把科技前沿知识融入教育教学

◎ 张 震 谭 蔚

把科技前沿知识融入教育教学

◎ 张 震 谭 蔚

我们常常会喊出“拓展学生视野，开拓学生思维”的口号，但却较少真正付诸实践，与其说实践困难重重，倒不如说有些教师教育教学理念停滞不前。当今科技发展之迅速，已非我们能想象，今日之新成果，或许到明日就会成为旧技术。着力开展科技前沿知识教育教学，让学生具备学科发展的前沿意识，已成为学校教育必不可少的任务，也是课程发展的一个重要方向。学校层面要有科技前沿知识渗透的总体布局，学科要有前沿知识的课程渗透，教师与学生之间要有科技前沿知识的互动，教师在学科前沿知识研究方面要有所成长。

一、开发各种资源，让专业教育研究力量深层介入

一是高校应当成为中学的强大后盾支持，在中学科技前沿课程设置的规划与开设、教育教学指导与评价等工作开展过程中，应有相关院系专家的深层介入。与高校教育研究院合作，研究适合本校的中学阶段开展科技前沿知识教育教学的发展模式，定期邀请高校教育研究院的相关教师到中学开展师资培训。中学与高校教务处、数学系、物理系、化学系、生物系、海洋学院、信息技术学院等院系合作，成立大、中学科技前沿知识教育教学专家团队，负责中学科技前沿课程开设，高校安排专业力量到中学开设科技前沿知识教学课程，向中学生辐射科技前沿知识教育教学。

二是中学应尽己所能开发各种专业资源力量，支持学校科技前沿知识的教育教学，如邀请家乡或本校毕业的相关校友回校开展科技前沿知识教学讲座活动等。

二、开设科技前沿知识校本课程，建设课程体系

以某一学科知识为主线，聘请不同专业的专家开设科技前沿知识短课程或讲座，围绕既定主题形成知识树，构建系列化的拓展课程。授课师资包括高校教师、本校教师及社会专业人士等。

科技前沿知识课程以短学期为单位，课程的难度值不宜太大，其“高度”是学生“稍微跳跳就能摸到的”。教师们用最通俗易懂的语言讲解，如有关航天航空知识的微课程，不必单纯请航空系专业教授讲解高深理论，可以请航空系、化学系、生物系的教授从自己的学科角度围绕航空航天这个主题，进行备课、授课。

科技前沿知识课程，内容包罗万象，可以涵盖能源、生物、物理、化学、外语、心理等多学科。如“能源研究科技前沿”系列课程、“现代物理前沿”系列课程等。微型课程可以灵活采取走班制、小班化教学、学分制，打破原有的班级界限，学生根据自己的兴趣灵活选择课程，并获得相应的学分。上完微型课程，如果学生对某个知识点感兴趣，可以和相关老师取得联系，进一步学习，获取学习方法和学习资料，还可以到高校实验室做实验，也可以开展微型课题研究。

科技前沿的校本课程可以是多种多样的：玻色、格物究理——物理学的魅力与诱惑、航天工程及宇宙探秘、物理学前沿、“光”辉灿烂、宇宙飞行之运载工具、能源危机与可再生能源、海水淡化、海洋鱼类多样性及其保护、海洋铁施肥、化学电源与绿色能源、生物能源、太阳能发电科普知识、核能、逻辑与化学、环境污染分析与对策、空气动力与流体，海洋前沿科技、我们的海洋、认识海洋生物，青少年科技创新大赛，航模、空模、海模比赛，机器人制作等。

比如海洋课程可以进行海洋意识教育，普及海洋知识，发展海洋科技前沿知识课程，让“海洋”这一观念深入人心，让师生们都能够拥有强烈的海洋意识。可以组织学生参加每年的全国大中学生海洋知识竞赛，成绩优秀的可以进入电视总决赛，这也是引导学生积极参与的一种动力。

