崇尚科学多彩发展——建设工程素养培育特色高中的实践探索
作者：曾宪一
来源：《基础教育参考》 2018年第13期
上海市徐汇中学以“办学办特色，办学办课程”为核心理念，设计出了一系列工程素养培育科学特色课程群，在教育部课题“中学与大学共建对接课程群建设的实践研究”和上海市级课题“创建中学生工程技术特色多样化发展学习模式的实践研究”的引领下，着力提高学生的动手实践能力和跨学科综合思维能力，深入实施创新教育，全力争创上海市工程素养培育特色高中，努力把学校建成培养科学家和工程师的摇篮，为学生未来的发展奠定基础。
一、源于校史的特色传承与创新
学校传统的办学特色是“崇尚科学，文理兼通，中西贯通，多彩发展”，其发展史经历了三个阶段。第一阶段为徐家汇公学时期（1850—1932年）。学校创办之初就倡导“中西并茂，文章科学俱全”，开设了理化生等60 门课程，1900 年学校“明定以法文及其他泰西科学加入课程”，1904 年用中英法三种语言教授算学、物理、地理等学科，而泰西科学则注重实验，且特别注重理化实验。
第二阶段为私立徐汇中学时期（1932—1953 年）。这一时期学校在前期基础上又增加了自然科学知识，加强电化视听教育，并将理化教材直接换成震旦大学的《萨氏普通物理学》《谈氏大学普通化学》。第三阶段为公立徐汇中学时期（1953 年至今）。1958—1960 年，学生的科技成果如半导体、玻璃纤维等送北京展览；1993 年开办科技、音乐、美术等特色班，采用走班式教学，开设了120 多门拓展和研究型课程。在1850 年至今的发展历程中，学校一直致力于理科、工程与科技方面的教育，使之成为了学校的“汇学”基因，厚植了学校的文化基础。
二、工程素养同育人目标的融合
工程素养是现代学生必备的素养，主要包括：工程领域知识、创新思维品质、问题解决能力、设计和实践能力、人文艺术修养。
学校秉承“汇学”之校训，着力把学生培养成有科学素养、人文涵养、艺术修养、文化教养的汇学（汇学= 荟学+ 会学+ 慧学）型人才。科学素养是首要的育人目标，工程素养是科学素养的内核，与学校的育人目标相对接，而加强工程素养的培育正是实现学校育人目标的现代化探索。工程素养深得学校人文、艺术和文化课程的滋养，而工程学又是一门综合型应用科学，它与数学、自然科学、经济学、社会学、艺术等基础学科有着紧密的关系。基于这种特点，才使工程素养在高中的培育具有广泛的可能性，使学校既可直接开设工程类课程，也可结合数理化生等进行实施，还可通过艺术、文学等课程进行有机渗透。
三、建设工程素养培育特色课程群
1.课程框架图
为了建设工程素养培育特色课程群，学校构建了课程框架，即汇学课程的整体架构（见图1）。
2．打造四类工程素养培育特色课程群
学校打造了“生命科学”“工程科学”“种子课程”“其它类”四大类涉及23个工程的创新实验课程群（26门课程）。学校坚持在基础型课程中渗透、在拓展型课程中应用、在研究型课程中深化的实施思路，聚焦学生工程素养的培育。
生命科学创新实验课程群有结冷胶菌株的实验室培养及发酵、环境工程实验、走近基因等课程，所属的工程涉及微生物、环境、食品等；工程科学创新实验课程群有高铁调度与驾驶、3D打印、波音787飞机驾驶等课程，所属的工程涉及交通管理、材料工程、设计与制造等；双新种子课程群有简易空气净化器制作、多彩的功能膜、计算机程序控制等，所属的工程涉及环境、能源、网络等；其他类创新实验课程群有无人机、水下机器人、月球车等课程，所属的工程涉及机器人、杂技、航天、影像等。
(1)生命科学创新实验课程群。2007年，学校依托校友任九皋的捐资与上海交通大学生命科学院共同创建了“生命科学创新实验中心”。该中心由5个代表现代生物技术应用领域的高端实验室、12位教授组成的导师团与学校的10位教师结对子组成。生命科学创新实验课程作为班级必修课程，由高中科技班普及到全体高中生，现已辐射到初中科技班。该课程群将基础生命科学与应用生物技术相结合，在具体实施中，分为面向全体高中生的“普及”、面向学有余力学生的“提高”和面向选择生命科学实验课题开展创新研究的个别学生的“创新”三种类型。生命科学创新实验中心成立以来，教师进行了“天然食材对幽门螺旋杆菌体外抑菌试验研究”等13个创新课题的研究。
