方案背景
科學(xué)教育是提升全民科學(xué)素質(zhì)、建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的基礎(chǔ)。小學(xué)科學(xué)教育對(duì)從小激發(fā)和保護(hù)孩子的好奇心和求知欲，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和實(shí)踐創(chuàng)新能力具有重要意義。自2017年小學(xué)科學(xué)課程起始年級(jí)調(diào)整為一年級(jí)。國(guó)家系列政策既為小學(xué)科學(xué)教育提供保障，拓展小學(xué)科學(xué)教育的空間和路徑，同時(shí)也為小學(xué)科學(xué)教育提出了新的挑戰(zhàn)。
“推進(jìn)義務(wù)教育階段的科技教育。完善中小學(xué)科學(xué)課程體系，研究提出中
小學(xué)科學(xué)學(xué)科素養(yǎng)，更新中小學(xué)科技教育內(nèi)容，加強(qiáng)對(duì)探究性學(xué)習(xí)的指導(dǎo)。”
——《全民科學(xué)素質(zhì)行動(dòng)計(jì)劃綱要實(shí)施方案》（2016—2020 年）
“……倡導(dǎo)以探究式學(xué)習(xí)為主的多樣化學(xué)習(xí)方式……突出創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)環(huán)境，為學(xué)生提供更多自主選擇的學(xué)習(xí)空間……科學(xué)學(xué)科與其他學(xué)科關(guān)系密切，倡導(dǎo)跨學(xué)科學(xué)習(xí)方式。STEM 是一種以項(xiàng)目學(xué)習(xí)、問(wèn)題解決為導(dǎo)向的課程組織方式，它將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)有機(jī)地融為一體，有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)?？茖W(xué)教師可以嘗試運(yùn)用于自己的教學(xué)實(shí)踐……”
——《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017 年）
“……要重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，努力創(chuàng)設(shè)適宜的學(xué)習(xí)環(huán)境，促進(jìn)學(xué)生積極參與、主動(dòng)探究，引導(dǎo)學(xué)生做好每一個(gè)實(shí)驗(yàn)。教師要加強(qiáng)實(shí)踐探究過(guò)程的指導(dǎo)……培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力?！?/span>
——教育部關(guān)于印發(fā)《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》的通知（2017 年）
方案簡(jiǎn)介
小學(xué)科學(xué)探究室是融合 STEM 教育理念的萊博士系列功能教室在小學(xué)科學(xué)領(lǐng)域的獨(dú)特代表。它秉承“開(kāi)放創(chuàng)新、探究體驗(yàn)、學(xué)科融合”的教育理念，以適度融合的PBL項(xiàng)目管理和 STEM教育理念設(shè)計(jì)的小學(xué)科學(xué)創(chuàng)新課程為核心，由領(lǐng)先的教育技術(shù)和產(chǎn)品（含科學(xué)實(shí)驗(yàn)箱、小學(xué)科學(xué)教育云中心等）構(gòu)成的小學(xué)科學(xué)教育整體解決方案。該方案以《小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》為依據(jù)，以涵蓋四大領(lǐng)域、匹配不同版本教材的科學(xué)實(shí)驗(yàn)箱為支撐，依托設(shè)計(jì)獨(dú)具特色的科學(xué)創(chuàng)新課程，創(chuàng)設(shè)適合實(shí)踐探究的科學(xué)教育環(huán)境、幫助學(xué)生了解與認(rèn)知水平相適應(yīng)的科學(xué)知識(shí)，體驗(yàn)科學(xué)探究的基本過(guò)程，進(jìn)一步發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力，并在此過(guò)程中，使學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、思維能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力等得以綜合發(fā)展，并適度推動(dòng)學(xué)生運(yùn)用跨學(xué)科知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)新與實(shí)踐，提升綜合解決問(wèn)題的能力，從而達(dá)到多維度、多層次地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。
