優質的科學教育空間不僅是物理場所，更是育人載體，能夠有效激發學生的科學興趣、培養創新能力、塑造科學精神。湖南師范大學附屬中學（簡稱“湖南師大附中”）的科學教育空間建設秉持“環境即課程，空間即育人”的核心理念，遵循“建用一體”原則，通過系統化的空間設計、科技賦能的環境改造、社會協同的資源整合和文化浸潤的氛圍營造，形成了獨具特色的科學教育空間育人模式。

師生主導的“建用一體”模式

目前，在科學教育空間場所的建設中，普遍存在“建設”和“使用”兩張皮的弊端。教師和學生是科學教育空間場所的使用者，也應該是空間場所的設計者和建設者。湖南師大附中打破傳統的“建設與使用割裂”的困境，構建了“師生共同主導、建用深度融合”的新型模式。在空間場所建設前，充分聽取和了解使用者的需求及想法；在設計方案的制訂過程中，鼓勵師生共同參與、建言獻策；在使用過程中，支持師生就設施設備的改進完善提出建議，從而助力學校不斷優化科教場所的資源條件，為實踐教學和科學研究提供堅實的基礎。

以2020年生物實驗室的改造為例，學校教師團隊深度參與了實驗室的規劃設計，并基于教學需求提出了設備升級方案。生物實驗教師根據課程標準與實驗的需要設計方案，學校據此方案開展實驗室改造，針對性地采購了大容量全自動高壓蒸汽滅菌鍋、PCR 儀等高端設備，并優化空間布局，將實驗室劃分為標本館、微生物實驗室等功能區，為學生打造了高效操作、可持續發展的實驗室場所。在湖南師大附中的標本館還實現了跨學科合作，展出了由學校生物組、地理組教師和學生在歷年野外科學考察中采集制作的動植物、礦物、巖石標本，并清晰標注了標本類型及簡要特征、采集地點、采集人、采集時間等相關信息。相較于購買來的標本，師生親自采集的標本更能激發起學生的參觀興趣和學習積極性，還能激勵學生參與到標本館的建設中，進一步推動生命和地理科學知識的普及與教育。這一“建設需求由師生提出、使用方案由師生共創”的模式，能確保空間設施貼合教學實際，體現出“建用一體”模式的獨特優勢。只有不斷在建設中使用、在使用中建設，才能最大限度地發揮場所的育人效能，為培養高水平的創新型人才提供高效率、多樣化的教學環境。

分層分類的物理空間建設

如何讓單一的科學教育場所豐富起來？如何讓扁平的高中課程體系立體起來？湖南師大附中以“分層培養、分類賦能”為原則，著力構建了基礎試驗區、專業探究區、創新實驗區三級物理空間體系，為不同潛能、不同志趣的學生提供“各取所需、各展所長”的實踐沃土。

基礎試驗區服務于常規課堂教學的實驗需求，確保全體學生掌握基礎實驗技能與科學實驗方法，是學科核心素養落地的“主陣地”。學校嚴格根據國家課程大綱的必修內容要求，配備滿足物理、化學、生物等學科教學需求的標準化學生實驗空間。以物理實驗室為例，學校按照國家課程標準的要求100%開齊開足各類實驗，開設數字化分組實驗和學生探究實驗。物理實驗室設有獨具特色的自制教具陳列室，集中展示教師在各級公開課中設計制作的精品教學用具。還配備了3D打印機、激光切割機等先進設備，并建有專業工具房，內設電鉆、砂磨機、臺鋸、機床等工具，為師生自主設計、制作教具和開展創新項目研究提供完備的硬件支持。

專業探究區作為科學教育空間的重要組成部分，承擔著拓展學生科技視野、激發學生科學潛能、培育學生創新精神和實踐能力的關鍵功能。學校化學教研組依托科學教育空間開發了豐富多樣的校本課程，如《趣味化學》《數字化實驗》《化學微觀模型建構》《化學與古代科技》等。學生根據自己的興趣自主選課，不僅可以深化專業知識，還能動手操作實驗，并體驗扎染、制陶、鐫刻等實踐活動，培養探究樂趣和動手實踐能力，激發了學生對化學學習的熱情。

