近年来，我国连续出台《全民科学素质行动规划纲要（2021—2035年）》《教育部等十八部门关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》《中小学科学教育工作指南》等一系列强化科学教育实施力度的重大部署，中小学科学教育在人才强国战略中占据着举足轻重的地位。然而，中学科学教育的实践并非一蹴而就，它需要一个循序渐进、持续发展和不断完善的过程，以特色教育为支点开展科学教育是不少中学的现实选择。特色教育重在办学、贵在育人，突破口在课程。本文以山东省青岛第三十九中学（以下简称“青岛三十九中”）为例，探索其如何依托自身的优势资源，在实施科学教育过程中完成从特色科学活动到系统化科学教育、从特色课程到国家课程、从学科化教育到跨学科教育的全方位、多层次进阶历程，从而为中学科学教育的高质量发展提供一条可供借鉴的实践路径。

作为一所海滨城市学校，青岛三十九中与大海结下了不解之缘。极地海洋世界、海洋科技馆、海军博物馆、“中华人民共和国水准原点”等众多涉海科普场馆，为开展海洋教育提供了得天独厚的场所。青岛汇聚了我国近三分之二的海洋科研人员，拥有中国海洋大学、国家海洋局北海分局、中国水产科学院黄海水产研究所、国土资源部青岛海洋地质研究所、国家海洋局第一海洋研究所、中科院海洋研究所等众多高端海洋科研机构，这些丰富的海洋科研资源为实施海洋特色教育提供了强有力的支撑。

凭借这一得天独厚的海洋教育优势，自学校创建以来，青岛三十九中便开展了海洋公益课堂进校园、参观大学实验室、游览海底世界等一系列丰富多彩的科学活动，这些活动在一定程度上提升了学生的科学观念和实践能力。然而，长期以来，这些零散的海洋科学活动因缺乏系统性规划，存在活动时间安排随机、活动对象有所选择、活动场地不固定、活动内容设计层次性不足等问题，从而影响了学生科学教育的成效。因此，充分整合当地优质海洋教育资源，打造系统化的特色科学课程体系，实现学生对象全体化，特色科学教育实施常态化，成为科学教育的第一重进阶。

“科学素养”一词的提出与应用已历经近80年。1997年，钟启泉教授首次将“科学素养”的概念系统性地引入国内。他指出，现代科学素养的基本内涵涵盖概念性知识、科学的理智、科学的伦理、科学与人文、科学与社会、科学与技术六大范畴。郑永和等学者则从国际视野出发，将科学素养精炼为科学内容、探究实践、科学思维、科学技术与社会、科学参与和决策五个维度。《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）则明确指出，科学课程旨在培养学生的科学观念、科学思维、探究实践和态度责任等核心素养。从这些对科学素养内涵的论述来看，科学教育并非局限于力图培养拔尖创新人才的面向少数人的教育范畴，其对象应面向全体学生。

青岛三十九中在海洋特色科学活动到系统化科学教育进阶的过程，则是将科学教育的对象从选择性的少数学生扩展为全体学生的过程。之所以依托海洋特色教育实施面向全体学生的科学素养培育，是因为从中学分科教育的角度来看，海洋特色教育的内容广泛涉及生物、化学、物理、地理、信息技术等多个学科的交叉融合，其学科属性决定了可整合大量科学实验探究的教育资源。借助海洋特色资源的独特优势，开发和实施实验探究项目成为特色教育的鲜明特点。

同时，基于科学教育的实践性和综合性特点，学校确立了“面向全体学生，以培育科学素养为目标，以实验探究为基础、以科学思维为核心”的科学教育实施策略。通过整合传统特色优势资源，积极营造“在研究中学习，像科学家一样思考”的教育生态氛围，遵循“注重兴趣激发、注重素养培育、注重基础夯实、注重能力提升、注重创新思维、注重个性发展”的育人方针，形成“每个孩子都优秀，每个孩子都精彩”的科学教育理念。

教育部办公厅颁布的《中小学科学教育工作指南》明确指出，中小学科学教育工作的核心在于提升学生的科学素养，培育学生的批判性思维和创新能力。依据布鲁姆学习能力金字塔的不同层级划分，学生的批判性思维和创新能力是高阶思维和深度学习的结晶。它们在具体问题的解决过程中得以有效培养和提升。涉海高校研究院所的课题研究往往聚焦于海洋领域与民生息息相关的问题的分析与解决。

