“同学们，你们看这块化石，你们能从这个截面上发现什么吗？”地质馆中，学生们和教师围在一块从中剖开的古化石面前进行激烈地讨论。 可不要误会，这不是地理课，而是南开两江中学一堂关于“对称图像”主题的数学课。 如今，地质馆上数学课、航天馆上地理课……在南开两江中学早已不是什么新鲜事。自南开两江中学大力开展科创教育以来，课堂上，多场地、多学科的融合渐渐常态化。 对青少年开展科创教育，大力培养学生的科学素养、创新精神和实践能力是国家创新驱动战略和科技强国战略的要求，也是国民基础教育的重要组成部分。 秉持着这一理念，身处高科技园区的南开两江中学与区域发展同频共振，在青少年中开展科创教育，用校长毛明山的话来说，“在中学开展科创教育，让学校成为普及孩子们科学素养的主阵地，在孩子们心中种下科创教育的种子，理应成为学校发展的题中之义。” 五年来，南开两江中学以科创教育为突破口，走科创教育特色之路，育时代所需创新人才。聚焦科创教育顶层设计，坚持以学生核心素养发展为导向，建构科学完善的特色课程体系，以促进学生的全域卓越生长。
在放学后的课后延时服务课堂上，一些学生正目不转睛地盯着试管，仔细地观察。这是该校的科创项目式课程“甜甜圈”智慧农场的课堂现场。教师将问题抛出，引导学生们提出假设，再由学生通过各种科学小实验来验证猜想。 授课教师讲解完实验要点后，学生们便迫不及待地进行分组实验，收集实验数据，记录实验现象，讨论分析实验结果，在实践中逐渐掌握科学原理，并尝试完成研究性报告。 “亲自动手实践是科学学习最直观的途径，而‘甜甜圈’智慧农场的课堂给了孩子们最为直观地学习体验。”授课教师介绍，依托“甜甜圈”智慧农场，培养了学生对待科学的严谨态度，同时，项目式学习不局限于单一学科知识的建构与传授，而是打破了学科壁垒，形成了多个学科知识交叉、融合、渗透的综合性教育课程。 像这样在具体学科基础上开展的科创项目，在南开两江中学还有很多，这些均得益于学校科创教育的核心点——课程。学校结合自身的办学实际和发展优势，联合社会资源，拓宽教育交流合作领域，积极构建“名师+优师”组合的双师教学共同体，及时把新方法、新技术、新思想引入教育教学实践，聚焦新工科核心素养的发展。 柔性机器人、遥感卫星应用-卫星测控与天地通联、功能模拟卫星探究与制作、计算机博弈、VR应用开发、智能传感技术、Arduino硬件编程……如今，走进南开两江中学，以课后延时服务课程和社团活动为主要形式的科创教育开展得“红红火火”。 以“双减”科普行动为契机，南开两江中学加强了科普与教育的融合发展，帮助学生激发兴趣和发掘特长，满足不同层次、不同类型学生的发展需求，培养学生创新精神和实践能力，从而为今后参与创造性的科技活动和社会实践打下基础。 南开两江中学科创实验中心主任田震表示，学校的科创课程重视对学生的思维能力和动手能力的培养，使学生成为“想到”和“做到”的主体。考虑到学生的水平，学校的科创课程结合了常规学习进度，将合适的内容进行主体化、问题化、项目化，让学生在项目学习中完成对知识的运用与理解，借助项目和技能学习来培养学生自主学习、交流协作、问题解决等关键能力。“对学校而言，鼓励学生主动认识新事物、了解新知识，学会新方法远比一味地追求成品展示更为重要。” 每门科创课程，教师们都会留意每个学生的学习进度，将基础学科知识和学生的兴趣特长相融合，从而使学生在保持好奇心与兴趣的同时，培养跨学科整合能力，形成扎实的学科素养。 为进一步激发学生对学习科学、探索科学的兴趣，积极推进课堂内外相结合的科技创新教育，学校着力探索科技、人文、艺术的融合发展，构建特色科普活力圈，创设富有创新力的交流平台。每年，南开两江中学联合重庆大学、重庆理工大学、重庆电子学会、重庆科技馆等科研单位，举办科技周活动，为学生提供近距离接触科技“大拿”和最新科创作品的设计原理和研究成果的机会。 暑期线上科技学术月活动，学校聘请在航空航天、计算机编程、机器人等各个专业领域拥有突破性科研成果的专家学者，向南开两江学子展示了科学创新的无穷魅力。2022年11月开始，学校开始邀请一线的专家学者开启线上直播授课，涉及天文、航天、人工智能、计算机编程等领域，与学生相约“云端”，共享内容丰富、妙趣横生的科普盛宴。