(2)工程科学创新实验课程群。工程科学创新实验中心的轨道交通创新实验室群是上海市，也是全国首所由中学创建的轨道交通类实验室，作为“同济大学交通运输工程的实训基地”也面向同济大学的研究生开放。其硬件设施主要是“轨道交通列车运行仿真沙盘系统”，模拟从上海虹桥站到杭州东站的沪杭高铁运行轨道，分为六个区间，有动车组模型十列、模拟驾驶室八个、模拟总调度台一座、分站调度台十座，可供12人进行模拟列车运行实验操作。该实验采用模拟驾驶软件系统控制动车组模型的行驶，通过显示系统，使模拟驾驶的体验者能在操作过程中从列车的视角看到前进线路上的情况，还可进行相关驾驶技术的科学实验研究。该课程面向高一年级，每周2课时，主要是让学生了解轨道交通系统知识及接发列车的相关规定，了解中间站信号、联锁、闭塞设备的使用方法，掌握接发列车的实际操作技能，还可在列车驾驶、道岔扳动、信号显示等环节自编程序实现某种功能或完成某种动作。学校采用以学生为主导的沉浸式教学方式，请学生参与实验室教学和教材编写，形成学生自主管理、以老带新的格局。
(3)新科学、新技术创新课程群。上海市中小学新科学、新技术创新教育课程平台由上海市中小学课程改革办公室和上海师范大学科技策划与传播中心共同发起，意在给学生创造接触科技前沿的机会，使其经历创新学习过程，从而培养创新意识和实践能力。学校开设了7门创新型课程供学生选修，其中有5门延伸到初中。
3．建设渗透类工程素养培育课程
一是艺体课程中的工程素养培育。学校利用音乐艺术创新思维来带动学生的逻辑思维；探索科艺体结合的创新项目，让艺体助推创新。学校是上海市艺术教育示范校，学校民乐是上海市文化特色建设的“一校一品”项目，这是艺术课程的抓手；学校是上海市高中体育专项化试点校，是女篮和飞镖项目的上海市体育传统项目校，这是体育课程的抓手。
二是渗透工程素养培育的多彩德育活动。学校在科普讲座、小博士评比、走进大师等主要德育活动中渗透工程素养培育内容。
三是在社团活动课程中培育工程素养。学校在社团活动中渗透工程素养的显性课程，涉及根与芽社、OM 社、经济社等19 个社团。还请刘斌、魏敦山等院士来校讲座，传承院士攻坚克难、执着创新、敢为人先的精神品质。
四、保障
为了将学校打造成工程素养培育特色高中，学校不仅成立了创建特色高中规划实施领导小组，还提供了以下保障。
规划制度。制订《学校五年发展规划》，设立专门的科研和课程发展中心管理部门，设立两类课程和工程素养教研组。
高校支撑。聘请上海交通大学、同济大学等9所大学的25 位教授和5 个高科技公司的10 位专家给教师培训；组织教师到大学跟岗学习；请大学教授和高科技公司的专家到校给学生上课。
师资队伍。四大创新课程群的教师团队定期为全体教师进行工程素养培训，而每位教师又都是工程素养培育的需求者、开发者、实施者和建设者。
七年一贯制。学校的工程素养培育课程体系，将初中科技班与高中科创班课程对接，满足了学生的选择性需求。
激励政策。学校将工程类校本课程的课时定为最高，超过了语数英，以此作为激励措施。
五、成效
学校成效。徐汇中学现已成为“学生有特长，教师有特色，教学有质量，办学有成就，社会有声誉”的品牌学校，并被上海市教研室和种子课程专家组定为整个项目实施的领头学校。学校的生命科学创新实验室在2010 年获得上海市中小学创新实验室评比第一名。
学生成效。学校有18 名学生在2017 年上海市学生学习经历社会化评价中被市教委教研室授予“双新平台”优秀种子课程获得者。有学生在OM 竞赛、上海市头脑奥林匹克万人大挑战擂台赛中获得19 个金擂王，在世界创新大赛中国区决赛中荣获一等奖。现任科新社社长获上海市创新大赛一等奖。2018 年，有3 人入选上海交通大学英才计划。
教师成效。种子课程中有9 位教师被聘为种子课程专家型教师，有1 人获上海市拓展型评优课一等奖第一名。青年教师成长迅速，校本课程编写数量多、质量高。
近年来，学校在科技方面获集体荣誉39 项，其中国家级1 项、市级12 项、区级26 项；有40 人次的教师获市区级奖；有425 名学生获各级奖项，其中有4 人获国家级奖、164 人获市级奖、257 人获区级奖。
学校以“汇学杯”科技节为契机向全区辐射，每年都要举办一届科技节，选出科学小院士、科技之星、汇学校长奖获得者。学校的工程素养课程让科技班成为名副其实的科创班，工程素养课程群是校本课程的开发源、科技创新的孵化器、工程实验的学习场、科普宣传的主阵地，也是研究型教师的培养平台。开设与大学衔接的课程，有助于学生的职业生涯规划；开设自主研究课程，有利于实现工程类科技人才的早期培养。
工程素养培育科学特色课程群的构建，提升了学校的办学品质和品牌辐射效应：特长到特色———由特长项目向特色学校转化；局部到全面———由面向科技精英向面向全员科普转化；
崇尚科学多彩发展——建设工程素养培育特色高中的实践探索