方案特點(diǎn)
1.提供多層次科學(xué)教育，滿足學(xué)校個(gè)性化需求
該方案既著眼現(xiàn)階段學(xué)?？茖W(xué)教育的基礎(chǔ)需求，匹配主流教材版本，輔助日常科學(xué)課的實(shí)施，又在此基礎(chǔ)上提供創(chuàng)新型科學(xué)教育的需求，對(duì)標(biāo)《小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》，從實(shí)驗(yàn)器材到課程配套，全方位滿足學(xué)校關(guān)于科學(xué)教育的提升需求。學(xué)?？筛鶕?jù)自身特色及科學(xué)教育的發(fā)展重點(diǎn)及方向，選擇具有個(gè)性化需求的課程及器材組合。
2.課程引領(lǐng)技術(shù)融合，有效支撐科學(xué)創(chuàng)新教育
以美國(guó)科學(xué)教育 STEM課程設(shè)計(jì)理念為基礎(chǔ)，引入項(xiàng)目管理流程和思維導(dǎo)圖的科學(xué)創(chuàng)新課程是實(shí)施科學(xué)創(chuàng)新教育的核心。模塊化課程既相互依存，又自成體系。整個(gè)課程體系以課程標(biāo)準(zhǔn)涉及到的四大領(lǐng)域知識(shí)為基礎(chǔ)，又融合了語(yǔ)文、物理、藝術(shù)（音樂(lè)、美術(shù)）、建筑、金融等多學(xué)科相關(guān)概念和知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作、解決問(wèn)題、語(yǔ)言表達(dá)、數(shù)據(jù)分析等能力，培養(yǎng)科學(xué)思維，初步感知跨學(xué)科解決問(wèn)題的整體觀。配套課程的信息技術(shù)完全融入課程設(shè)計(jì)，體現(xiàn)學(xué)科特色和跨學(xué)科應(yīng)用特點(diǎn)。
3.國(guó)際領(lǐng)先的實(shí)驗(yàn)吊裝系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)教室功能分區(qū)多樣化
依據(jù)《小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》，深度分析國(guó)內(nèi)主流教材版本，科學(xué)性的引入國(guó)際領(lǐng)先的專(zhuān)業(yè)化學(xué)科吊裝系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水、電、氣、風(fēng)的集成化控制和管理，滿足科學(xué)教學(xué)的日常所需，拓展科學(xué)實(shí)驗(yàn)的寬度和深度，并體現(xiàn)教室功能的多樣化分區(qū)，實(shí)現(xiàn)探究、學(xué)習(xí)、討論、實(shí)驗(yàn)在同一空間實(shí)現(xiàn)。
4.個(gè)性化科學(xué)教育私有云，提供校園版和教育局版
以輔助科學(xué)教育為基礎(chǔ)，同時(shí)兼顧科學(xué)教師發(fā)展、校本課程建設(shè)需求，以云計(jì)算為架構(gòu)實(shí)現(xiàn)學(xué)?？茖W(xué)教育資源信息集中管理。在繼承私有云封閉特性的同時(shí)，兼顧資源橫向共建共享，實(shí)現(xiàn)科學(xué)教育資源的有效整合。平臺(tái)本身既可以作為單獨(dú)的科學(xué)教育信息系統(tǒng)，也可以作為學(xué)?，F(xiàn)有教育網(wǎng)的有力補(bǔ)充。
方案構(gòu)成
1.吊裝系統(tǒng)
一切自然科學(xué)都來(lái)源于實(shí)踐。實(shí)驗(yàn)作為科學(xué)教育的重要內(nèi)容和方法，對(duì)學(xué)生掌握科學(xué)知識(shí)和研究方法、實(shí)驗(yàn)技能以及創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，具有重要地位和作用。根據(jù)《小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》所涉及的四大領(lǐng)域，學(xué)科吊裝系統(tǒng)創(chuàng)造性引進(jìn)德國(guó)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)及設(shè)計(jì)理念、集成了常規(guī)實(shí)驗(yàn)所需要的水、電、氣、網(wǎng)絡(luò)、通風(fēng)管道等需求，形成模塊化的、可吊頂安裝的艙體設(shè)施、電動(dòng)搖臂裝置以及中央智能控制系統(tǒng)，為科學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)施提供安全、便捷的保障。
