在“做好科学教育加法”时代要求的指引下,江苏省南京市金陵小学(以下简称“金小”)作为首批全国科学教育实验学校,开展了走向全域融合的“大科学教育”实践。
一、树立“大科学教育”育人观
在十余年的实践中,金小提出了“全球视野、持续发展、创造创新”的科学教育主张,树立了面向未来的“大科学教育”育人观。学校遵循儿童认知规律,带领学生通过体验性学习方式认识自我,感知周围生活,自觉链接外部世界,建立学习与世界的主动关联,真正落实“人类命运共同体”的责任担当。学校整合各方资源,通过全学科实施、全成员参与、全要素支持、全评价促进等举措,开展教学融合、活动体验、基地实践、家校共育、社会研学等活动,培养学生的“大科学素养”(包括面向未来的科学思维、构建人类命运共同体的生态意识和建设美丽中国的社会担当)。
在此基础上,学校以全面提升学生“大科学素养”为目标,更新科学教育内容体系,在深化落实国家科学教育课程的基础上,开发特色科学教育校本课程,构建多种主题的“大科学教育”内容。与此同时,金小建立了小学、高校、社区、家庭常态化联动的科教协同机制,组建社会各界共同参与、多主体协同的“大科学教育”团队,拓展科学学习范围,打造教室、科技生态园和科技实践基地联动的“大科学教育”场域,开展“大科学教育”的育人实践。
二、形成“大科学教育”学习圈
学校以“校园科学学习空间”为根基,以“高校科学实践基地”为学术支撑,以“社区科学学习场馆”为社会延伸,以“人工智能技术”为融合纽带,建设“大科学教育”学习场域。这四大板块既各有侧重、层层递进,又相互关联、协同联动——从校内基础实践到高校深度探究,从社区真实应用到技术智能赋能,形成了覆盖“校园、高校、社区”场景、贯通“理论、实践、创新”环节的“四位一体”的学习圈。
(一)建设校园科学学习空间
学校拥有7间各具特色的科学教育专用教室、2间科学教育准备室和1个创客空间。学校东侧有15亩的生态科技体验园,建设了六大实体学习体验空间:科培馆、农耕园、花果山、大丛林、小厨房和自贸区。
科培馆作为学校的核心科学教育场所,为学生提供了一个全新的学习平台。科培馆建筑面积超过1000平方米,分为11个功能区,形成融合生态环保、STEAM理念和互联网、物联网技术的学习空间。在这里,学生可以直观地理解科学原理,感受科学魅力。同时,科培馆还充分利用互联网和物联网技术,将虚拟与现实相结合,让学生在虚拟实验室中开展更为复杂的实验,进一步拓展学生的学习边界。
农耕园、花果山、大丛林等户外学习空间,让学生有机会亲近自然,感受生命的奇妙。他们在农耕园中种植作物,观察植物生长,体验收获的喜悦;他们在花果山中寻找各种生物,探索生物多样性;他们在大丛林中徒步探险,学习生态环境保护……这些活动不仅让学生对自然科学有了更深刻的理解,也让他们学会了尊重自然、爱护环境。
小厨房和自贸区则是培养学生实践能力和创新精神的重要场所。在小厨房中,学生学习烹饪技巧,了解食物的营养价值,养成健康饮食的生活习惯。在自贸区中,学生自由地发挥想象力,设计并制作出自己的产品。这种实践性的学习方式,极大地激发了学生的创新精神。
在如此丰富的科学学习空间中,学校的科学教育品质得到了显著提升。学生不再是被动地接受知识,而是主动地参与科学探索与实践。他们在亲手种植、观察、实验、创新的过程中,愈发热爱科学。
(二)拓展高校科学实践基地
借“南南合作”项目契机,学校积极邀请高校资源“走进来”,同时利用科技节等活动带领学生“走出去”。目前,南京大学、南京中医药大学的部分科学教育资源已与金小共享。在张红霞教授的领衔下,南京大学教育科学院在金小设立了“科学教育工作室”,从2021年开始,已开展了五十余次的专题活动。学校持续开展与南京大学化工学院的合作,还与南京中医药大学携手种植中草药、与南京农业大学合作农业项目等。学校充分利用高校实验室、科教场馆等资源,为金小学子提供更广阔的科学学习领域。
(三)联合社区科学学习场馆
学校充分利用周边丰富的社会资源,与中国古生物研究所、红山动物园、中山植物园、中华虎凤蝶自然博物馆以及长江江豚保护协会等科教场馆建立了紧密的合作关系,将它们作为学生开展科学学习的重要场所。中华虎凤蝶自然博物馆将我国首个中华虎凤蝶保育与栖息地修复项目落户于金小的生态园中,进一步推动学校科学教育的深入发展。通过这种合作模式,学校为学生提供了丰富的实践机会,让他们有机会亲身接触真正的科学研究,在实践中培养观察能力、研究意识和创新精神。中国古生物研究所为学生提供了深入了解古生物知识的平台,帮助学生通过实地考察和研究,增强对地球历史和生物进化的认识。红山动物园和中山植物园则以其丰富的生物资源和优美的生态环境,让学生有机会亲身观察和体验生物的多样性,理解生态平衡的重要性。长江江豚保护协会也定期在学校开展活动,引导学生参与长江生态环境保护和江豚保护工作,培养学生的公益心和社会责任感。