学校可以引进科技前沿知识课程相关教材，也可以组织本校教师自编特色教材。如厦门大学附属科技中学组织力量编写的《认识海洋生物》《我们的海洋（高中版）》《我们的海洋（初中版）》及配套教学参考资料 PPT 光盘等，均已由海洋出版社出版发行。学校开设了海洋特色校本课程，并举行海洋意识教育读书活动。学校创建了“海洋珍稀物种馆”和“海洋贝类馆”。“海洋贝类馆”历经两年多的努力，搜集展示近 400 种海洋贝类干制标本，其中包括鹦鹉螺、库氏砗磲、鳞砗磲、唐冠螺、万宝螺、白碟贝等稀有贝类；“海洋珍稀物种馆”搜罗了中华白海豚、中华鲟等 6 种国家一级保护的海洋动物，以及绿海龟、玳瑁等 25 种国家二级保护的海洋动物，还有大白鲨、蝠鲼等稀有物种。厦门市海洋与渔业局、厦门海洋野生动物自然保护区和厦门大学水陆生物制品研究所的专家认为，该馆称得上是厦门市最专业、种类最齐的海洋珍稀物种馆。它的建成极大地推动了学校的海洋意识教育工作。学校还邀请参加过北极考察的国家海洋局第三研究所所长余兴光博士做了《冰海探秘——北极考察亲历与体会》的讲座。

三、设立导师与学长辅导制，引领学生关注科技前沿

兴趣是学生未来从事学术研究的内在驱动力，但兴趣还需进一步聚焦转化为志向，才能为日后持续不断地深入探索打下根基。高中阶段是学生个性形成、自主发展的关键时期，此时若得到具体性的、针对性的充分引导，志向的“生长”必将事半功倍。因此，学校可以实施导师制，由大学教师、校外专家担任学术导师，使学生在高中阶段就能和一流的教授与专家面对面，帮助学生站上更开阔的平台，学生也从高校教授那里得到潜移默化的影响。大学专家担任导师的意义不在于对学生的指导有多具体，更多的是通过近距离接触，“润物细无声”地激励学生朝着自己的梦想努力。

作为导师制的有益补充，学校可以聘请一批基础知识扎实、学业有成、学术上有所专长的大学硕博士研究生、优秀本科生开展学长辅助计划，将其聘为课程教师或教学助理，利用课余时间与中学生交流科技前沿知识。

四、走进科研场所，让学生亲身接触科技前沿

学校带领学生走进厦门大学物理、化学、生物、计算机、能源等各学科实验室，在厦大专家指导下进行科研方法训练，结合青少年科技创新大赛进行课题研究，邀请厦大专家举办学生微课题答辩会。

在厦大生科院实验室里，学生培养过上千条实验鱼胚胎，在显微镜下观察它们的心脏；在能源研究院，学生见证过生物柴油一滴滴地被制取出来，又在眼花缭乱的仪器里接受精密的检测。学生同厦大生科院的导师谈论生命科学，一边从他们的言语里认识科学家眼中的世界，一边惊讶地发现自己知识的浅薄和课本的狭隘。在大学生必上的生涯规划课上，学生惊喜地发现自己具有的潜力。未来在他们的身上延伸出了无数种可能，鼓励学生在不断求知中成长、探索，走出自己的一条路来。

暑期的科技夏令营，学生们进入“蛟龙号”、科技馆等实地参观，体验和感受科技前沿的发展。

五、各学科充分挖掘素材，紧密联系科技前沿知识

在许多学科教学中，有着丰富的可供渗透科技前沿知识的内容知识点，教师要有意识地充分挖掘并关注、学习、搜集本学科科技前沿知识的素材并渗透到学科教学中，对于提高学生学习课堂知识的兴趣也大有促进作用。

