3附件案例4：松江二中创新素养培育MATHS实验苑建设.doc

松江二中创新素养培育MATHS实验苑建设实验可以培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力，发展与科学技术相适应的综合能力，提高学生的科学素养和创新素养。然而，随着课程改革的逐步推进，传统高中实验教学存在的问题日渐凸显。其中最主要的问题集中在传统实验以做验证性实验为主而对研究性和探究性实验内容几乎很少涉及。2010年，我校被正式列为上海市高中学生创新素养培育实验项目承担学校。借此机会，我们开始着手进行创新实验室的创建工作。在传统实验室功能不变的情况下，我们以化学和数电模电实验室、单片机实验室、机器人制作实验室、数字编辑室为突破口，进行创新实验室的试点工作。例如，在化学实验室方面，我们建设了生活中的化学实验室，包括4间普通化学实验室、1间化学社团实验室、电子天平称量室，未来还有数字化创新实验室正在装修中。另外配有3具实验装置及物质结构模型陈列玻璃橱。在化学实验课程设计上，我们逐步形成了系列的分层递进课程。在实验教学方面，我们采用开放式的教学方式，将学生分成四人或三人的小组，每个小组按照“课前查资料、做前看资料、动脑用知识、动手做实验、做完细思考”的程序安排课堂内容。学生分工合作，独立完成实验。教师指导学生运用知识，正确操作，培养学生获取与处理有用信息、正确表达与交流的能力，在提高学生解决实际问题能力的同时，唤醒学生创造的兴趣。在组织与管理方面，选修课程和社团活动以学生志愿选择为原则报名参加；创新实验班的课程主要利用周五下午的时间进行，每两周学科间轮换一次。实验室的日常管理由实验准备室的老师负责，在中午甚至是下午放学后的时间，只要指导老师同意，社团活动研究课题的小组可以允许进入实验室进一步研究，全天候开放实验室已经得到试行。化学创新实验室的建设，不仅为选修课程的开设与社团活动的开展创造了条件，更重要的是在让学生自主发展方面作出了有益的尝试，为学生的奇思妙想装上“翅膀”。学生体验到化学的活力与魅力，而且学会了如何更好地合作与沟通，具备了一定的应用化学知识处理实际问题、参与公共事务的能力。再如，我们将数电模电实验室、单片机实验室、机器人制作实验室整合为自动控制实验室，形成一个综合性实验室，她涵盖了电气信息类、控制科学与工程类等相关专业的重要基础实验室。实验课程的最大特点在于重视实践和技能的培养，要求学生动手操作或自主构建，对学生技能的形成和创新能力培养的作用都是潜移默化并持之以恒的。课程设置和实施注重分层教学，既面向全体学生，又满足特长学生需求，为乐于从事相关专业的学生架起了一道通往成才的桥梁。同时还探索了对多个功能各异的实验室进行统一管理，提高了实验室使用和教学效率。经过近1年的建设，我校的生活中的化学实验室、自动控制实验室（包括数电模电实验室、单片机实验室、机器人制作实验室）被首批入选为全市23个案例创新实验室，并被编入2011年9月出版的创新实验室里的时代脉动高中创新实验室案例撷英一书中。数字编辑室等工程类实验室也在市级竞赛中取得了丰硕成果。传统实验室的管理和应用效益正逐渐得到提升。但是，我们仍然感到，实验教学离培养学生创新素养和满足学生个性化、多样化发展的要求还有很多明显的不足。在实验课程建设方面，学校拓展型、研究型课的比例偏低，且偏重于理化生，偏重于现象重现、结论验证和操作的规范正确，相应的实验室和实践场所不够丰富，现代化程度偏低；在学生动手实验方面，只能在课程框架和学校安排下使用，无法做到灵活自由使用，不能满足个性特长发展的需求，学生的创新活动受到了限制；在实验室使用方面，受时空的限制多，器材管理繁琐，管理人员偏少，缺少综合性、设计性、研究创新型等实验项目仪器设备等，无法充分有效地应用。此外，实验室管理信息化程度还不高，开放机制不健全，开放力度不够。这些现象制约了创新素养培育的实施和发展，不能满足学生的积极需求。为此，我们提出构建“松江二中创新素养培育MATHS实验苑（其中MATHS是数学、艺术、技术、人文和科学五个词语英文单词的第一个字母的组合）”的设想。