通过这一系列的合作项目,学校不仅丰富了科学教育的形式和内容,也为学生提供了更多接触社会、了解社会的机会,使他们在实践中学习、在学习中实践,全面提升他们的综合素质。
(四)融合人工智能技术
学校作为江苏省智慧校园示范校、南京市人工智能培育学校,积极尝试利用人工智能等数字技术赋能科学教育。学校建设智慧平台,为科学教育实施提供有力的技术支撑以及更具互动性的科学学习体验。交互式教学应用、虚拟实验软件和虚拟实境等工具,极大地激发了学生的好奇心,使他们能够更深入地理解科学原理。依托人工智能技术,根据学生的学习风格和能力水平,学校提供定制化的学习内容,支持学生的个性化学习。这有助于满足学生的个体差异,深化学生对学科内容的理解。模拟真实世界的科学应用场景,帮助学生将理论知识应用于实际问题,培养解决问题的能力。此外,学生可以通过人工智能技术获取丰富的科学资源,包括在线课程、科学数据库、图片影像资料等,有助于拓宽学生的学科视野。
三、组建“大科学教育”共同体
“大科学教育”需要教师、学生以及其他教育参与者共同参与、协同推动。学校积极开展全员培训,将科学教育有机融入每一个学科,构建三方协同的科学教育团队。“大科学教育”强调科学教育不仅仅是科学知识的传授,更重要的是科学思维、科学方法和科学精神的培养。学校要让学生在各个学科的学习中都能感受到科学的魅力,形成和谐、高效的科学教育环境。
(一)专家引领
由省、市科研专家理论引领,由具备学术专长的家长志愿者加盟参与,结合校园实地考察,遵循以学生为主体的教育原则,从整体上把控科学教育发展方向。来自南京大学、江苏省农业科学研究院等高校和院所的农业技术专家团队,来自南京市教研室、南京市技术教育装备处、南京市电化教育馆组成的信息支援团队,共同为金小的“大科学教育”提供专业技术支撑。
(二)师生共进
一方面,秉持学科整合理念建设教师团队,内外互通,合力筑塔,形成教师专业成长立体融通的发展格局。同时,以名师工作室为引领,加快教师队伍的抱团发展和伙伴式成长。另一方面,学校师生全员参与实践活动、课题研究、课程体验,根据特长与兴趣组成项目组,协同完成跨学科项目设计,共同开展实践体验学习。由此,形成师生共享、共研、共创、共进的生态成长圈。
(三)联盟合作
金小与国内外联盟、挂钩学校开展交流,共享研修经验,利用多方资源推进“大科学教育”的全面建设,还会定期与联盟学校开展线上、线下研讨交流活动。

四、构建“大科学教育”课程体系
通过“大科学教育”的系列实践,学校希望学生能具有面向未来的科学思维、构建人类命运共同体的生态意识和建设美丽中国的社会担当。因此,学校研建了学科统整的“大科学教育”课程体系,旨在通过整合科技、生态和社会三大要素,培养学生的“大科学素养”。
(一)学科课程
通过学科国家课程的全面落实,将科学素养、生态意识、社会担当的科学育人目标落实到基础学科的教学过程中,推进课程育人。从基础学科到综合领域,学科内容与科学精神、生态理念、社会议题深度交织,让科学教育自然融入日常教学。学生不仅在学科知识上实现全面积淀,更在综合素养上得到系统培育,为更好地应对未来社会的多元挑战做好充分准备。
例如,在语文学科课程的学习中,学生不仅读科普小故事、写简单的科学观察日记,还根据月相变化学习“月有阴晴圆缺”的诗词。在诗词赏析与科学现象的联动中,学生既感受文字之美,又培养科学探究兴趣。又如,在数学学科课程的学习中,学生通过统计游戏、简单逻辑推理,分析植物生长数据、统计校园植物种类,进一步开展“麦田里的数学”研究,走进农学院测量麦田面积、估算小麦亩产量。在动手测量、计算与分析中,养成认真细致的习惯,学会用数据说明简单的科学现象,理解数学与农业生产、自然生态的紧密联系。
(二)跨学科课程
