優(yōu)質(zhì)的科學(xué)教育空間不僅是物理場(chǎng)所，更是育人載體，能夠有效激發(fā)學(xué)生的科學(xué)興趣、培養(yǎng)創(chuàng)新能力、塑造科學(xué)精神。湖南師范大學(xué)附屬中學(xué)（簡(jiǎn)稱“湖南師大附中”）的科學(xué)教育空間建設(shè)秉持“環(huán)境即課程，空間即育人”的核心理念，遵循“建用一體”原則，通過(guò)系統(tǒng)化的空間設(shè)計(jì)、科技賦能的環(huán)境改造、社會(huì)協(xié)同的資源整合和文化浸潤(rùn)的氛圍營(yíng)造，形成了獨(dú)具特色的科學(xué)教育空間育人模式。

師生主導(dǎo)的“建用一體”模式

目前，在科學(xué)教育空間場(chǎng)所的建設(shè)中，普遍存在“建設(shè)”和“使用”兩張皮的弊端。教師和學(xué)生是科學(xué)教育空間場(chǎng)所的使用者，也應(yīng)該是空間場(chǎng)所的設(shè)計(jì)者和建設(shè)者。湖南師大附中打破傳統(tǒng)的“建設(shè)與使用割裂”的困境，構(gòu)建了“師生共同主導(dǎo)、建用深度融合”的新型模式。在空間場(chǎng)所建設(shè)前，充分聽(tīng)取和了解使用者的需求及想法；在設(shè)計(jì)方案的制訂過(guò)程中，鼓勵(lì)師生共同參與、建言獻(xiàn)策；在使用過(guò)程中，支持師生就設(shè)施設(shè)備的改進(jìn)完善提出建議，從而助力學(xué)校不斷優(yōu)化科教場(chǎng)所的資源條件，為實(shí)踐教學(xué)和科學(xué)研究提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

以2020年生物實(shí)驗(yàn)室的改造為例，學(xué)校教師團(tuán)隊(duì)深度參與了實(shí)驗(yàn)室的規(guī)劃設(shè)計(jì)，并基于教學(xué)需求提出了設(shè)備升級(jí)方案。生物實(shí)驗(yàn)教師根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)驗(yàn)的需要設(shè)計(jì)方案，學(xué)校據(jù)此方案開(kāi)展實(shí)驗(yàn)室改造，針對(duì)性地采購(gòu)了大容量全自動(dòng)高壓蒸汽滅菌鍋、PCR 儀等高端設(shè)備，并優(yōu)化空間布局，將實(shí)驗(yàn)室劃分為標(biāo)本館、微生物實(shí)驗(yàn)室等功能區(qū)，為學(xué)生打造了高效操作、可持續(xù)發(fā)展的實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)所。在湖南師大附中的標(biāo)本館還實(shí)現(xiàn)了跨學(xué)科合作，展出了由學(xué)校生物組、地理組教師和學(xué)生在歷年野外科學(xué)考察中采集制作的動(dòng)植物、礦物、巖石標(biāo)本，并清晰標(biāo)注了標(biāo)本類型及簡(jiǎn)要特征、采集地點(diǎn)、采集人、采集時(shí)間等相關(guān)信息。相較于購(gòu)買來(lái)的標(biāo)本，師生親自采集的標(biāo)本更能激發(fā)起學(xué)生的參觀興趣和學(xué)習(xí)積極性，還能激勵(lì)學(xué)生參與到標(biāo)本館的建設(shè)中，進(jìn)一步推動(dòng)生命和地理科學(xué)知識(shí)的普及與教育。這一“建設(shè)需求由師生提出、使用方案由師生共創(chuàng)”的模式，能確保空間設(shè)施貼合教學(xué)實(shí)際，體現(xiàn)出“建用一體”模式的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。只有不斷在建設(shè)中使用、在使用中建設(shè)，才能最大限度地發(fā)揮場(chǎng)所的育人效能，為培養(yǎng)高水平的創(chuàng)新型人才提供高效率、多樣化的教學(xué)環(huán)境。

分層分類的物理空間建設(shè)

如何讓單一的科學(xué)教育場(chǎng)所豐富起來(lái)？如何讓扁平的高中課程體系立體起來(lái)？湖南師大附中以“分層培養(yǎng)、分類賦能”為原則，著力構(gòu)建了基礎(chǔ)試驗(yàn)區(qū)、專業(yè)探究區(qū)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)區(qū)三級(jí)物理空間體系，為不同潛能、不同志趣的學(xué)生提供“各取所需、各展所長(zhǎng)”的實(shí)踐沃土。