鉴于此，青岛三十九中充分发挥海洋特色教育资源的独特优势，将涉海高校科研院所的课题研究方式引入中学教育，开发出适合中学生参与的海洋课题研究项目。学校鼓励学生在问题中学习，在研究中成长，让课题研究成为他们学习生活中的重要组成部分。虽然中学课题研究的开展是在专业导师的指导下进行的，但前期的兴趣激发和能力培养无疑对课题研究的持续推进具有至关重要的影响。

青岛三十九中在此方面进行了有益的尝试和探索。学校开发了一系列体验式和沉浸式课程，为课题研究的常态化实施奠定了坚实的基础。海洋科普讲座以专题形式呈现，以科学知识与科学技术的密切联系以及科学技术在海洋中的应用等内容为主线，开展海洋生态、海洋技术与工程、海洋地质勘探、海洋生物化学等跨学科领域的科普讲堂，并通过与海洋专家面对面对话探讨的形式，激发学生问题意识、探究兴趣。学生还有机会参观高校海洋实验室、观摩水产养殖育苗中心的育苗过程、参与海洋水生生物增殖放流等丰富多彩的海洋实践活动。这些活动让他们近距离、直观地感受到了海洋科学的无穷魅力。

在海上科学考察中，学生更是亲自动手开展了一系列小实验，如采集海水样品、检测海上风力风向等，并利用显微法对近海水域的浮游生物种类及分布情况进行了鉴定和研究。这些实验和课题探究不仅提升了学生们的科学探究意识和技能，更让他们在实践中体会到了科学的乐趣和价值。经过不断的探索和实践，青岛三十九中最终形成了以“每周一次海洋科普讲座、每月一次海洋实践活动、每学期一次课题研究、每年一次海上科学考察”为主要内容的“四个一”海洋特色科学课程体系。这一海洋校本课程体系的建立为学校全体学生系统地开展常态化特色科学教育提供了有力支撑。

拓展中学科学教育不仅需要以特色教育为依托，更需要在国家课程中实现高效融合和全面覆盖。在特色科学课程的实施中，形成了专题化、问题化、课题化的多元教学方式。在国家课程培育学生科学素养的路径上，致力于将特色科学教育的教学方式和国家课程深度融合。项目式教学作为一种创新的教学方式，它强调设置真实情景，在创造性解决问题的过程中习得必备知识、发展关键能力、落实学科素养。其教学理念与海洋特色教育高度契合。以科学素养培育为核心，在各学科中开发“海洋”项目和“非海洋”项目案例，在国家课程中实施项目式教学，实现科学教育在学校教育中的全面覆盖，形成科学教育的第二重进阶。

在中学阶段，受到学科课时和中高考指挥棒的制约，学科项目设置的真实情景必须与学科核心知识概念相联系。在项目设置中，一方面注重对海洋特色教育的延伸，设计“海洋+”主题项目。如数学科学项目“探索海浪的奥秘—周期与振幅的测量与分析”中如何计算海浪的周期和振幅与核心知识三角函数概念联系起来，分析周期和振幅的数学意义。另一方面注重在国家课程中的全覆盖，开发丰富的“非海洋+”主题项目。

如数学学科项目“规划学校运动会的活动安排”设置“如何合理安排学校运动会的赛程，确保所有项目能在最短时间内完成”，将其转化为解决数学模型“线性规划或图论中的最短路径问题”；物理学科项目“浮力探秘—船只漂浮状态实践研究”设置完成一个任务，即“设计和制造一艘能够在不同水域条件下保持稳定漂浮状态的小型船只模型”，将其紧密地和“阿基米德原理”这一核心知识点联系起来，阐释浮力的物理基础，完成相关数据测量和实验模型构建等。