学校以“大科学教育”为核心,用真实探究任务牵引,让科学教育的根系延伸至多学科教学中,串联起不同学科的知识。围绕植物生长、中华虎凤蝶保护、节约水资源等真实科学主题,多学科考研组集体备课,立足自身优势设计探究任务。以“植物生长”跨学科课程为例,学生在科学课上了解土壤成分、植物种类;在劳动课上松土、播种、浇水、施肥,并用测量工具持续记录校园植物生长数据;在数学课上通过计算、统计与分析,发现植物生长的规律;语文课将科学观察日记纳入写作训练,学生用生动的文字描述种子发芽的细节,让理性认知与感性表达相互滋养;美术课则以“植物名片”为主题,让学生设计、制作不同植物的名片,并悬挂在校园的植物上;在道德与法治课上,学生结合种植体验,探讨保护环境的社会责任。跨学科课程用真实的学习场景串联学科知识,在探究过程中,科学探究能力、创新思维与社会责任感已悄然融入学生的成长轨迹。
(三)基地实践课程
“花果山”、科培馆作为科学实践的核心基地,为学生搭建了“做中学、玩中学”的沉浸式学习平台。在这里,学生走出传统课堂,在多样的实践活动中触摸自然、探究科学。在“花果山”上,学生松土施肥,观察果树开花、结果的全过程。在果木维护中,了解植物光合作用、养分输送的基本原理;在科培馆里,学生零距离体验无土栽培、LED光照调控等现代农业技术;在鱼菜共生系统旁,了解鱼类粪便如何转化为植物养分、植物如何净化水质供鱼类生存等。沉浸式的基地实践活动让抽象的科学知识变得可感可触。
(四)家校共育课程
学校以家校共育为纽带,通过多元化活动搭建家校联动的科学教育网络,让父母成为孩子科学探究的伙伴,让生活场景成为科学学习的广阔天地。学校让有专长的家长走进校园开设科普课堂,并鼓励家庭打造简易“家庭实验室”,借助身边的常见材料开展趣味科学小实验,还发起了家庭科学阅读打卡活动等。家校携手的科学教育活动让学生的科学精神、探究能力、环保意识在家庭与学校的双重滋养中茁壮生长。
(五)社会研学课程
学校以真实社会场景为课堂,开发了“长江流域江豚分布调查”“中华虎凤蝶保育”“走进南大”“完成联合国零排放学校任务清单”等研学课程,拓宽学生的认知边界,让学生在社会实践探索中感受科学的魅力,在真实的社会场景中实现“探究—认知—践行”的成长闭环。
同时,学校研制了“大科学教育课程学习绿色档案”,记录学生的学习过程,引导学生认识自己的学习规律、优势特长,留下成长的痕迹。教师与学生一起制定了“大科学教育课程儿童公约”,主要包括:能说出一个国际生态环境变化的重要事件;能了解一项国际生态科技发展的重要成果;能从身边的一种环境生态,链接世界的环境生态;能参与一项生态科技活动;能运用一种生态科学技能;能完成一项生态科技小研究;能推出一个生态科技创新小成果。学校还建立了“小院士”电子成长档案,定期组织科技竞赛、科技创新项目、社会实践、志愿服务等,强化导师制度,让学生在实践中锻炼自己,综合考查学生的劳动素养和科创精神。
五、展现“大科学教育”学习样态
“大科学教育”着力形成“深度在场、生态协同、链接世界”的学习样态(如图1所示),让科学学习跳出课本与课堂的边界,成为一段立体而生动的成长旅程。
图1
(一)深度在场
“大科学教育”是学生处在真实情境中的在场学习,是以项目为抓手的深度学习。学生在发现问题、提出问题、分析问题、设计方案、解决问题的过程中,从生活中来,到生活中去,体会科技的力量,树立生态平衡的观念。
例如,在“金小花讯”研究项目中,学生定时记录校园中不同的花卉开放的周期以及开放期的气温、湿度、风向等,用图表分析开花周期与气候数据的关联。这个过程并非简单地完成观测、记录任务,而是以“小小研究员”的身份沉浸式思考数据背后的自然规律。又如,在全员普及的基础上,聚集一群热爱科学的少年,成立“小院士研究所”,提供深度研究的机会,以小课题的方式,开展持续性的专项研究活动。深度在场的学习样态,让学生全身心投入探究,使得科学学习成为立体而鲜活的成长过程。
(二)生态协同
“大科学教育”的课程体系,涵盖学科课程、跨学科课程、基地实践课程、家校共育课程及社会研学课程五大类别。这五类并非孤立存在,而是构成层次分明、有序衔接的有机整体——从一年级到六年级呈螺旋式进阶推进,始终锚定统一的育人目标。在由学校、家庭、社会共同构筑的学习生态圈中,学生、教师与家长不再是割裂的个体,而是深度交融的学习研究共同体,通过学习内容的互补、学习主体的协作与学习场域的联动,形成多维协同的育人合力,最终助力学生“大科学素养”的持续提升。
(三)链接世界
教育的目的是让受教育者成为一个健康的社会人,能够正确积极地面对周围世界。在“大科学教育”中,依托五大类课程,通过学习内容、学习主体、学习场域和科技手段的协同,形成“万物互联”的体验学习样态,共同促进学生素养的提升。
| 李新,江苏省南京市金陵小学。
| 本文刊发于《教育研究与评论》(小学教育教学)2025年9月刊。