多年来，各有关学科中考题、高考题、竞赛题一直持续关注科技前沿知识及近年来各学科最新诺贝尔奖获奖项目，尤其是一些科技前沿热点。相应地，各省、市的统考题、各种学科教学杂志、教辅习题资料也不断出现联系各学科最新科技前沿的考题、习题，涵盖了选择题、实验题、综合计算题等各种题型，涉及的学科科技前沿知识内容丰富。如：物理学科的引力波、我国的“长征七号”、“天舟一号”与“天宫二号”成功对接、星星分离技术、星球大战、上帝之杖天基动能武器系统、太空武器、探测火星等等。又如化学学科的量子化学、化学反应动力学、合成化学与催化科学、现代分析化学、生命过程的化学、宇宙化学与星际化学等等。它们都是十分吸引人眼球的科技知识。生物学科的结构生物学、新型转基因水稻既高产又环保、胖症孕妇为什么往往会生出肥胖的子女、新发现对抗“超级细菌”的“超级英雄细菌”、杏仁核的神经回路、母亲的恐惧会传给后代、新发现的先天淋巴细胞、哺乳动物的营养感知机制、程序性坏死以及DNA甲基化的调控和功能等等。

不久前，我国在海南成功发射了“长征七号”，那么“长征七号”上发射的是什么？发射的 20 颗卫星释放了18 颗，有 10 颗是寄生在其他星星上的，从第三级分离的只有 10 颗，有 8 颗星从另外 8 颗星上分离，一个月以后再有 2 颗星分离，这很有点星球大战的味道。这种星星分离技术实际上是美国人设想但从未实施的上帝之杖天基动能武器系统（RODS FROM GOD），是其自2012 年开始研制，计划在 2025 年前完成部署的一种太空武器。该系统由位于低轨道的两颗卫星平台组成，其中一颗卫星搭载有名为“上帝之杖”的金属棒，该金属棒由钨、钛或铀金属制成，直径 30 厘米，长 6.1 米，重量可达几吨。该武器能在太空发射，不依靠任何弹药，其发射的钨杆弹能以流星的速度（39000km/h）击中目标，其攻击能力强大，打击范围广，未来可能用于替代核武器。让卫星携带武器，在需要的时候释放。美国提出了设想，但我国比美国更早发射，展现了我国航天的最新成就。教师要有意识地关注、学习、搜集这方面的内容，将习题编入校本作业、考试题中，对于提高学生学习兴趣、提升学业成绩水平会大有帮助。对于平时关注科技前沿知识、对此有浓厚兴趣的学生也会产生巨大的激励与推动作用。

六、调动一切信息资源推广科技前沿知识

厦门大学附属科技中学每年都要举办科技节，集中举办各种科技前沿知识讲座，并集中展现学校航模、空模、海模、机器人、科技创新成果、获得科技专利项目成果、徜徉“海洋珍稀物种馆”和“海洋贝类馆”等活动。各学科教研组也集中开展本学科科技前沿知识的宣传活动。

学校图书馆、阅览室、开放式书架也大量订阅、摆放了各种科技前沿杂志、书籍，供学生随时取阅，学校大力鼓励、促进学生发展科技兴趣。在校园教室、实验室走廊、各建筑物的墙壁、厅廊、宣传栏内，大量展示各种学科科技前沿知识，营造出浓厚的学习科技前沿知识的校园文化氛围。各学科教师在学生班级的微信群、QQ群有选择性地推介各种适合各年级、学段学生不同学科科技前沿知识网站、微信公众号等，如“环球物理”，不少学生表示出了浓厚的兴趣。学生对老师的做法充满了感激之情和崇拜之意，喜欢与老师们交流探讨学科科技前沿问题，展现自己的兴趣和知识，通过交流让学生充满了自豪感，增添了自信心，满足了学生的表现欲。激发学生的学习兴趣，不是只关注眼前单纯的考试分数，那样只会使一些学生产生挫败感和自卑感，打击了他们的自信心，挫伤了他们的学习兴趣、学习动力、学习能力和学习欲望。

基础教育科技人才培养工作，是当今教育部的工作重点之一，中学阶段开展科技前沿知识教育，非常具有时代意义及典型性。

G40-03

C

1673-9949（2017）09-0026-03

（作者：张震，厦门大学附属科技中学高级教师；谭蔚，厦门大学附属科技中学党委书记、校长）

［责任编辑：刘斌］