随着时代的发展和科技的进步,创新人才的培养已成为各个领域的迫切要求。加强拔尖创新人才自主培养,为解决我国关键核心技术攻关提供人才支撑,已成为教育的重要任务之一。

近年来,教育部出台了多项政策措施,要求加强创新型和创造性人才培养。实验教学作为培养学生综合素质和创新能力的重要手段和必要途径,对学生综合创新能力的培养有不可替代的独特价值,是创新人才培养的重要一环。

教育部2019年发布的《关于加强和改进中小学实验教学的意见》中指出,各地各校要按照标准和实际需求建设实验教学场所,支持探索建设学科功能教室、综合实验室、创新实验室、教育创客空间等,鼓励对普通教室进行多功能技术改造,建设复合型综合实验教学环境。

在此背景下,将部分前沿科学仪器引入初高中学段,丰富原有实验教学手段和内容,开展项目式学习与探究,不仅有助于提高学生的学习兴趣,充分调动积极性和主动性,更能培养学生学习能力和实验操作能力,激发学生的创新思维,拓宽学生的科学视野。威成亚通过建设微观探究主题实验室,力争培育一批具备科学家潜质的青少年群体,为加快建设科技强国夯实人才基础,助力国家科技创新后备人才培养提供有效支撑。

微观探究
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微观探究

一、微观探究主题实验室建设方案概述

微观探究主题实验室以建立和开设多学科融合的创新主题课程为核心,引入扫描电子显微镜等高端科研仪器设备及配套软件等,以体系化培训与服务为保障,支撑学校开展项目式跨学科研究与实践,“课程体系、仪器配置、空间设计、教研服务、师资培训”五位一体,深度贴合学科核心素养发展理念,助力学校特色课程建设和拔尖创新人才培养。

威成亚主题实验室“五位一体”整体解决方案
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威成亚主题实验室“五位一体”整体解决方案

课程体系:以跨学科项目式学习与探究为主要特点的课程体系是微观探究主题实验室的核心构成,通过系统化课程的开展,可以更好地激发学生的科学潜质,提高学生发现问题、分析问题、解决问题的能力,增强学生利用多学科知识解决复杂问题的意识,提升学生科学素养及创造性思维的培养,进而增强学生创新精神和实践能力。

空间设计:以项目式研究学习的展开方式为基本依据,结合不同科学仪器的使用场景,充分考虑空间利用度和用户便捷性,打造特色化开放式空间,为师生开展教学活动提供有效支撑。

仪器配置:微观探究主题探究实验室引入先进的扫描电子显微镜及与之配套的仪器设备,为师生打开不一样的科学视野,更好地获得材料微结构信息,为师生开展跨学科实验探究提供支持。

教研培训:从仪器到课程,从使用到教学,我们将为用户提供体系化教研培训服务,为用户开展微观探究实验教学提供全方位支持与助力。

二、微观探究主题实验室建设方案特点

1.引入前沿微观科学仪器,打开新的科学视野

在初高中阶段有选择地引入包括扫描电子显微镜等在内的前沿科学仪器设备,不仅可以激发学生的好奇心与求知欲,还可以让学生经历不一样的实验过程,观察不一样的实验现象,丰富学生对宏观和微观的认知,提升科学素养。3、个性化空间设计和建设,打造实验探究新空间。

核心仪器:扫描电子显微镜
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核心仪器:扫描电子显微镜

2.完善的课程体系建设,提高师生科学探究能力

微观探究主题实验室将为用户提供体系化的项目式学习课程,学生在教师的引导下,经历提出问题、实验探究、解决问题、汇报分享等全过程,从学习到研究,对学生的科学探究、科学表达、科学精神都有极大的提升作用。

微观探究主题实验室效果图
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微观探究主题实验室效果图

3.个性化空间设计和建设,打造实验探究新空间

微观探究主题实验室坚持前瞻性、实用性、科技性和创新性等理念进行空间设计和建设,从实用出发,注重沉浸与交互,打造有助于教学、探究、维护的实验探究新空间。

4.体系化服务,为教学应用提供支持与保障

以应用为导向,为用户提供包括仪器使用、课程培训、教学应用跟进等在内的多维度服务体系,为用户提供支持与助力。

三、微观探究主题实验室建设方案学科应用

微观探究主题实验室配套课程体系一般由通用技能课程、仪器基础课程、主题探究课程和自主探究课程四部分组成。以主题探究课程为例,每个主题课程中,将提供教学讲义、教学课件、配套视频、随堂测试、课程评价等,为师生开展探究式教学提供最直接的参考和依据。

以“五彩斑斓的蝴蝶”课程实验为例。↓↓↓

五彩斑斓的蝴蝶课程实验在不同仪器下的呈现效果
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五彩斑斓的蝴蝶课程实验在不同仪器下的呈现效果

课程主题:探究蝴蝶翅膀的微纳结构,了解结构色的形成机理

重要探究环节:光学显微镜和扫描电子显微镜观察蓝闪蝶翅膀

通过观察可以发现:光学显微镜下,翅膀鳞片呈覆瓦状,朝向一致排列,无法确切解释蝴蝶翅膀颜色的成因;扫描电子显微镜下,鳞片表面有一条条类似山脉的脊状结构,这些脊相互平行并且相邻之间间距几乎一致,形成了一个衍射光栅结构(光学),可以帮助学生理解蝴蝶翅膀颜色及其变化的成因。

四、微观探究主题实验室建设方案服务保障

包括落地落地保障和特色服务:

课程研发:提供标准化+定制化课程内容,与学校联合打造特色校本课程。

师资培训:提供全方位师资培训,共同保障实验室的使用。

课题指导:为学生提供课题写作指导,协助学校教师开展课题研究。

课程体验:派遣名师入校开展体验课教学或开放样板实验室供师生进行课程体验。

冬夏令营:以科学探究为主题,提供学生参访名校、科研机构或开展课题研究训练营等服务。

讲座交流:邀请专家学者入校并开展科普讲座,邀请名校在校生入校进行青年学子交流,搭建全国百强学校交流平台。

总之,威成亚依据义务教育课程实施办法的有关规定,结合实验教学应用场景建设和课程体系建设的优势,助力学校落实多学科融合的项目式学习与探究要求。并通过建设多元化的主题实验室,将项目式学习纳入学校课程实施方案,引导和支持学生持续探究,进一步实施跨学科项目式学习、推动义务教育育人方式改革、全面提高义务教育质量,从而优化学生综合素质评价体系,助力学校特色课程建设和拔尖创新人才的培养。