摘要：依托中国科学院研究院所丰富的高端科技资源支持和服务中学科教融合协同育人计划实施。长期以来，科研院所都仅仅是零散科技资源提供者的角色，如今转变成为中学科技教育的顶层设计者、中学优质资源深入融合的实践者。为中学提供在基础科学、生命科学、资源环境科学、高技术科学等领域全面而多层次的科教资源支撑，给予学生对科技发展更多的了解，拓展青少年学生的科学视野、培养青少年学生的科学兴趣、启迪青少年学生的科学灵感，加深青少年学生对科学精神和科学方法的理解。在科学家进校园、中学科教课程建设、优秀人才选拔、科学探索实践、高端科技探索实验室软硬件建设和运行等方面，进行综合实践探索，创新机制体制和运行模，把科技人才早期培养向初高中前移，为国家选拔培养高素质科技后备人才进行创新示范。

　　关键词：科教融合；协同育人；顶层设计；创新示范；机制体制；运行模式

　　当今世界，迅猛发展的科学技术已经成为社会经济发展的主要动力，成为人类文明进步的革命性力量，成为提高国家自主创新能力、构建国家核心竞争力的关键要素。国家已把提高自主创新能力、建设创新型国家作为我国未来发展的重大战略任务。这一目标任务的实现需要一支高水平的国家科研创新队伍，而这支队伍从根本上讲，需要从青少年的科技教育入手，通过搭建高端科教融合平台，提高青少年的科学素质和实践能力，从而建立起适合国家经济发展需要的具有高智力和创新思维能力的高素质储备人才队伍。因此，科教结合协同育人向初、高中阶段前移是我国科技后备人才储备的战略国策。

　　如何实现科技和教育两大领域在培育国家科技后备人才上的跨界融合，实现中学从原有的验证式科教转变为探究式科技教育的新模式，在机制、体制和科教结合上进行创新实践，是国家科教结合急需解决的问题之一。

　　充分发挥中国科学院丰富高端的科技资源，有效利用中国科学院在资源挖掘、整合、高端科技资源科技教育化到科技人才早期培养全价值链建设等方面的独特优势，笔者所在单位开展了科技创新型领军人才的培养向高、初中延展和前移的示范性工作，在北京市第三十五中学、北京市牛栏山第一中学、北京市第一零一中学的高中阶段实施了科技人才早期培养班等科教融合的示范合作，为参加合作的师生开拓科学视野、培养科技兴趣、启迪科学灵感提供了先导型科技资源支撑。从注重科教普惠和拔尖人才的培养两个方面着手，在注重建设人才储备基础的“池塘”的同时，创造条件鼓励拔尖人才“大鱼”的涌现，在科教普惠和发现培养后备优秀科技领军人物方面进行了大胆而有益的探索。

　　一、 科教融合协同育人理念和顶层设计

　　依托国家高端科技资源在高中阶段开展科教工作，其本意是进行青少年科学素质教育，提升青少年学生科学实践能力，启发青少年学生科学兴趣。青少年学生通过参与科学探索实践过程，对科学思想、科学精神和科学方法有更高层次的认识，从仅仅学习科学知识到真心热爱科学并志愿终生投身科研；青少年学生通过参与科学探索实践过程，获得热爱科学的内在动力，即使今后并不从事科技工作的学生也通过掌握科学探索的方法，能够早日把个人精力投入去探询感兴趣的其他领域；青少年学生通过参与科学探索实践过程，培养独立思考和团队合作的能力，培养探询科学奥秘、追寻科学真谛的精神，培养诚实守信、科学严谨的态度，培养批判性思考和动手解决实际问的题能力。