仔细研究卫星基础结构，“剥离”出最核心的装置，再根据要求对其进行“改装”，让模型能够实现不同的任务需求。原型分析、文献调研、结构设计、虚拟仿真、3D打印、实物组装、地面验证……如此不断地修改与优化，经过一学期的精心打磨，吴佳蔚同学和她的伙伴们才算“造”出了凝聚团队智慧的卫星模型。 “我喜欢航天课程，每节课2小时的时间，同学的分享、高校教授们的指导让我每一节课都能有新的发现。”聊及科创课堂，吴佳蔚的声音都活泼了几分。因为对航天的浓厚兴趣以及在航天课堂上的优异表现，吴佳蔚和她的几位同学被选拔到竞赛班，进行更高阶的知识学习与专业培养。 有了普及教育和兴趣启蒙，南开两江中学还注重科创教育的“培优”。 学校的科创教育既抓基础科学创新知识的普及，也看重特色亮点。南开两江中学一手抓普及，一手抓提高，高度重视学生的科技创新教育，为祖国培养立志“星辰大海”的科研型、应用型拔尖人才。 2022年12月，南开两江中学学生团队参加了首届全国青少年航天创新大赛总决赛，并在“航天创意设计-火星家园创意赛”“航天创意设计-月球探索创新赛”“太空探测-星球资源运输挑战赛”项目中，获得三项全国一等奖。
从确立参赛项目到最终完成成果，这个过程极大提高了团队的科学素养，“我们需要像科研工作者一样发现问题、做出假设、收集证据、设计模型、论证分析、得出结论，逐步掌握了开展研究的严谨科学方法”。 科创教育的核心是让学生学会用证据思考，自觉使用科学思辨的方法，而不仅仅是掌握某种操作。田震表示：“我们希望学生们能在具体的问题情境中解决实际问题。” 正是基于这样的理念，南开两江中学的学生们除了在各类科技创新竞赛中佳音频传，面对生活中可能遇到的各类问题，学生们贡献了一套又一套解决方案，研制出了一项又一项专利发明。 为了帮助病人康复，学校“智手科技团队”10位同学多次前往医院和养老院开展社会调研活动，咨询康复科室的专家和医护人员。学生们尤其注重患者体验，在研制过程中，风雨无阻地来往于学校与医院，根据患者的需求和体验对产品进行改良优化。最终他们的研究项目“心手相应——柔性手部智能康复外骨骼”成功申请专利，并且获得了第八届“互联网+”大学生创新创业大赛萌芽赛道全国决赛“创新潜力奖”国赛一等奖。 像这样的荣誉与专利，在南开两江中学科创课程开设以来比比皆是。学校刘晋麟同学申请的实用新型专利——“城市道路下穿隧道积水报警与排除系统”得到了国家知识产权局授权；初2025届1班邹宜简同学申请的外观设计专利——救援机器人，同样得到了国家知识产权局专利授权。几年间，四项由学生自主完成的专利获国家知识产权局授权，百余名学生先后获得省级、国家级科创大赛奖项荣誉。 这也初步达到了南开中学科创实验中心设立之初的目标：在学校科创教育课程的基础上，对标拔尖创新人才选拔培养目标，在模块内容的深度和广度上进行提升，促进拔尖创新人才的快速成长。
学校科创实验中心团队的教师徐子奥谈到，从三年前的新手教师到如今已经成长为学生们科创之路的良师益友，这得益于学校的全力支持，让他和学生们共同成长。 “专家们的讲座为教师们的创新教学打好了理论基础。”学校相关负责人介绍，通过“院士专家进校园”“与老师一起进高校”等活动，师生们共同了解前沿科技知识。学校还为多次带队前往周边的高新园区与各大高校参观学习，将“‘请进来’与‘走出去’相结合，使教师先于学生成长。学校与重庆大学、西南大学、北京理工大学、重庆理工大学等高校、科研机构合作，开发人工智能、机器人、3D打印、无人机、航天航空等课程，极大地拓展了教师的科技视野。 “南开两江中学科创课程的授课内容具有高校知识下沉的特征，但考虑到学生们的知识水平，这就需要教师与专家团队共同制定出适合中学生的项目内容。在这一过程中，我们教师团队受益匪浅，个人的成长与日俱进。”科创实验中心团队的教师龙城表示。 除了课程研究外，学校还邀请专家教授以讲座授课、实验室操作等方式，提升教师理解、开发与实施创新课程的专业能力。 科创课程的内容强调专业知识与实践操作，因此教师需要同步提高自身科学素养，增加知识储备。比如承压结构设计中，教师引导学生探究怎样的结构才能够在同等质量的材料条件下，搭建的结构能承受更大的力。这既需要教师能够进行物理层面的引导，又需要指导学生完成结构的建模与3D打印……一系列的操作，需要指导教师能够有足够的经验和多学科的知识储备，否则极有可能在指导学生进行实际操作时，被突然出现的问题“卡”住。 学校正竭力打造一支充满活力、多形式衔接、多通道成长、可持续发展的师资队伍，落实落好“强教”战略，以科教融汇为新方向，以课堂教学为主阵地，为实现科创教育的高质量发展增值赋能。 “这两年，学校引进了很多实验室的项目，这对我们来说既是挑战，也是自我提升的一个途径。”徐子奥说：“学校的创新课堂开设，采用‘双师制’。即一位专任教师+线上专家顾问，顾问由各高校或科研机构的专家担任。与高校专家教授的双师课堂也是我们快速成长的必要途径。” 从科创实验中心立项以来，南开两江中学的教师们不仅在专业知识能力方面不断成长，动手实操能力得到大幅提升，他们的授课方式和教育理念也在发生着深刻变化。 “在课堂上，教师和学生的互动更多了。我能感受到学生热烈地想要参与到教学过程中，可以感受到他们对知识的渴望和参与感。”徐子奥坦言，三年来，在课堂上他越来越感受到学生对教师教学的肯定。“在项目实施过程中，我越来越意识到，教师必须在这一过程中激发学生的兴趣，培养他们的探究能力和学习能力。这样，哪怕离开了教室，学生在未来的学习、生活中依然能够用这些能力去解决问题。”
五年前，从教多年的田震面临着教师生涯中的一次新挑战。 为了促进科学创新教育普及，南开两江中学拟着力打造科创实验中心，而这一项目的有效开展需要有足够经验和课程规划能力的教师进行主持。 “这对我来说是‘头一回’。”但接到这一重任的田震很清楚地意识到，这对学生和学校教师而言都是一次不可多得的机会。“尽管我没有足够的经验，但学校给予了我最大的支持。” 也正如田震所说的那样，随着团队的逐渐成型，五年来，一位位专家教授走进校园为师生们带来了科技前沿知识；生态馆、地质馆和航天馆次第落成；各类创新实验室相继投入使用；一所所高校、科研单位相继与学校达成合作协议…… 2022年9月，两江人民小学校的师生前往南开两江中学进行了参观学习。科创实验中心的教师们带领师生们走进学校地质馆、航空馆，带师生们领略了一段别开生面的科学之旅。地质馆，师生们热烈地讨论岩石的种类、外表，并在南开两江中学教师的鼓励下亲手触碰各类地质标本。航空馆内，同学们围坐在一起认真倾听航空航天知识，在沉浸式体验中了解火箭发射、卫星入轨等。 为加强园校沟通交流，实现学校科创课程资源的社区化与社会化，如今，在南开两江中学的校园时常可以见到两江新区的中、小学，幼儿园师生前来参观，体验艺术、科技教育氛围。 为促进航天科学技术的普及和推广，提高学生科技创新素质，南开两江中学积极打造航天知识学习平台。学校与中国航天科技国际交流中心合作，在学校科学馆落成“航天馆”，并建有航天科技教育创新实验室，且配备专业的航天科技综合实践设备。通过星、箭、船模型以及相关先进互动体验设备，打造学生乃至周边区域了解航天科技、学习航天知识的交流平台。 学校地质馆由古生物展厅、岩石展厅、矿物展厅和极地走廊构成，现存古生物化石标本560余件，岩石标本310余件，矿物标本360余件。岩溶地貌展厅则全貌模拟了地下岩溶景观：石笋、石钟乳、石柱等；极地走廊是以被誉“中国南极事业开创者”之一的颜其德校友所捐赠书籍、标本、实物、影音等材料为基础建成，展示了南极概况及我国南极科研的现状。 地质馆是具有研究性、科普性、学科性的多功能教学基地。学校集合了地理、生物、历史、物理、化学五大学科，联合教研，以地质馆作为教学平台，开展项目式学习，为培养跨学科的地质科学人才奠定基础。 学校先后建成了3D打印创新实验室、开源硬件创客教室、机器人工作室、精工木工实验室、微生物实验室。与北京理工大学共建“人工智能实验室”、与重庆大学计算机学院共建“智能计算与硬件编程创新实验室”、与重庆理工大学人工智能学院合作共建“雏鹰成长智能科技创新实验室”。 除了场馆硬件设备，南开两江中学还积极链接社会资源。 作为重庆地区首个“航天未来人才培养基地校”，2021年重庆南开两江中学携手中国航天科技集团，引进由中国航天科技国际交流中心自主研发的航天体系专业课程。学校与中国航天科技国际交流中心、重庆大学、重庆理工大学、明月湖国际智能产业科创基地建立深度合作关系，探索“中学生+新创意+新技术+新设计”的科创人才培养模式，共同推进航天特色科技教育课程的开发。 每个学期，学校都会邀请在社会上有影响力的院士、教授、研究员和各个领域的专家与杰出人才来校，与南开学子展开近距离的交流，通过专题讲座的形式向学生们普及基础的科学知识和前沿的科技理论。 从五年前，第一位教师加入科创实验中心，到如今200多位学生获得省级、国家级各类奖项。多要素协同，南开两江中学全方位支持科技创新教育新发展，为学生们打开了走近科学、浸润文化、体验生活、了解世界的大门，为在校学生们展示了科创世界的广袤晴空。
