加強科學(xué)教育、提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)是青少年成長發(fā)展的需要，也是培養(yǎng)國家高水平科技創(chuàng)新人才的需要。2017年，廣東省深圳中學(xué)提出：“建設(shè)中國特色世界一流高中，培養(yǎng)具有中華底蘊和國際視野的拔尖創(chuàng)新人才。”自此之后，學(xué)校以“科教融合，創(chuàng)享未來”為理念，以提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)志趣為目標(biāo)，實施人才、課程、生態(tài)三重力量驅(qū)動，全面提升科學(xué)教育水平，加強拔尖創(chuàng)新人才自主培養(yǎng)，為解決我國關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)提供人才支撐。

　　科教融合一直被視為高等教育改革的方向，如今我國科教融合正在從高等教育向基礎(chǔ)教育領(lǐng)域延伸。中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)物理系教授朱邦芬在2023年清華校友基礎(chǔ)教育論壇上說：“杰出創(chuàng)新人才的培養(yǎng)與中小學(xué)教育有著非常密切的關(guān)系。從某種意義上說，中學(xué)對人的塑造、對一個人全面素質(zhì)的培養(yǎng)，是人才成長中最關(guān)鍵的一環(huán)。”在基礎(chǔ)教育階段通過科教融合的方式提升科學(xué)教育水平，不僅是落實立德樹人根本任務(wù)和黨的二十大統(tǒng)一部署的應(yīng)有之義，更是在為中國乃至世界未來發(fā)展培養(yǎng)更多拔尖創(chuàng)新人才厚植成長沃土。

　　一

　　人才驅(qū)動：謀劃世界一流的師資格局

　　教師是教育發(fā)展的第一資源，是立教之本，師資隊伍建設(shè)是提高科學(xué)教育質(zhì)量的首要因素。

　　其一，吸納優(yōu)秀人才，以創(chuàng)新型、學(xué)術(shù)型教師引領(lǐng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)提升。深圳中學(xué)在教師隊伍建設(shè)方面，堅持“用優(yōu)秀的人教育下一代，培養(yǎng)出更優(yōu)秀的人”，踐行以人為本的管理理念，努力營造寬松和諧的工作氛圍，在生活上關(guān)心他們，在工作上幫助他們，在思想上引領(lǐng)他們。目前學(xué)校有博士教師100余人，清華、北大畢業(yè)的教師150余人，哈佛、麻省理工、牛津、劍橋等海外名校畢業(yè)的教師80余人。例如：教授“天文學(xué)基礎(chǔ)與前沿”的胡劍老師是清華大學(xué)博士、德國馬普天體物理研究所博士后，教授“Python編程與智能硬件”的高陽老師是本科、碩士、博士都在清華大學(xué)就讀的“三清”博士。這些創(chuàng)新型、學(xué)術(shù)型教師經(jīng)歷過嚴(yán)格的學(xué)術(shù)訓(xùn)練，都能夠獨立進行學(xué)術(shù)研究，開展科研實踐。因此，他們在從事科學(xué)教育的過程中會更加倡導(dǎo)研究性教與學(xué)，不是把知識作為既定的東西教給學(xué)生，而是使教學(xué)成為一種探索、創(chuàng)造的過程，從而啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，引領(lǐng)學(xué)生創(chuàng)造性地運用新知識、新方法，不斷拓展視野，提高創(chuàng)新意識，養(yǎng)成科學(xué)精神。

　　其二，提供多元平臺，彰顯高學(xué)歷教師的教育教學(xué)優(yōu)勢。為了進一步發(fā)揮博士人才的專業(yè)優(yōu)勢及其在學(xué)校高質(zhì)量發(fā)展中的引領(lǐng)作用，深圳中學(xué)首創(chuàng)項目制博士工作室，探索高水平人才組團式發(fā)展。首批成立的深圳中學(xué)博士工作室共七個，分別為丘成桐中學(xué)科學(xué)獎博士工作室、清華數(shù)學(xué)領(lǐng)軍計劃博士工作室、清華物理攀登計劃博士工作室、北大物理卓越計劃博士工作室、港澳課程研究博士工作室、iGEM博士工作室和科技創(chuàng)新博士工作室，涵蓋數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物、信息、科技創(chuàng)新等多個學(xué)科領(lǐng)域。博士工作室以項目制為載體，通過跨學(xué)科博士共同攜手，聚焦拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)，圍繞課程建設(shè)、學(xué)生發(fā)展、教育教研開展相關(guān)工作。