　　以往高中生在毕业选择大学专业的时候，仅仅听从老师和家长的建议，学生自身对大学各类专业并没有了解。我们对3所学校设计出3种不同特色的科教模式。第一阶段，其中1所学校是数理化天地生高技术多领域高端科教走进学校科技英才班，学生进入科研院所国家重点实验参观交流，学生走进大自然开展涵盖动植物、资源环境、古生物、天文、人文历史各种领域的专项/综合科学考察，并完成专项科学实验探究课题；其中另1所学校是针对高中学生自愿选择若干科学领域，开展成体系的科教宣讲、交流、普惠，让学生对所接触的科学领域有较深入的了解，使更多的同学发现自己潜在的兴趣点，进而参加走进中科院和专项/综合科考的实践活动；第二个阶段，在完成学生自由选择和学校推荐，中科院心理所Cattell文化公平性测验及科学动机与兴趣笔试测验，科学家、心理学家、科技教师共同开展结构化面试等3个阶段的评估之后，挑选适合进入中科院实验室进行课题探索的学生，3-5人1个小组，自主选择在科学家身边共同开展科学实验课题。在这个选拔过程中，提升了学生自信心，培养了学生面对专家组评估从容答辩的实际行动能力，成为学生的一个宝贵经历。在科教双方共同努力下，培养孩子科学素养和探究未知事物的能力，辅导学生完成小科学论文和科学实验报告，组织青少年学生在科学家、老师、家长面前进行论文答辩，分享学生在研究课题里如何角色分工、收获的实验体会和成果，培养学生勇敢自信，把同学从被动式知识学习推进到主动式探究性学习，学生在完成课内作业的同时，学会如何查找资料，如何开展实验项目探究，如何分工合作，如何讨论交流并共同进步。其中另1所学校由于地处科技资源丰富的北京中关村地区，学生思维更加活跃，把科教活动重点放在走出学校教室，走进中科院国家重点实验室与科学家面对面交流和组织科教实践活动上来，极大丰富该校特色科教实践活动，突出科教活动新亮点。

　　随着科教工作的不断深入，科教双方结合合作中实际矛盾和问题，深入探询合作新亮点，实现高端科技资源向科学教育的转化，中科院方面基于国家重点实验室所做的科学研究成果完成了15个特色科学探究实验室的顶层设计方案。在2所学校依托中科院5个研究所及国家重点实验室建立了生物技术、纳米和计算化学、智能技术、空间信息、物联网、土壤环境修复、智能感知与控制7个实验室。完成了实验室硬件集成和实验探究课程一次开发，为学校持续开展科教工作的能力建设打下了基础。

　　二、 科教融合协同育人的创新实践

　　根据中科院北京地区研究所的特点和中学的科技教育需求，我们主要从基础科学（数理化、天文等），生命科学（生物物理、微生物、动植物、心理学、遗传发育等），资源环境（地理地质、生态环境、遥感大气、古生物等），高技术科学（自动化、电子、电工、声学、计算机、网络等）4大领域遴选出23个研究所67个国家院所重点实验室进行多学科普惠和专项系列科教宣讲交流，例如：太阳活动及其引起的太阳风暴——国家天文台；神奇的碳材料——中科院理化研究所；电磁相互作用于风力发电——中科院电工所；揭开纳米尺度这个神秘世界——国家纳米科学中心；工业微生物及其系统生物学的认知——中科院微生物所；细胞的起源——中科院生物物理所；漫谈歌德巴赫猜想——中科院数学与系统科学院；我心目中的人工智能——中科院自动化所；冲击波，人与自然——中科院力学所等300多门科学课程讲座交流。示范合作学校把科学课程纳入校本课程学分考评体系，使以往零星不成体系的科教活动纳入中学的常态教学体系。为了提高有针对性的交流学习效果，分3个步骤来落实科学家进校园的科学宣讲。首先，在科学家走进校园之前至少一周，把科学家设计讲授的科教课程详情予以公开宣传，包括课程时间安排、适用人群对象、课程框架概述、课程题目（为专家的课程设计策划一个主题突出、生动形象的名字）、课程目标、先备知识（学生们在听讲前，需要事先了解哪些基础知识或做哪些基本准备？专家会设计几个相关问题，让同学们课前预习）、参考教材和网址（列举一些供同学们在课后能深入了解本学科领域研究内容和方向的资料，包括书籍、文献、国内外网站、有意义的科学问题和各种小的探究课题等）、实践活动建议（针对本学科领域研究内容和方向，建议同学们在课后可以进行哪些科学实践和科学考察活动，让青少年们真正在科学实践中学习，科学过程中感知）、课后测试题（为同学们设计一份简洁的课后测试题或问卷含答案，形成师生互动，同时可以检测学生听课效果和巩固他们学到的知识）、授课方等，加深同学们科学预习和感性认识；其次，科学家走进校园与师生面对面进行宣讲和交流互动；最后，根据师生互动交流，留下思考题，学生完成体会笔记。