基礎(chǔ)試驗(yàn)區(qū)服務(wù)于常規(guī)課堂教學(xué)的實(shí)驗(yàn)需求，確保全體學(xué)生掌握基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能與科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，是學(xué)科核心素養(yǎng)落地的“主陣地”。學(xué)校嚴(yán)格根據(jù)國(guó)家課程大綱的必修內(nèi)容要求，配備滿足物理、化學(xué)、生物等學(xué)科教學(xué)需求的標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)生實(shí)驗(yàn)空間。以物理實(shí)驗(yàn)室為例，學(xué)校按照國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)的要求100%開(kāi)齊開(kāi)足各類實(shí)驗(yàn)，開(kāi)設(shè)數(shù)字化分組實(shí)驗(yàn)和學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)。物理實(shí)驗(yàn)室設(shè)有獨(dú)具特色的自制教具陳列室，集中展示教師在各級(jí)公開(kāi)課中設(shè)計(jì)制作的精品教學(xué)用具。還配備了3D打印機(jī)、激光切割機(jī)等先進(jìn)設(shè)備，并建有專業(yè)工具房，內(nèi)設(shè)電鉆、砂磨機(jī)、臺(tái)鋸、機(jī)床等工具，為師生自主設(shè)計(jì)、制作教具和開(kāi)展創(chuàng)新項(xiàng)目研究提供完備的硬件支持。

專業(yè)探究區(qū)作為科學(xué)教育空間的重要組成部分，承擔(dān)著拓展學(xué)生科技視野、激發(fā)學(xué)生科學(xué)潛能、培育學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的關(guān)鍵功能。學(xué)?；瘜W(xué)教研組依托科學(xué)教育空間開(kāi)發(fā)了豐富多樣的校本課程，如《趣味化學(xué)》《數(shù)字化實(shí)驗(yàn)》《化學(xué)微觀模型建構(gòu)》《化學(xué)與古代科技》等。學(xué)生根據(jù)自己的興趣自主選課，不僅可以深化專業(yè)知識(shí)，還能動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)，并體驗(yàn)扎染、制陶、鐫刻等實(shí)踐活動(dòng)，培養(yǎng)探究樂(lè)趣和動(dòng)手實(shí)踐能力，激發(fā)了學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)的熱情。

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)區(qū)是學(xué)校開(kāi)展卓越課程和競(jìng)賽課程、培養(yǎng)研究型學(xué)生的重要平臺(tái)，這些課程或超越教材邊界對(duì)接學(xué)科前沿，或跨越校園圍墻打通學(xué)研通道。例如，化學(xué)學(xué)科與湖南大學(xué)等高校開(kāi)展創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)空間共建項(xiàng)目，可直接對(duì)接高校的部分高端科研設(shè)備（如GC-MS、HPLC、紅外光譜儀等）及網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，為學(xué)生的研究性學(xué)習(xí)提供實(shí)驗(yàn)空間和技術(shù)支持。再如，物理競(jìng)賽實(shí)驗(yàn)室針對(duì)拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，配備了大學(xué)課程中“普通物理學(xué)實(shí)驗(yàn)”的基本實(shí)驗(yàn)儀器。這些設(shè)備不僅滿足了中學(xué)物理競(jìng)賽深度探究的需求，更著眼于為學(xué)生搭建通往更高層次物理研究的橋梁。實(shí)驗(yàn)室擁有涵蓋力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)及近代物理等領(lǐng)域的核心設(shè)備，例如氣墊導(dǎo)軌與光電計(jì)時(shí)系統(tǒng)（用于精確研究運(yùn)動(dòng)定律）、惠斯通電橋與各類精密電表（用于深入電路分析與測(cè)量）、示波器與信號(hào)發(fā)生器（用于探究電磁現(xiàn)象與信號(hào)處理）、分光計(jì)與邁克耳孫干涉儀（用于精密光學(xué)測(cè)量實(shí)驗(yàn)），以及弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)裝置等。通過(guò)操作這些大學(xué)級(jí)別的精密儀器，學(xué)生得以在中學(xué)階段就能接觸并掌握更復(fù)雜、更精確的實(shí)驗(yàn)方法與技術(shù)，訓(xùn)練嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維和解決復(fù)雜物理問(wèn)題的能力，有效彌合了中學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與大學(xué)物理研究實(shí)踐之間的鴻溝，為未來(lái)在物理學(xué)及相關(guān)前沿領(lǐng)域的深造與創(chuàng)新打下堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。同樣，生物學(xué)科聚焦拔尖人才培養(yǎng)，其競(jìng)賽實(shí)驗(yàn)室配備有PCR儀、基因測(cè)序儀等尖端設(shè)備，支持“英才計(jì)劃”等創(chuàng)新項(xiàng)目。