創新實驗區是學校開展卓越課程和競賽課程、培養研究型學生的重要平臺，這些課程或超越教材邊界對接學科前沿，或跨越校園圍墻打通學研通道。例如，化學學科與湖南大學等高校開展創新性實驗空間共建項目，可直接對接高校的部分高端科研設備（如GC-MS、HPLC、紅外光譜儀等）及網絡平臺，為學生的研究性學習提供實驗空間和技術支持。再如，物理競賽實驗室針對拔尖創新人才的培養，配備了大學課程中“普通物理學實驗”的基本實驗儀器。這些設備不僅滿足了中學物理競賽深度探究的需求，更著眼于為學生搭建通往更高層次物理研究的橋梁。實驗室擁有涵蓋力學、熱學、電磁學、光學及近代物理等領域的核心設備，例如氣墊導軌與光電計時系統（用于精確研究運動定律）、惠斯通電橋與各類精密電表（用于深入電路分析與測量）、示波器與信號發生器（用于探究電磁現象與信號處理）、分光計與邁克耳孫干涉儀（用于精密光學測量實驗），以及弗蘭克-赫茲實驗裝置等。通過操作這些大學級別的精密儀器，學生得以在中學階段就能接觸并掌握更復雜、更精確的實驗方法與技術，訓練嚴謹的科學思維和解決復雜物理問題的能力，有效彌合了中學基礎實驗與大學物理研究實踐之間的鴻溝，為未來在物理學及相關前沿領域的深造與創新打下堅實的實驗基礎。同樣，生物學科聚焦拔尖人才培養，其競賽實驗室配備有PCR儀、基因測序儀等尖端設備，支持“英才計劃”等創新項目。

科技賦能的數字空間構建

在教育現代化進程中，信息技術已成為撬動科學教育變革的關鍵力量。湖南師大附中以建設高水平科學實驗校為目標，將現代信息技術深度融入科學教育，重點打造了人工智能實驗室、3D打印工作室、數據科學中心等智能化教學空間，致力于培養和提升學生的信息素養、創新能力和實踐技能。

人工智能實驗室搭建了“四級進階式”培養框架，包括編程與數據基石、智能算法探秘、AI核心技術實踐、前沿與跨學科融合。每個單元設計“數學推導→代碼實現→產品部署”全流程，形成從理論到實踐完整的閉環學習鏈，鼓勵學生將所學知識應用于創新實踐，激發學生的創造力和探索精神。同時，開展跨學科項目，學生運用人工智能技術解決實際問題，培養創新思維和團隊協作能力。

在3D打印數字化制造工作室，學生要完成前期建模和打印實踐兩個環節。學生先通過學習建模軟件設計原創作品，再獨立操作設備完成切片、耗材裝載，最后對打印完成的模型進行后期處理。課程采用企業自主研發的教學設備，其高效打印能力（速度是普通設備的6倍）與40余種彩色耗材，保障學生能夠在課堂40分鐘內完成作品打印。從抽象理論到立體模型，從創意設計到實體成品，3D打印課程有效地將智能制造技術引入課堂。根據幾個學期的課堂觀察，87%的學生可獨立完成從建模到打印的全流程，作品合格率達92%。

數據科學中心旨在探索機器人教學與數字空間的融合。在無人機實驗室，配備了圖形化與文本編程平臺，并搭配無人機編隊軟件，使學生在程序開發階段便可進行智能算法模擬，實現“編程—仿真—實操”完整鏈路，提升了課程效率與學生參與感。同時，學校配備了智能競技空間，設有多樣任務模擬場地，如機器人巡線、搬運任務場地、樂高挑戰賽模型與圖紙等，學生可在數字平臺進行任務模擬與路徑規劃，在物理空間完成實機調試與挑戰。

社會協同的空間資源整合

青少年階段是發展創新思維、提升科學素養的黃金期。湖南師大附中利用大學附中、集團辦學、完全中學、基地學校等優勢，整合優質資源，打通育人壁壘，構建了跨領域、跨區域、跨學校、跨學段、跨學科的科學教育體系，實現學校主陣地與社會大課堂的一體聯動，形成內筑生態圈、外建協同體的理想格局。