　　在大自然中探寻科学真谛是科研活动的高层次拓展，野外专项和系列综合科学考察以中科院科技资源为主，当地自然人文历史风俗等其他资源为辅，让学生们在考察过程中分组完成一个科研课题。目前策划实施的科学考察活动包括科技英才云南科学探索—参与单位包括中国科学院西双版纳热带植物园、中国科学院昆明动物研究所、中国科学院昆明植物研究所、国家天文台。科技英才长白山科学探索——-参与单位包括中国科学院沈阳应用生态研究所、长白山科学院、国家地震局。科技英才内蒙古科学探索——参与单位包括中国科学院植物研究所（草原生态站）、鄂尔多斯恩格贝生态示范区等。科技英才粤港深科学探索——参与单位包括中国科学院华南植物园、中国科学院南海海洋研究所、中国科学院深圳先进技术研究院、中国科学院广州能源研究所、华大基因等。科技英才青岛科学探索——参与单位包括中科院海洋所、中科院青岛能源与过程研究所、崂山自然保护区等。科技英才南京科学探索——参与单位包括中科院南京分院、中科院紫金山天文台、中科院南京土壤研究所、中科院地理与湖泊研究所、中科院南京古生物研究所等。科技英才青海科学探索——参与单位包括中科院西北高原生物研究所、中科院青海盐湖研究所、中科院寒区旱区环境与工程研究所等。科技英才合肥科学探索——参与单位包括中科院合肥物质科学研究院、中国科技大学等。科技英才武汉科学探索——参与单位包括中科院武汉分院、中科院武汉病毒研究所、中科院水生生物研究所、中科院武汉植物园、武汉大学等。通过科研实验和生态环境科考加深对科研的理性认识，精心组织策划的科考活动把科学观察、实验记录和历史人文等丰富的文化体验结合起来，极大地丰富了学生科学实践活动，提高了学生科学人文素养，成为一生难忘的记忆。

　　学生老师走进中科院国家重点实验室，从教室学习拓展到中科院实验室内科研实践。选拔学有余力、科学兴趣和动机强烈的优秀中学生进入中科院实验室，在为期1-1年半的时间内，以团队的形式参与一个真正的研究课题从检索查新、立项、开题、中期答辩和形成论文汇报等“微科研”全过程体验，最终目的是为了让学生参与科学过程，学习科学方法，锻炼科学技能和动手能力，培养团队合作意识，让学生真正体会到科学研究过程的快乐包括辛苦，坚持和付出。同学们来到中国科学院的氛围，了解科学家的科研过程，学习科学方法、树立科学态度，培养好奇心和探索精神，对他们及早树立科学的人生观和价值观至关重要。2009年-2015年，我们先后接待了400多名优秀学生走进中科院实验室，跟随科学家团队参与科学研究过程，取得了一大批优秀小论文等科教成果，在全国青少年科技创新大赛、明天小小科学家、北京市青少年科技创新大赛、北京市金鹏科技论坛、北京市北京翱翔计划、全国中学生天文奥林匹克竞赛等各项赛事中获得了数以百计的奖项。我们合作的多所学校通过3-8年不等的科教实践，形成了各校特色品牌的科技教育新模式。