（1）建设目标松江二中创新素养培育MATHS实验苑建设总体目标是，经过6年两轮的建设，建成DPSA（数字化、个性化、自主化、自动化、开放性）泛在学习系统，数学与科学实验中心（MS）、人文与艺术创意中心（HA）、信息与技术工坊中心（IT）等3个实验中心，具有上海市先进水平、较强辐射能力和符合创新人才培养要求的整体性多功能实验苑区，成为我校创新素养培育项目的亮点。建设的具体目标是：形成教育教学理念先进、管理规范科学、实验课程体系完善、内容多样丰富、教学方法和手段先进的高中创新素养培育课程体系； 开设的拓展型、研究型实验比例达所有实验的40%以上；DPSA泛在学习系统较为完善，实验教学和管理的信息化、网络化建设达到先进水平；全面开放实验室，形成开放共享机制；形成多样化的实验教学方法和手段，实现网上预习和预约实验，把虚拟仪器和实际仪器结合，把仿真实验和实物实验结合；实验苑建设达到一定规模，苑内创新实验室20个以上。（2）功能与特色松江二中创新素养培育MATHS实验苑是对传统实验室的变革和再造。其主要功能是：在DPSA泛在学习系统下，提供申报系统、门禁（识别）系统、跟踪系统、监控系统、评价系统，实现学生创新实验（课程、课题、项目）的自主管理和自助服务（网络申报、网络学习、实践创新、学分管理等）。其主要特色有：通过建立多层次的实验教学开放共享机制，提高实验室开放度与示范服务水平；以各种教育技术全面推进实验教学方法改革，将实验苑建设成为教育教学理念先进、实验设施完善、管理制度健全、实验教材多样、实验类型丰富、实验方法创新、评价考核多元、特色鲜明、开放共享的一流实验教学苑地。（3）内容构成“松江二中创新素养培育MATHS实验苑”的内容构成如下图1所示：创新素养培育MATHS实验苑信息与技术工坊中心（IT）1、自控创新实验室2、CBL创新实验室3、模拟驾驶实验室4、轨道交通实验室5、信息管理实验室6、人文与艺术创意中心（HA）1、文学创作实验室2、戏剧编排实验室3、英语视听实验室4、艺术创作实验室5、模拟社区实验室6、松江二中调查队7、数学与科学实验中心（MS）1、物理创新实验室2、化学创新实验室3、生物创新实验室4、数学建模实验室5、金融模拟实验室6、图1 松江二中创新素养培育MATHS实验苑内容构成示意图标记说明：表示已建需升级改造的实验室；表示在建的实验室；表示计划筹建的实验室。（4）课程设计课程是落实学校教育使命的核心载体。要实现培养模式的多样化，使每一位学生得到更加充分、自由、个性化的发展，学校必需按照课程方案和课程标准的要求，根据学校实际情况，创造性地制定学校课程计划，优化学校课程结构，设计适合学生自主发展的课程体系。创新素养培育实验课程要对基础型课程进行改进和对三类课程进行整合，强调全体学生共同提高。实验设置为三个层次：基础型实验，即基本操作实验、验证性实验，供全体学生使用。目的是让学生学习和掌握基本实验程序、基本操作技能、基本实验方法、常用仪器使用以及掌握数据处理的一般方法及对实验结果的评价等。拓展型实验，即综合性、设计性实验，供部分学生发展兴趣使用。目的是培养和提高学生的综合思维能力培养和提高学生综合应用知识和技术的能力。拓展型实验将增加实验的难度，改变过去由教师排好实验、准备好仪器、学生来做实验的状态，过渡到学生在教师的指导下，自己设计实验、选择仪器、查阅资料、文献，写出实验原理和实施方案等。研究型实验，即探究性、创新性实验，供确有潜能的学生使用。目的是为了充分发挥优秀学生的潜质，初步培养学生的科研能力和创新能力。研究型实验具有很强的开放性，实验大多以项目或课题的形式进行，学术味道更加浓厚，部分实验可以得到一些原创性的成果并公开发表。三个层次的实验体现了普及、提高和深化的逐级实施原则，使实验课程更具选择性和递进性。课程目标创新实验室相关课程的目标是根据学校课程的总体设计，完成其中的实验教学任务，促进全面提高学生的创新素养。我校课程计划遵循市教委要求，以树人、宽容、体验、创新为特征。学校课程体系由着眼于通识教育的基础型课程、着眼于个性发展的拓展型课程、着眼于特长培养的研究型课程等三个课程类型组成。基础型课程旨在培育基础性学力，提高综合素质，促进和谐发展。