掌握科学探究方法及工程实现路径。

近两年,新高考改革对学生职业生涯规划提出了更高地要求,学生在高中阶段就要确定高考的选考科目,进而明确在本科阶段的专业方向。北京二中通过组织学生走进中国工程院、走进高校实验室等,引导学生树立正确价值观,每年学校都会在寒暑假期间安排高一、高二学生参加科研体验营活动,以完整的科学研究项目作为活动内容,深度体验科学研究过程,以期在未来选择专业时,能够以新时代学生的责任感,选择“卡脖子”的领域作为自己的专业方向,传承老一辈科学家的精神,

践行科学家精神是科技教育的“助推器”

科技教育,是以探究、实践为载体的教育模式,是用已知的知识、定理探索未知的世界,在探究过程中,会遇到很多困难与问题。如何正确面对科研中遇到的各种困难,引导学生践行科学家精神,是科技育人的核心内容。以正确合理的方式对问题进行分析、以坚忍不拔的科学精神进行问题解决、以开源共享的态度分享自己的研究成果,这些都是在科技活动中需要传递给学生的正确导向。

北京二中每年都会组织学生参加各级各类科技竞赛,而竞赛的准备和参赛过程也是一个践行科学家精神的过程。在团队合作中,完成机器人的设计、制作、调试;在不断突破自我中,解决项目制作中遇到的各种问题,直到达到预期目标;在探究实践中,明确实验结论,以务实求真的态度撰写科研报告;在通力合作中,学生们能够更加深刻地认识科学精神,并将其内化为自己的行为准则。

八一学校则不断探寻、深化、开展校内科技教育新模式,建设了航天特色科技实验室,以实验室为载体开展航天科普课程及实验研究。活动中,学校把航天特色科技实验室根据航天工程分为星、箭、站、器及人工智能应用五个方向,分别以卫星研制与载荷设计、火箭原理与发动机(待议)、空间站与地外基地、探测器设计及人工智能数据应用等航天工程为背景,开发并实施了面向中学生的普及、提高课程及挑战项目,通过真实航天背景下的PBL,建立与学科教学的强关联,弥补课堂教学不足,将抽象的学科概念转变为可实践探究的项目,激发了学生学习兴趣,探索出了高校科研院所与中学共建航天科普课程的教育新途径,掀起航天科技教育及人才培养模式新篇章。

此外,学校还将实验室设立了三级课程模式,在实验室首席科学家的指导下设计、开发挑战项目,选拔有兴趣的学生参与项目研究,以问题为导向,主动寻找、发现和运用知识,真正践行“讲科学、爱科学、学科学、用科学”的精神,引导学生像科学家一样思考,像工程师一样实践,为未来职业生涯规划提供基础。

(作者系北京市第二中学、北京八一学校教师)

来源: 光明网

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