科技賦能的數(shù)字空間構(gòu)建

在教育現(xiàn)代化進(jìn)程中，信息技術(shù)已成為撬動(dòng)科學(xué)教育變革的關(guān)鍵力量。湖南師大附中以建設(shè)高水平科學(xué)實(shí)驗(yàn)校為目標(biāo)，將現(xiàn)代信息技術(shù)深度融入科學(xué)教育，重點(diǎn)打造了人工智能實(shí)驗(yàn)室、3D打印工作室、數(shù)據(jù)科學(xué)中心等智能化教學(xué)空間，致力于培養(yǎng)和提升學(xué)生的信息素養(yǎng)、創(chuàng)新能力和實(shí)踐技能。

人工智能實(shí)驗(yàn)室搭建了“四級(jí)進(jìn)階式”培養(yǎng)框架，包括編程與數(shù)據(jù)基石、智能算法探秘、AI核心技術(shù)實(shí)踐、前沿與跨學(xué)科融合。每個(gè)單元設(shè)計(jì)“數(shù)學(xué)推導(dǎo)→代碼實(shí)現(xiàn)→產(chǎn)品部署”全流程，形成從理論到實(shí)踐完整的閉環(huán)學(xué)習(xí)鏈，鼓勵(lì)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于創(chuàng)新實(shí)踐，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和探索精神。同時(shí)，開(kāi)展跨學(xué)科項(xiàng)目，學(xué)生運(yùn)用人工智能技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

在3D打印數(shù)字化制造工作室，學(xué)生要完成前期建模和打印實(shí)踐兩個(gè)環(huán)節(jié)。學(xué)生先通過(guò)學(xué)習(xí)建模軟件設(shè)計(jì)原創(chuàng)作品，再獨(dú)立操作設(shè)備完成切片、耗材裝載，最后對(duì)打印完成的模型進(jìn)行后期處理。課程采用企業(yè)自主研發(fā)的教學(xué)設(shè)備，其高效打印能力（速度是普通設(shè)備的6倍）與40余種彩色耗材，保障學(xué)生能夠在課堂40分鐘內(nèi)完成作品打印。從抽象理論到立體模型，從創(chuàng)意設(shè)計(jì)到實(shí)體成品，3D打印課程有效地將智能制造技術(shù)引入課堂。根據(jù)幾個(gè)學(xué)期的課堂觀察，87%的學(xué)生可獨(dú)立完成從建模到打印的全流程，作品合格率達(dá)92%。

數(shù)據(jù)科學(xué)中心旨在探索機(jī)器人教學(xué)與數(shù)字空間的融合。在無(wú)人機(jī)實(shí)驗(yàn)室，配備了圖形化與文本編程平臺(tái)，并搭配無(wú)人機(jī)編隊(duì)軟件，使學(xué)生在程序開(kāi)發(fā)階段便可進(jìn)行智能算法模擬，實(shí)現(xiàn)“編程—仿真—實(shí)操”完整鏈路，提升了課程效率與學(xué)生參與感。同時(shí)，學(xué)校配備了智能競(jìng)技空間，設(shè)有多樣任務(wù)模擬場(chǎng)地，如機(jī)器人巡線、搬運(yùn)任務(wù)場(chǎng)地、樂(lè)高挑戰(zhàn)賽模型與圖紙等，學(xué)生可在數(shù)字平臺(tái)進(jìn)行任務(wù)模擬與路徑規(guī)劃，在物理空間完成實(shí)機(jī)調(diào)試與挑戰(zhàn)。

社會(huì)協(xié)同的空間資源整合

青少年階段是發(fā)展創(chuàng)新思維、提升科學(xué)素養(yǎng)的黃金期。湖南師大附中利用大學(xué)附中、集團(tuán)辦學(xué)、完全中學(xué)、基地學(xué)校等優(yōu)勢(shì)，整合優(yōu)質(zhì)資源，打通育人壁壘，構(gòu)建了跨領(lǐng)域、跨區(qū)域、跨學(xué)校、跨學(xué)段、跨學(xué)科的科學(xué)教育體系，實(shí)現(xiàn)學(xué)校主陣地與社會(huì)大課堂的一體聯(lián)動(dòng)，形成內(nèi)筑生態(tài)圈、外建協(xié)同體的理想格局。