借助學(xué)科吊裝系統(tǒng)，還實(shí)現(xiàn)了科學(xué)教室的多樣化功能分區(qū)，拓展了實(shí)驗(yàn)范圍和深度，且滿足轉(zhuǎn)身即可實(shí)驗(yàn)，提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)頻率和覆蓋率。
小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，不僅僅需要各種儀器設(shè)備及耗材，還需要實(shí)驗(yàn)室具備便宜的水、電、通風(fēng)等條件。以教科版教材為例，在必要的實(shí)驗(yàn)前后洗手的需求之外，有不低于 40%的實(shí)驗(yàn)中需要用到水，如物體在水中的沉浮、溶解等；有不少于10%的實(shí)驗(yàn)中通風(fēng)是非常必要的，如小蘇打和白醋的變化等。除此之外，很多科學(xué)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展過(guò)程中需要用到穩(wěn)定的電源。因此，集成了水、電、風(fēng)的吊裝設(shè)備在科學(xué)實(shí)驗(yàn)室中是很有必要的，將為師生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)帶來(lái)更多的便利。
2.基礎(chǔ)配置
包括教師演示臺(tái)，學(xué)生實(shí)驗(yàn)臺(tái)，實(shí)驗(yàn)凳，學(xué)生桌面水槽，多功能水槽臺(tái)，實(shí)驗(yàn)箱貨架。
3.實(shí)驗(yàn)箱
(1)基礎(chǔ)試驗(yàn)箱
以滿足學(xué)?；究茖W(xué)教育需求為目標(biāo)，匹配教科版、人教版、湘教版、蘇教版等相應(yīng)教材，依據(jù)教材年級(jí)設(shè)置的單元科學(xué)課程，配套相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)器材和耗材。班級(jí)可按組配置， 4-6 人一組，有效支撐常規(guī)課堂實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行。其中器材可重復(fù)使用，耗材可單獨(dú)重復(fù)購(gòu)買(mǎi)。
(2) 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)箱
以國(guó)家教育部頒布的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》為藍(lán)本，分為物質(zhì)科學(xué)，生命科學(xué)，地球與宇宙，技術(shù)與工程四大領(lǐng)域，提供 26 個(gè)主題箱體，包括聲、光、電、磁、清潔能源、力與機(jī)械、生物標(biāo)本、人體結(jié)構(gòu)、建筑結(jié)構(gòu)等主題，匹配融合了 STEM教學(xué)理念、參考了美國(guó)《科學(xué)素養(yǎng)導(dǎo)航圖》的科學(xué)創(chuàng)新課程及相應(yīng)耗材，實(shí)現(xiàn)學(xué)?？茖W(xué)教育的創(chuàng)新及提升性需求。根據(jù)實(shí)驗(yàn)涉及的學(xué)科寬度和深度，分為14箱體、20箱體、26箱體三種組合方式，學(xué)?？筛鶕?jù)需求進(jìn)行自由選擇和組合。
4.科學(xué)創(chuàng)新課程套裝
該創(chuàng)新課程匹配“萊博士創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)箱“，引入美國(guó)《科學(xué)素養(yǎng)導(dǎo)航圖》和 STEM 課程設(shè)計(jì)理念，基于課標(biāo)，又高于課程標(biāo)準(zhǔn)，在涵蓋科學(xué)知識(shí)、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度的基礎(chǔ)上，更注重體現(xiàn)課程的寬度和深度，教師可通過(guò)“課程索引圖”，清晰了解每個(gè)課程里知識(shí)內(nèi)容的覆蓋情況，并可通過(guò)定向?qū)W習(xí)或項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)，從而避免基礎(chǔ)知識(shí)的結(jié)構(gòu)性缺失。