以学校培养目标确立的质量规格为标准，以上海二期课程改革的课程标准和教材为基本范本，主要任务是完成国家和上海课程计划，达到上海市高中毕业水平，并凸显我校育人特质。拓展型课程旨在培育发展性学力，发展兴趣爱好，促进自主发展。从人的个性发展和社会需要出发，尽可能以丰富多彩的形式满足学生的不同需要，形成个性品质素养。研究型课程旨在培育研究性学力，推进学有所长，促进可持续发展。完成国外结对高中的交流学习；或部分大学课程学习；或社会实践或见习；或选修第二外语，并通过参与课题研究或创意项目开发、到有关高校（科研机构）或国外有关学校访学的经历。通过丰富学习经历，形成潜在特长素养。创新实验室相关课程的具体目标如下表1所示：表1：松江二中创新实验室课程目标创新素养培育MATHS实验苑课程目标DPSA泛在学习系统1、构建申报系统、门禁（识别）系统、跟踪系统、监控系统、评价系统，实现学生创新实验（课程、课题、项目）的自主管理及自助服务。形成基于新型实验室的一套较完善的软硬件系统和管理模式。2、通过网络申报、网络学习、实验创新、学分管理等途径，从而为学生自主创新活动搭建泛在学习的平台。科学与数学实验中心（MS）1、较为深入地学习科学实验的有关理论、方法和技能，经历实验探究过程，强化实验方案的自我设计，深入对实验过程和实验误差分析，重视对实验方案和实验结果评估。2、提高学生的科学与数学素养，激发学生实验探究的兴趣；增强学生的创新意识；培养学生实事求是、严谨认真的科学态度；养成交流与合作的良好习惯；发展学生的实践能力。 信息与技术工坊中心（IT）1、培养信息的获取、加工、管理、呈现与交流的基本能力；对信息及信息活动的过程、方法、结果进行评价的能力；流畅地发表观点、交流思想、开展合作并解决学习和生活中的实际问题的能力；遵守道德与法律法规，形成与信息社会相适应的价值观和责任感。2、提高学生的技术素养、促进学生全面而又富有个性的发展为基本目标，着力发展学生以信息的交流与处理、技术的设计与应用为基础的技术实践能力，努力培养学生的创新精神和创业意识。人文与艺术创意中心（HA）1、获得人文艺术感知与体验、创作与表现、反思与评价、交流与合作等能力，理解文化的多样化，初步形成正确的世界观、人生观、价值观，塑造健全的人格，具有一定的人生规划能力，使艺术能力和人文素养的整合程度得到提升。2、提高人文艺术修养，逐步形成积极健康的生活方式，养成对生活进行评价和反思的习惯和能力，培养社会情感，获得将自己的情感体验借助于人文艺术形式表现出来的能力，提高审美情趣，达到身心的和谐与愉悦，提高人文与艺术的文化批评能力，表现自己对文化的领悟和理解，在探究人文艺术与科学的联系中，拓展文化视野，激发自己的人文艺术想像。3、初步养成运用人文艺术的视野反思和评价科学与技术的习惯，能深入思考人文艺术与科学的关系，增强探索科学奥秘的兴趣，产生想像的热情和冲动。课程设置与教学内容实验课程的设置与三类课程的开设紧密结合，适当渗透，融入到三类课程当中。实验课程每学期既单独在选修课中开设，又在学科教学中适时安排，学期总课时应不少于40节。创新素养培育实验苑与创新素养培育课程之间的关系、创新素养培育实验苑实验课程的开设、创新素养培育实验苑实验课程的内在关系分别如图2、图3、图4所示。图2 创新素养培育实验苑与创新素养培育课程之间的关系图3 创新素养培育实验苑实验课程的开设全体学生有兴趣的学生有潜能的学生图4 创新素养培育实验苑实验课程的内在关系教学方法与过程实验的过程本身是一个探究的过程，因此一定要改变“重结论、轻过程”的做法，要重视学生探索与发现的经历和体验。实验的教学过程应该强调“探究过程”，明确实验的目的，优化实验设计、操作、观察、团队合作、分析论证、评估交流等过程，培养学生对比观察和有条理地观察的观察能力，培养学生探究精神。实验的教学方法要注意充分利用DPSA泛在学习系统，引入现代技术，综合运用基于问题的探索发现法、任务驱动教学法、示范设计教学法、开放式教学方法以及互动讨论教学法，建立开放性实验空间，建立以创新能力培养为导向的多元化实验考核评价体系。