　　其三，拓展校外資源，為科學(xué)課程實施提供強力支持。深圳中學(xué)不僅擁有世界一流的校內(nèi)師資，而且有校外的學(xué)者、專家為課程引導(dǎo)和護航。例如：每月舉辦一次的深圳中學(xué)大講堂，曾邀請諾貝爾獎得主阿龍·切哈諾沃、羅杰·科恩伯格，菲爾茲獎、克拉福德獎、沃爾夫獎得主丘成桐院士，清華大學(xué)校長王希勤教授，西湖大學(xué)校長施一公院士，比亞迪董事長王傳福等海內(nèi)外著名學(xué)者、企業(yè)家為學(xué)生開設(shè)科普講座，內(nèi)容包括《我的科學(xué)生涯》《數(shù)學(xué)中的真與美》《突破利基，融通中外》《結(jié)構(gòu)之美》《比亞迪的夢想和責(zé)任》等。此外，學(xué)校的科創(chuàng)教育中心還與相關(guān)專家建立長效合作機制，開發(fā)并實施適合高中生修習(xí)的課程。

　　二

　　課程驅(qū)動：構(gòu)建多元高端的科學(xué)課程

　　深圳中學(xué)科學(xué)課程設(shè)計與實施的特點主要體現(xiàn)在前沿性、系統(tǒng)性、綜合性、實踐性和人文性五個方面。

　　其一，前沿性。科學(xué)一直在迭代更新，這也是科學(xué)的魅力所在�？茖W(xué)教育在科學(xué)知識的傳授方面，尤其要重視對前沿的、正在創(chuàng)造之中的科學(xué)知識的關(guān)注，讓最前沿的科技以學(xué)生易于理解、樂于接受的方式進入課堂。例如：每周四下午，深圳中學(xué)博士教師會聚焦世界科技前沿，面向?qū)W生開設(shè)一場深圳中學(xué)博士講堂，涉及的領(lǐng)域包括數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、語言學(xué)、醫(yī)學(xué)等。再如：羅天摯老師開設(shè)的選修課“神奇的新材料”旨在介紹最前沿的材料科學(xué)研究，如碳納米管、超導(dǎo)體、石墨烯、形狀記憶合金等。羅老師在課上不僅通過實驗探索新材料的奇妙性質(zhì)、制備方法和應(yīng)用，而且通過案例介紹新材料在工業(yè)和科研中的實際應(yīng)用，同時引導(dǎo)學(xué)生閱讀最新的學(xué)術(shù)論文和研究報告，了解材料研究進展，為他們未來的學(xué)術(shù)和職業(yè)發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。

　　其二，系統(tǒng)性。科學(xué)素養(yǎng)的提升需要從小抓起，進行全方位貫通式培養(yǎng)。在初中階段，深圳中學(xué)與丘成桐院士合作設(shè)立丘成桐少年班，開設(shè)的必修課程包括數(shù)學(xué)競賽基礎(chǔ)、信息競賽基礎(chǔ)、騰訊DN.A網(wǎng)絡(luò)素養(yǎng)課程等，選修課程包括以認識城市與生態(tài)環(huán)境為主題的人文素養(yǎng)課程，數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物、信息學(xué)競賽課程等。高中階段設(shè)立華為-深圳中學(xué)數(shù)理實驗班、數(shù)理英才班等。以深圳中學(xué)數(shù)理英才班為例，在國家必修課程的基礎(chǔ)上，第一學(xué)期開設(shè)微積分、普通物理學(xué)等大學(xué)先修課程;從第二學(xué)期開始，根據(jù)學(xué)生的興趣方向，數(shù)學(xué)方向開設(shè)數(shù)學(xué)分析、高等代數(shù)、群論初步、微分方程等課程，物理方向開設(shè)物理競賽、理論力學(xué)、熱力學(xué)、統(tǒng)計物理、電動力學(xué)、量子力學(xué)等相關(guān)課程。

　　其三，綜合性�？茖W(xué)教育不是寓于單一學(xué)科中，而是需要通過跨學(xué)科、多學(xué)科融合交叉的探究性課程學(xué)習(xí)去實現(xiàn)。以深圳中學(xué)每年都會指導(dǎo)學(xué)生參加的國際基因工程機器大賽(International Genetically Engineered Machine Competition，iGEM)為例，在這項比賽中學(xué)生不僅能應(yīng)用生物實驗技能，還鍛煉了編程、建模、工程、社會調(diào)查、媒體運營等方面的能力。2021年深圳中學(xué)代表隊的研究項目為“Gum Over(終結(jié)口香糖)”，聚焦城市街道上難以清除的口香糖問題。首先，學(xué)生通過實驗證明兩種生物酶可以分解口香糖中難以被降解的成分，決定開發(fā)一種基于生物酶的口香糖清潔劑。然后，負責(zé)實踐調(diào)查的學(xué)生發(fā)現(xiàn)夏季地面溫度普遍超過了生物酶的活性范圍，為了提高酶的熱穩(wěn)定性，學(xué)生設(shè)計改造蛋白的實驗，利用理性設(shè)計和定向進化的方法設(shè)計了突變的酶。最后，負責(zé)運營的學(xué)生策劃了線下藝術(shù)展和公眾演講，提高了公眾對公共健康和城市衛(wèi)生的意識。這個由學(xué)生視角出發(fā)的項目以生物實驗為主線，結(jié)合工業(yè)設(shè)計、社會調(diào)查、活動策劃等方式，既提高了學(xué)生的跨學(xué)科學(xué)習(xí)能力，又培養(yǎng)了學(xué)生對社會問題的思考能力，提升了學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