在具体的实践过程中，学校设计了聚焦核心知识解决实践问题的项目式教学“聚焦问题—拆解转化—体验探究—反思拓展—提升素养”的实践模式。具体来讲：第一层是“聚焦问题”，将事实问题借助学科知识术语表达为学科要探究的项目问题；第二层是“拆解转化”，将学科要探究的项目问题进一步拆解为更具体的、能借助实验研究的、指向学科核心概念的基础性问题；第三层是“体验探究”，针对特定的基础性问题，通过观察、提问、实验设计、方案实施等开展问题探究；第四层是“反思拓展”，基于个人对实验证据的分析和推理，提出自己的主张，通过对结果的交流与讨论，形成学科的核心概念；第五层是“提升素养”，在理解核心概念的基础上形成学科观念，提升科学核心素养。

例如，物理学科项目“设计和制作一个小型风力发电机”，从项目任务聚焦研究的问题“如何利用风能发电”，将问题拆分转化为与学科核心知识相联系的子任务：一是掌握风力发电的基本原理；二是设计风力发电机的结构图；三是选择合适材料，制作小型风力发电机。通过学生动手制作风力发电机模型，测试其发电效率，并调整设计以提高性能，实现学生的体验探究过程；通过分析不同设计对发电效率的影响，讨论如何提高风能利用率和发电机的稳定性等，进行反思拓展。最终学生通过实践了解物理原理的实际应用，实现动手能力和创新思维等素养提升。这一实践模式不仅让学生经历了从事实经验到素养提升的过程，更让学生在项目式学习中完成了从疑惑到清晰、从模糊到精准、从浅显到深入的认知转变。通过基于学科核心知识建构的项目式教学实施，不仅能够加深学生对学科知识的理解和应用，更能提升学生的科学素养和综合能力，为他们未来的成长和发展奠定坚实的基础。

在当代教育体系中，项目式教学以其独特的实践性和探究性受到了广泛关注。特别是在国家课程项目式教学中，将学生的兴趣激发与专业志向培养相结合，不仅有助于提升学生的学习积极性，还能为其未来的职业发展奠定坚实基础。兴趣是学生最好的老师。当学生对某一领域产生浓厚兴趣时，他们会更加主动地投入学习和探索中。项目式教学正是基于这一点，通过设计富有挑战性和探索性的项目任务，让学生在实践中发现问题、解决问题，从而激发他们的学习兴趣。同时，这种教学方式还能帮助学生明确自己的专业志向。

以通用技术学科“海水桥梁的设计”项目式教学为例，该项目旨在通过让学生亲手制作桥梁模型，培养他们的科学思维和实践能力。在项目开始之初，教师会引导学生关注桥梁设计的不同技巧，鼓励他们提出自己的设计方案。这一过程中，学生们表现出了极高的热情和兴趣，他们积极查阅资料，进行小组讨论，甚至利用课余时间自发组织安全性能实验。随着项目的深入，学生们不仅学到了科学知识，更重要的是，他们在实践中发现了自己的兴趣所在。有的同学对工程设计产生了浓厚兴趣，有的则对防腐蚀材料研究情有独钟。这些兴趣点不仅激发了他们的学习动力，也为他们未来的专业选择提供了明确的方向。

在知识高度分化与综合化并存的年代，分科教学有其必然性和科学性，但对真实世界复杂问题的解决，需要在统一任务主题下，运用多学科知识和技能。分科教学使学科知识互相割裂，学科间形成障碍和壁垒，制约科学教育高质量发展。将国家课程项目式教学深化实施，引入社会性科学议题，综合科学、社会、政治、经济、文化等多学科视角，分析和解决社会生活中的科学问题，有效打破了现有科学教育分科实施的瓶颈，使学科化教育走向跨学科教育，实现科学教育的第三重进阶。

《新课标》对科学教育提出了明确要求，即每门课程应该用至少10%的课时，设计并实施跨学科主题学习。为确保跨学科主题学习有效进行，必须注重跨学科教研的支撑，以提升相关学科教师的跨学科教学能力和团队协作能力，从而推动科学教育高质量发展。青岛三十九中建立了以课程中心为主导、项目式教学研究室统筹协调、教研组全面整合的管理框架。

依据校内外教师资源的差异化配置，形成三大教研共同体：其一，以教育集团核心校为引领，成员校为中坚力量，携手中学与大学，共同组建区域性的校本教研共同体；其二，以学科组为基本单元，构建校内教研共同体；其三，以项目组为载体，形成跨学科教研共同体。这些共同体以协同合作的方式，有效促进了科学教育的深入实施与广泛辐射。