　　随着中科院科教工作的不断深入，如何解决国家重点实验室接待学生科学探究学习的能力有限的瓶颈，如何解决学生外出时间保障和安全出行，如何提高中学教师科教能力，我们为此组织中科院部分研究所重点实验室提出了在中学建立高端科学探索实验室的顶层设计方案。在中学已经建成了信息化生命科学探究实验室——中科院微生物所牵头负责；化学可视化与纳米实验室——中科院国家纳米中心牵头负责；智能科学与技术实验室——中科院自动化所牵头负责；空间信息技术实验室——中科院遥感地球所牵头负责；环境科学与技术实验室——中科院地理科学与资源所牵头负责；智慧家庭物联网及其DIY——中科院自动化所牵头负责；智能感知与控制实验室——中科院自动化所牵头负责。未来待建的天文银河花园实验室——中国科学院国家天文台牵头负责；生态环境与植物关系观察实验室——中国科学院植物研究所牵头负责；大气遥感监测实验室——中科院遥感与数字地球研究所、中国科学院大气物理研究牵头负责；新世纪生命科学与前沿技术实验室——中国科学院生物物理研究所牵头负责；网络与空间信息技术实验室——中国科学院遥感与数字地球研究所牵头负责；CPU设计科学探索实验室——中国科学院计算研究所；天文与太空探索实验室——中国科学院国家天文台牵头负责；天空地一体化遥感科学探索实验室——国家重大专项工程中心牵头负责等一大批高端特色科学实验室。在完成实验室硬件建设的同时，由一线科学家完成实验课程的一次开发（科研成果科研过程转化），包括：信息化生命科学探究实验室实验教程，化学可视化与纳米实验室实验教程，智能科学与技术实验室实验教程，空间信息技术实验室实验教程，环境科学与技术实验室实验教程，智慧家庭物联网及其DIY实验教程，智能科学与技术实验室实验教程。

　　在中学建设高端科学探索实验室对于科教双方都是一个崭新的探索，不同学科领域特点建设的实验室差异很大。其中，高技术领域是中学最感兴趣的实验室内容之一，但对实验室建设和学校今后承接运行方面有较高的技术能力要求。材料、化学、生物类主题的实验室是学校能够“接的住”“用的上”“出成绩”的重点实验室。为了“接住”“用好”中学科学探索实验室，安排建设过程中参研的年轻科研人员选择留在中学任教是个有效可行的方法，为中学“接的住”“用起来”提供了有效的途径。如何在已经建立起来的中学科学探索实验室基础上，继续与参建的研究所和其他相关专业科研团队开展持续合作，确保实验室内容不断推陈出新，丰富学校科学探究课题，与科技教师一起进行实验课程的二次开发（科研向教育转化）具有重要的意义，进而形成中学自己特色科教体系，引领示范当地科教工作。高端科学探索实验室的运行和帮助学校建立科教体系是今后科教深入融合的新课题，科教双方真诚合作、共赢发展，在机制体制和运行模式上不断创新，为教育改革和科技人才早期培养走出一条有效可行的科教融合协同育人之路。

　　三、 科教融合协同育人的实施成果

　　科教融合协同育人在中学开展示范合作重点是依托北京市第三十五中学、北京市牛栏山第一中学、北京市第一零一中学为示范合作学校，辅以北京市翱翔计划等活动，从2011年到2015年，汇总统计如下：

表1 科教融合协同育人科学课程统计

时间	课程数量	中科院研究所数量	科学家数量
2011	142	33	142
2012	107	28	107
2013	103	25	103
2014	129	29	129
2015	116	31	116
合计	597	146	597

表2 优秀中学生走进中科院实验室开展科研实践统计

时间	研究所数量	中科院实验室数量	进实验室学生数量
2011	12	19	86
2012	14	24	76
2013	14	15	41
2014	15	23	69
2015	32	45	143
合计	87	126	415