　　其四，實踐性。中國傳統(tǒng)的教育重書本知識，重口頭講授，缺少對動手實踐能力的應(yīng)有重視;而大腦的開發(fā)、思維的開拓都要通過動手去實現(xiàn)，要產(chǎn)生創(chuàng)新思維，就要不斷通過自己的雙手去實踐。以朱峰老師開設(shè)的“智能機器人”課程為例，該課程涉及的基礎(chǔ)知識和技能包括機器人的構(gòu)造、電路、程序設(shè)計和傳感器應(yīng)用等，課程實施通過理論學(xué)習(xí)和實踐操作相結(jié)合的方式進行。學(xué)生們會在課堂上學(xué)習(xí)機器人原理，了解基本的電路、控制和編程知識，然后親手搭建機器人、編寫程序、進行調(diào)試和優(yōu)化等。這些實踐活動有助于學(xué)生熟悉機器人的構(gòu)造和工作原理，提高他們的實際操作能力和技能，進而參加各類機器人競賽，提高解決問題的能力、工程思維水平和團隊協(xié)作意識。

　　其五，人文性。科學(xué)教育是有溫度、有情感的教育，教師不僅要引領(lǐng)學(xué)生了解科學(xué)世界，更要引導(dǎo)他們關(guān)聯(lián)并關(guān)懷生活世界。一方面，歷史上的科學(xué)家和他們的科學(xué)發(fā)現(xiàn)及其對時代的影響，科學(xué)家在研究過程中所經(jīng)歷的挫折、失敗、錯誤都是科學(xué)教育的重要內(nèi)容。“數(shù)學(xué)課里有華羅庚，物理課上有愛因斯坦，化學(xué)課里有拉瓦錫……”這是我常和學(xué)校各科教師強調(diào)的內(nèi)容。另一方面，我國優(yōu)秀傳統(tǒng)文化和科學(xué)歷史文化等內(nèi)容也是學(xué)�？茖W(xué)教育關(guān)注的重點。我校開展了一系列別具特色的校本課程學(xué)習(xí)和實踐活動，包括黨史學(xué)習(xí)、愛國教育、勞動教育、生存技能等課程，引導(dǎo)學(xué)生涵養(yǎng)中華底蘊，厚植家國情懷。此外，學(xué)校還充分利用新校區(qū)大面積的白墻，完成數(shù)學(xué)之美、物理之美、化學(xué)之美、生物之美、天文之美、AI之美、機械之美等文化墻的設(shè)計，讓學(xué)生在耳濡目染中了解科學(xué)史以及科學(xué)的本質(zhì)、科學(xué)與人類的內(nèi)在聯(lián)系，揭示科學(xué)豐富的人文內(nèi)涵，讓學(xué)生無時無刻不感受人文熏陶，沉浸于“無聲課堂”。例如：數(shù)學(xué)之美文化墻的內(nèi)容涵蓋中國古代數(shù)學(xué)家劉徽與祖沖之的生平與故事，圓錐曲線和雙螺旋線的定義與結(jié)構(gòu)，麥克斯韋方程與相對論和量子物理的密切關(guān)系等。

　　三

　　生態(tài)驅(qū)動：營造良好互動的創(chuàng)新生態(tài)

　　科學(xué)的本質(zhì)是創(chuàng)新，科學(xué)教育的靈魂就是要形成一種創(chuàng)新的生態(tài)。良好的創(chuàng)新生態(tài)不僅需要基礎(chǔ)設(shè)施等硬件支撐，還需要形成創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的制度安排、環(huán)境保障和文化氛圍。