整個(gè)創(chuàng)新課程分為主題課程和STEM課程。通過(guò) 26個(gè)科學(xué)主題實(shí)驗(yàn)箱，在覆蓋課程標(biāo)準(zhǔn)的四大領(lǐng)域，12個(gè)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，課程選題更以學(xué)生能夠感知的、貼近生活與技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的內(nèi)容為主，通過(guò)一定程度的學(xué)科交叉，實(shí)現(xiàn)知識(shí)跨界，更深度地推進(jìn)學(xué)習(xí)變革，使學(xué)生不因?yàn)閷W(xué)科的割裂而片段性地理解世界，而是感受世界是完整的，是相互聯(lián)系和諧共生的，讓學(xué)生初步感知跨學(xué)科解決問(wèn)題的整體觀，為中學(xué)階段的STEM教育奠定基礎(chǔ)。
該課程套裝包括課程索引、教學(xué)案例、教師手冊(cè)、學(xué)生手冊(cè)、實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)五大部分，提供完整的課程實(shí)施路徑，是學(xué)校進(jìn)行科學(xué)教育提升，以及STEM素養(yǎng)培養(yǎng)的有效解決方案。
STEM課程在設(shè)計(jì)寬度方面，體現(xiàn)通識(shí)理解，包括學(xué)科發(fā)展歷史，理解學(xué)科核心概念，打通對(duì)跨學(xué)科概念的理解；在課程設(shè)計(jì)深度方面，幫助學(xué)生理解科學(xué)研究的本質(zhì)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)掌握科學(xué)的研究方法。
每個(gè)主題活動(dòng)均體現(xiàn)了STEM跨學(xué)科概念和核心學(xué)科概念，并通過(guò)項(xiàng)目學(xué)習(xí)的方式，不斷模仿和重復(fù)科學(xué)研究和工程設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)踐流程。該課程體系覆蓋小學(xué)全部階段，普適易行、循序漸進(jìn)，是學(xué)校引入STEM課程的最佳選擇。
5.云中心
科學(xué)教育云中心是小學(xué)科學(xué)教學(xué)專(zhuān)屬的學(xué)科私有云。該系統(tǒng)分為“同步資源、創(chuàng)新課程、課標(biāo)&教研、校本課程、公開(kāi)課等欄目，其中“同步資源”匹配國(guó)內(nèi)主流科學(xué)教材版本，提供全系列的課件、教學(xué)設(shè)計(jì)資源，滿足科學(xué)老師日常備課所需；“創(chuàng)新課程”納入思維導(dǎo)圖和項(xiàng)目管理理念，為教師實(shí)施創(chuàng)新課程提供課程資源抓手；“期刊中心”提供與科學(xué)教育以及科學(xué)課有關(guān)的期刊雜志全文搜索及下載服務(wù)，滿足教師發(fā)展所需。
科學(xué)教育運(yùn)中心以云計(jì)算為架構(gòu)實(shí)現(xiàn)學(xué)科資源信息集中管理，融合“ 知識(shí)元” 的學(xué)科數(shù)據(jù)處理技術(shù)，系統(tǒng)呈現(xiàn)小學(xué)科學(xué)知識(shí)內(nèi)容。平臺(tái)本身既可以作為單獨(dú)的科學(xué)學(xué)科信息系統(tǒng)，也可以作為學(xué)?，F(xiàn)有教育網(wǎng)的有力補(bǔ)充。云中心同時(shí)接入硬件，整合直播視頻處理器，實(shí)現(xiàn)對(duì)科學(xué)研究項(xiàng)目、課程進(jìn)行過(guò)程管理，在繼承私有云的封閉特性的同時(shí)，兼顧資源橫向共建共享，完成科學(xué)教育資源的整合。
6.環(huán)境搭建
科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)室是典型的學(xué)科教室，承載更多的育人功能，以服務(wù)于學(xué)生學(xué)習(xí)為宗旨的學(xué)習(xí)資源和實(shí)驗(yàn)器材及設(shè)備的配置要求離學(xué)生最近，而且保持開(kāi)放性。科學(xué)探究室通過(guò)提供適合小學(xué)科學(xué)教學(xué)方式的學(xué)科特制桌椅、科普窗簾、開(kāi)放式的展示柜/架等專(zhuān)業(yè)環(huán)境搭建，滿足小學(xué)科學(xué)教學(xué)和探究活動(dòng)的開(kāi)展。