表3 中院科技人才早期培养特色科技综合考察活动统计

活动名称	支撑研究机构	探究课题	批次/年	人数/批	合计人数
科技英才云南科学探索	中国科学院西双版纳热带植物园、中国科学院昆明动物研究所、中国科学院昆明植物研究所、国家天文台等	34	8	80	640
科技英才长白山科学探索	中国科学院沈阳应用生态研究所、长白山科学院、国家地震局	8	6	50	300
科技英才内蒙古科学探索	中国科学院植物研究所（草原生态站）等	6	2	40	80
科技英才粤港深科学探索	中国科学院华南植物园、中国科学院南海海洋研究所、中国科学院深圳先进技术研究院、中国科学院广州能源研究所	10	1	80	80
科技英才青岛科学探索	中科院海洋所、中科院青岛能源与过程研究所等	13	5	50	250
科技英才烟台科学探索	中科院烟台海岸带研究所	6	2	50	100
科技英才合肥科学探索	中科院合肥物质科学研究院等	11	5	50	250
科技英才南京科学探索	中科院南京分院等	16	10	60	600
科技英才青海科学探索	中科院兰州分院等	5	3	70	210
科技英才武汉科学探索	中科院武汉分院等	10	4	40	160
科技英才四川科学探索	中科院四川分院等	10	3	40	120
科技英才丽江科学探索	中科院云南天文台等	6	2	40	80

表4 中学高端科学探索实验室建设统计表

序号	实验室名称	研究所	学校
1	信息化生命科学探究实验室	中科院微生物所	北京市第三十五中学
2	化学可视化与纳米实验室	中科院国家纳米中心
3	智能科学与技术实验室	中科院自动化所
4	空间信息技术实验室	中科院遥感地球所
5	环境科学与技术实验室	中科院地理科学与资源所	北京市牛栏山第一中学
6	智慧家庭物联网及其DIY	中科院自动化所
7	智能科学与技术实验室	中科院自动化所
8	天文银河花园实验室	中国科学院国家天文台	待建
9	生态环境与植物关系观察实验室	中国科学院植物研究所	待建
10	大气遥感监测实验室	中科院遥感与数字地球研究所 中国科学院大气物理研究	待建
11	新世纪生命科学与前沿技术实验室	中国科学院生物物理研究所	待建
12	网络与空间信息技术实验室	中国科学院遥感与数字地球研究所	待建
13	CPU设计科学探索实验室	中国科学院计算研究所	待建
14	天文与太空探索实验室	中国科学院国家天文台	待建
15	天空地一体化遥感科学探索实验室	国家重大专项工程中心	待建

表5 科技类校本课程和探究性学习教材的设计一次开发

 

序号	内 容	数量	备注
1	科学教育实验教程	1套3本
2	信息化生命科学探究实验室实验教程	1本
3	化学可视化与纳米实验室实验教程	1本
4	智能科学与技术实验室实验教程	1本
5	空间信息技术实验室实验教程	1本
6	环境科学与技术实验室实验教程	1本
7	智慧家庭物联网及其DIY实验教程	1本
8	智能科学与技术实验室（2）实验教程	1本

　　四、 科教融合协同育人展望

　　在中学开展科教融合协同育人，为早期发现培养优秀科技领军人才具有重要的战略意义。通过中科院实践证明，高端科技资源能够成为中学开展科教工作的重要支撑，可以跨越科学和教育两大领域实现倍增效益的融合，为教育改革尝试创新出一条大路，是功在当代利在千秋的大事。如何冲破机制体制和领域间的壁垒，实现国家科技资源和教育优质资源共享融合，实现双方可持续共赢发展，是一个重要的命题。我们建议，科技界和教育界共同发力，在政策和绩效考核评价体系中明确科教融合的定位，在人员配置和工作规划及其经费预算上给予持续支持，必将能够产生开创性的可以预见的美好成果。

　　发挥国立科研院所的科教顶层设计、高智力和科学资源优势，科技界和教育界做到科教融合共赢发展，把零散科技资源教育服务提升到成建制成体系的深入合作，在科技、教育顶层进行共同设计规划合作。转变教育体制内自运转的现状，学习开放式借助高端科教资源办教育，跳出教育看教育，跳出科研看科研，从国家人才需求供给侧结构性改革出发，改进人才培养模式，适应社会、经济、科技发展对人才的需求，在培养提高学生科学素质的基础上，发掘培养出一批科学领军人才是科教融合协同育人之根本目的所在。

选自中国科普教育论文集（2018年）·融合篇