实现实验教学过程和方法多媒体化、网络化，建立以学生为中心的实验教学模式，形成以自主式、合作式、研究式为主的学习方式，为学生自主学习以及研究创新活动提供条件，让师生交流、同学之间的交流更方便快捷。（5）创新教育实验室建设的实施和推进“松江二中创新素养培育MATHS实验苑”的实践推进计划分两轮推进。第一轮实施的主要任务是第一阶段（启动准备阶段）：确定创新素养培育实验苑项目建设理念，成立上海市松江二中创新实验苑建设组织机构，拟定建设规划方案；梳理已有各类实验室，第一批重点加强建设2、3间实验室作为实施范例；完成动员与阶段培训任务，作好财务预算。第二阶段（组织实施阶段）：全面落实创新素养培育实验苑项目建设方案，申报各中心实验室建设，“生活中的化学创新实验室”、“自动控制创新实验室”推广示范，确定重点建设的创新实验室，各实验室建设和使用同步有序进行，同时做好总结和交流工作。第三阶段（评估总结阶段）：制定松江二中创新实验室评估方案，对创新素养培育实验苑项目各中心实验室进行检查、评估，为第二轮实施做好全面的准备。第二轮实施的具体任务是创新素养培育实验苑项目建设完成并全部投入使用；重点形成多元、多样、多层次的实验室体系，使实验室的资源得到整合、创新和发展；实现对已有学校已有的工程类创新实验室（后期逐步推广至理化创新实验室）全天候开放、全程化管理，建立数字化学习环境、资源、管理、评价系统，为学生提供DPSA泛在学习的过程和资源，为学生提供数字化环境下创新实践活动、进行体验性学习和研究性学习的发展空间和有效途径。提高拓展型、研究型实验比例占40%以上；发挥重要的辐射、示范作用，条件成熟时可以在一定范围内进行推广。学校成立“松江二中创新素养培育MATHS实验苑”建设领导小组和工作小组等组织机构，设立专项实验经费和“讲座教授基金”，形成结构合理的实验师资队伍，按一定标准对创新教育实验室设施设备进行配置。分步实施，方案成熟一间配置一间。（6）成效成果创新实验苑建设规划初步形成。松江二中创新素养培育MATHS实验苑的建设，既能从培养未来创新人才的高度着眼，为学生提供多种类型的课程和个别化的教学，满足学生个性化、多样化、多层次的发展需求，全面提升学生的创新素养，培育他们的科学精神，帮助他们初步形成专业志趣，为其日后在所从事领域可能取得创新成果奠定良好基础；又能促进教师的专业发展，提升教师的课程意识；同时还能激活学校教育资源，形成良好的教学运行机制。她是在学生自主选择、自行设计的基础上，既能使学生对传统实验进行重现和验证，又能成为张扬学生个性、迸发创新思维火花、激发创造热情、培养学习的兴趣、放飞想象的实践苑区；是为开展研究性学习和体验性学习、营造创新教育的实践环境、提升学生创新素养搭建的数字化环境下创新实践活动的崭新平台。她要突破当前实验室在种类、功能、资源、管理、学习方式等方面的瓶颈，形成多元、多样、多层次的实验室体系，使实验室的功能和资源得到丰富和整合、创新和发展；建立数字化学习环境、资源、管理、评价系统，实现学校已有创新实验室（后期逐步推广至所有创新实验室）全天候开放、全程化管理，为学生提供DPSA（数字化、个性化、自主化、自动化、开放性）泛在学习的过程和资源。部分创新实验室初步建成并投入使用，新的一批创新实验室正在筹建中。对已经建成的两个首批示范实验室进行深度开发和使用，完善课程建设，充实和保养实验设备，既发挥其实验教学功能，又发挥其对其它实验室建设的示范功能。新一批化学创新实验室、物理创新实验室、数学应用创新实验室、CBL创新实验室、英语视听教室、语文多功能教室、金融模拟投资创新实验室等7个创新实验室的创建计划已经制定好，重点突出课程建设，发挥创新实验室在培养学生创新素养方面的不可替代的作用。例如，化学创新实验室的建设，将全面整合生活中的化学实验室，形成基础化学实验室、DIS化学实验室、化学探究实验室的化学综合性实验平台。实验课程的建设有了突破性的进展。如化学学科就在对单个演示实验的改进和组合实验的设计与运用（就是将物质的制备、性质实验以及尾气处理等单一的实验通过改进组合到一个实验装置中）等高中化学传统实验的改进基础上，以化学基础型课程为依托，合理整合拓展型课程和研究型课程