　　其一，提供支持科學(xué)探索的條件保障。深圳中學(xué)融合優(yōu)質(zhì)資源，與華為、騰訊等著名企業(yè)，以及清華、北大等著名高校共建23個創(chuàng)新體驗中心和創(chuàng)新實驗室，并成立專門的科創(chuàng)教育中心，統(tǒng)籌各中心和空間規(guī)劃、課程設(shè)計等。近年來，學(xué)校基于這些平臺新開設(shè)創(chuàng)新課程25門，其中我校教師獨立開發(fā)13門，與大學(xué)、企業(yè)合作開發(fā)12門，包括“深中騰訊AI+”“Python編程與人工智能”“產(chǎn)品三維設(shè)計與制造”等，涵蓋人工智能、計算機科學(xué)、物理學(xué)、天文學(xué)、生物科學(xué)、經(jīng)濟學(xué)、管理學(xué)等多個領(lǐng)域門類。

　　2023年剛剛落成的深圳中學(xué)工程技術(shù)創(chuàng)新體驗空間占地逾800平方米，是深圳中學(xué)科創(chuàng)空間改造的一次全新嘗試，內(nèi)部有機整合機器人、無人機、量子實驗室、比亞迪體驗中心、清華大學(xué)朱邦芬院士工作站等多個空間。工程技術(shù)創(chuàng)新體驗空間有助于教師在教學(xué)中開展學(xué)科融合和全鏈條整合，實現(xiàn)學(xué)生的跨學(xué)科學(xué)習(xí)和跨領(lǐng)域思考，不僅通過物理空間上的集聚提高了“科研密度”，而且提高了“創(chuàng)新濃度”。同時，各大學(xué)和企業(yè)也為學(xué)生提供了多元豐富的校外實踐空間，如大亞灣核電站、深圳市天文臺、深圳證券交易所，以及比亞迪、華大基因等企業(yè)，真正實現(xiàn)“校園無圍墻，課堂無邊界”。

　　其二，形成鼓勵創(chuàng)新創(chuàng)造的文化氛圍。物質(zhì)文化是基礎(chǔ)，精神文化是內(nèi)核。習(xí)近平總書記指出：“基礎(chǔ)教育既要夯實學(xué)生的知識基礎(chǔ)，也要激發(fā)學(xué)生崇尚科學(xué)、探索未知的興趣，培養(yǎng)其探索性、創(chuàng)新性思維品質(zhì)。”六年多來，深圳中學(xué)將科教融合的理念貫穿教育活動全過程，倡導(dǎo)“處處是創(chuàng)造之地，天天是創(chuàng)造之時，人人是創(chuàng)造之人”的教育思想，鼓勵學(xué)生善于奇思妙想并努力實踐，以創(chuàng)造之教育培養(yǎng)創(chuàng)造之才。學(xué)校因此逐漸形成了科學(xué)民主、多元和諧、開放包容的校園文化氛圍。在這樣的文化熏染中，深圳中學(xué)學(xué)生不僅提升了科學(xué)素養(yǎng)，而且在內(nèi)心播下科技創(chuàng)新的種子，歷年來在科學(xué)研究和各種國內(nèi)、國際科技創(chuàng)新大賽中均取得優(yōu)異成績。

　　我們認為，學(xué)生接受科學(xué)教育的過程不僅是體驗前沿科技創(chuàng)新、感悟科學(xué)精神和科學(xué)家精神的過程，更是關(guān)心社會、關(guān)懷世界、獲得切實成長的過程。2023年，憑借“普易篩”項目入選國際科學(xué)與工程大獎賽中國國家隊的田一丁同學(xué)說，“普易篩”帕金森病早篩儀器項目的源起是他在網(wǎng)絡(luò)上看到一段1996年奧運會開幕式的短視頻。視頻里54歲的拳王阿里右手高舉奧運火炬，而左手卻在不停地顫抖。他說：“我的內(nèi)心感受到了極大的沖擊，作為一個世界級拳王，雙手理應(yīng)是阿里最信賴的武器，但帕金森病居然讓拳王無法自主控制自己的雙手。”非常幸運的是，田一丁同學(xué)帶著疑問碰巧選修了英國南安普頓大學(xué)博士胡楠老師的綜合性科研課程。胡老師啟迪他用靜電場電勢檢測的辦法進行易普及的帕金森病早期篩查，進而有了后來的成果“普易篩”項目。除了項目本身取得的出色成績，學(xué)生通過此項目展現(xiàn)出的人文關(guān)懷、獲得的精神成長更加難得和寶貴。

　　教育是為未來培養(yǎng)人的，我們今天培養(yǎng)怎樣的學(xué)生，就會創(chuàng)造怎樣的未來。為此，深圳中學(xué)將一如既往地行走在“科教融合，創(chuàng)享未來”之路上。

　　(本文作者系廣東省深圳中學(xué)校長)

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