一方面，學校積極與高校、科研機構展開合作，推動科學教育縱向貫通。人才的培養需要長期連貫的投入，特別是拔尖創新人才的培養更需要基礎教育階段與高等教育階段的緊密配合。湖南師大附中充分利用與高校毗鄰的區位優勢，為學生搭建與高校共享的科研基地和研究實驗室。如與湖南師范大學共建“化學創新實驗室”，通過開放課程、學分認定、實驗室共建、師資協同等創新舉措，構建大中學教育有機銜接貫通的拔尖創新人才培養模式。除此之外，學校還同哈爾濱工業大學共建“人形機器人實驗室”，與南開大學共建“人工智能創新實驗室”，與南方科技大學共建“機器人感知與智能實驗室”，與電子科技大學共建“電子信息創新實驗室”，與西北工業大學共建“三航科技創新實驗室”，與華中科技大學共建“中國‘芯’創新實驗室”，與華南理工大學共建“智能低空技術實驗室”等。在共建實驗室的基礎上，邀請高校教師、工程技術人員、競賽指導專家定期參與課程指導和師資培訓，組織學生前往高校重點實驗室開啟為期一周的“對話大學”之旅。與高校共建實驗室擴大了學生的科研場所，拓展了學生的科技視野，滿足了學生對深層科學探究的需求。

另一方面，學校構建了豐富的校外實踐基地網絡。通過與科普場館合作，設立科學野外考察站點，建立城市、鄉村綜合實踐基地，拓展科學教育邊界和學生成長空間。目前，學校已與28個青少年科普教育場所建立合作關系，形成了校內外聯動的科學教育網絡。在2025年6月開展的“城市實踐”綜合課程中，學生前往湖南廣電新聞中心、山河樂飛航空研學基地、三一集團、湘鋼集團等多個城市實踐基地，在沉浸式體驗中提升科學探究興趣、增強科學實踐能力。

文化浸潤的場所環境營造

科學教育場所不僅是傳授知識、鍛煉能力的空間，更是文化浸潤、文化育人的重要載體。學校向來以“科學教育見長”與“人文素養厚重”為辦學特色，因此十分注重科學教育場所的文化育人功能。學校在空間設計中融入了科學文化、創新文化、傳統文化、校史文化等多元文化元素，潛移默化地培養學生的科學精神、文化認同、家國情懷及國際視野。除了在實驗室營造濃厚的科學文化氛圍外，學校還在科學樓和教學樓建設了科學文化長廊，主要有科學家精神展示區、中國傳統科技文化展示區、國際學科奧賽獲獎學生展示區、杰出校友事跡展示區、學生科學作品展示區、科普實驗展示區等。豐富多樣的科學文化內容與學生科技成果展示，不僅有利于讓學生自覺接受先進的科學文化知識，無形中還獲得了智慧的啟迪、素養的提升，也能在情感的陶冶中激起學生對先進事跡和優秀人物的強烈認同感，為培養高素質、有涵養的時代新人提供深層精神滋養。2025年秋季，即將迎來第一屆新生的湖南師大附中大澤湖校區將與湖南博物院共建全省首家中學博物館。該博物館一方面會展示湖湘悠久的文化藝術和傳統技藝，另一方面會運用多媒體、VR等科技手段讓文物呈現更加生動立體，讓文物“走進”課堂，實現可看、可聽、可互動，學校將開設文物鑒賞、湖湘文化研究等課程，讓學生體會歷史和科技的魅力。

未來，隨著教育理念的更新和科技的發展，湖南師大附中的科學教育空間建設將向更加智能化、個性化、開放化的方向發展，為基礎教育高質量發展提供堅實支撐。

本文系首屆湖南省基礎教育教學改革研究重點項目《拔尖創新人才小中大貫通式培養實踐探索》（項目編號Z2023181）階段性研究成果

（謝永紅 作者系湖南師范大學附屬中學黨委書記）

《人民教育》第13-14期，原標題為《打造“建用一體”的科學教育空間場所》，有修改