在社会性科学议题的具体教学中，由议题所涉及的科学学科教师来主导。根据课堂环节中是否有其他学科教师的参与，教学模式可分为单学科跨多学科教学与多学科跨多学科教学两种方式。以单学科跨多学科议题“探秘海水沉淀溶解平衡—拯救珊瑚礁”为例，其核心科学问题聚焦于沉淀溶解平衡这一化学学科的核心知识点，化学教师负责课内的整体教学，而课外则由包括化学学科在内的多学科教师提供指导。而在多学科跨多学科议题“农药喷洒导致的农田湖泊污染问题”中，科学问题则广泛涉及化学学科的“有机氯农药”“有机物”及“水中含氧量”知识，生物学科的“物质循环”“藻类繁殖”及“食物链富集”知识，以及地理学科的“水循环”和“径流”知识。在此议题的课堂内，多学科教师各司其职，分别负责不同的课程内容。至于议题中涉及的政治、经济、道德及环境等方面的深入探究，则通常由指导教师在课外时间组织完成。

依据“建构主义”原理，青岛三十九中还构建了社会性科学议题教学的理论模型，即“事实经验—映射关联—探索实践—概念整合—迁移创新”五进阶教学理论模型。它的构建，为指导跨学科课程开发、教学活动与评价设计等提供理论范式，为社会性科学议题常态化实施提供理论工具。依托集团化办学优势，青岛三十九中通过初高中一体化的“五统一”实施机制，即统一规划教育教学活动、统一组织教师培训、统一开展各学科集体备课、统一推进课程实施与评价、统一实施重要的检测与反馈，最终推动区域科学教育的同步发展。

早在100年前，梁启超先生就提出“科学教育与人文教育融合的人本理性”理论，这为当今中国教育改革提供了重要参考。社会性科学议题教学秉承“天人合一”理念，无疑强调科学教育与人文教育的融合。科学教育培养学生的逻辑思维、实验能力和对自然规律的认知，而人文教育则塑造学生的价值观、道德观念和人文素养。二者融合，不仅能够让学生更全面地理解科学的社会影响，更是培养学生社会责任感和人文关怀的有效途径。青岛三十九中结合学生每月开展的海洋实践活动，将其丰富优化形成“海洋+”科学议题，将人文教育融入海洋特色教育中，使海洋特色教育育人功能更加丰富和多元。

如青岛三十九中初中学生开展的海洋议题“海洋塑料污染与环保行动”。针对“近年来，海洋塑料污染问题日益严重，对海洋生态系统造成了巨大威胁”这一议题，学校组织学生开展“减塑行动”，鼓励学生在日常生活中减少一次性塑料制品的使用，如使用环保购物袋、餐具等。同时，将海洋实践活动“海滩清洁”设计为议题教学活动中的一个环节，让学生亲身体验塑料垃圾对海洋环境的破坏，深刻理解环保的重要性。

再如将海洋实践活动“人工育苗放流增值”融入“海洋渔业资源保护与可持续发展”议题等。经过中学六年持续不断地开展相关议题教学，海洋精神和海洋责任将深深内化于学生的心灵。在国家课程中将社会主义先进文化、革命文化、中华优秀传统文化、国家安全、生命安全与健康等重大主题人文教育有机融入课程，增强课程思想性。将“课程思政”和“立德树人”理念贯穿于国家课程实施的全过程，体现科学教育的人文价值取向。

学校构建“思政引领、学科融合”的科学教育课程体系，深度挖掘科学课程思政元素，形成鲜明思政特色的社会性议题资源库。组织骨干教师团队，深入挖掘物理、化学、生物等学科中的思政元素，结合时事热点、科技前沿、科学家故事等，开发了系列化、主题化的思政教育资源，为教师开展课程思政教育提供了有力支撑。学校还创新课程实施方式，设计了融知识性、趣味性、思想性于一体的科学探究活动课程，将思政教育有机融入科学探究过程，引导学生从历史、哲学、社会学等多维度思考科学问题，增强社会责任感，培养学生科学精神和人文情怀。通过课堂教学、课外活动、社会实践等多种途径，引导学生将科学知识应用于实际问题解决，在探究实践中培养科学精神、提升科学素养，落实立德树人，最终培养出一批具有家国情怀、政治认同、高度社会责任感和创新精神的优秀学生。