一方面，學(xué)校積極與高校、科研機(jī)構(gòu)展開(kāi)合作，推動(dòng)科學(xué)教育縱向貫通。人才的培養(yǎng)需要長(zhǎng)期連貫的投入，特別是拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)更需要基礎(chǔ)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(qū)位優(yōu)勢(shì)，為學(xué)生搭建與高校共享的科研基地和研究實(shí)驗(yàn)室。如與湖南師范大學(xué)共建“化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室”，通過(guò)開(kāi)放課程、學(xué)分認(rèn)定、實(shí)驗(yàn)室共建、師資協(xié)同等創(chuàng)新舉措，構(gòu)建大中學(xué)教育有機(jī)銜接貫通的拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。除此之外，學(xué)校還同哈爾濱工業(yè)大學(xué)共建“人形機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室”，與南開(kāi)大學(xué)共建“人工智能創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室”，與南方科技大學(xué)共建“機(jī)器人感知與智能實(shí)驗(yàn)室”，與電子科技大學(xué)共建“電子信息創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室”，與西北工業(yè)大學(xué)共建“三航科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室”，與華中科技大學(xué)共建“中國(guó)‘芯’創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室”，與華南理工大學(xué)共建“智能低空技術(shù)實(shí)驗(yàn)室”等。在共建實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上，邀請(qǐng)高校教師、工程技術(shù)人員、競(jìng)賽指導(dǎo)專家定期參與課程指導(dǎo)和師資培訓(xùn)，組織學(xué)生前往高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)啟為期一周的“對(duì)話大學(xué)”之旅。與高校共建實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)大了學(xué)生的科研場(chǎng)所，拓展了學(xué)生的科技視野，滿足了學(xué)生對(duì)深層科學(xué)探究的需求。

另一方面，學(xué)校構(gòu)建了豐富的校外實(shí)踐基地網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)與科普?qǐng)鲳^合作，設(shè)立科學(xué)野外考察站點(diǎn)，建立城市、鄉(xiāng)村綜合實(shí)踐基地，拓展科學(xué)教育邊界和學(xué)生成長(zhǎng)空間。目前，學(xué)校已與28個(gè)青少年科普教育場(chǎng)所建立合作關(guān)系，形成了校內(nèi)外聯(lián)動(dòng)的科學(xué)教育網(wǎng)絡(luò)。在2025年6月開(kāi)展的“城市實(shí)踐”綜合課程中，學(xué)生前往湖南廣電新聞中心、山河樂(lè)飛航空研學(xué)基地、三一集團(tuán)、湘鋼集團(tuán)等多個(gè)城市實(shí)踐基地，在沉浸式體驗(yàn)中提升科學(xué)探究興趣、增強(qiáng)科學(xué)實(shí)踐能力。

文化浸潤(rùn)的場(chǎng)所環(huán)境營(yíng)造

科學(xué)教育場(chǎng)所不僅是傳授知識(shí)、鍛煉能力的空間，更是文化浸潤(rùn)、文化育人的重要載體。學(xué)校向來(lái)以“科學(xué)教育見(jiàn)長(zhǎng)”與“人文素養(yǎng)厚重”為辦學(xué)特色，因此十分注重科學(xué)教育場(chǎng)所的文化育人功能。學(xué)校在空間設(shè)計(jì)中融入了科學(xué)文化、創(chuàng)新文化、傳統(tǒng)文化、校史文化等多元文化元素，潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神、文化認(rèn)同、家國(guó)情懷及國(guó)際視野。除了在實(shí)驗(yàn)室營(yíng)造濃厚的科學(xué)文化氛圍外，學(xué)校還在科學(xué)樓和教學(xué)樓建設(shè)了科學(xué)文化長(zhǎng)廊，主要有科學(xué)家精神展示區(qū)、中國(guó)傳統(tǒng)科技文化展示區(qū)、國(guó)際學(xué)科奧賽獲獎(jiǎng)學(xué)生展示區(qū)、杰出校友事跡展示區(qū)、學(xué)生科學(xué)作品展示區(qū)、科普實(shí)驗(yàn)展示區(qū)等。豐富多樣的科學(xué)文化內(nèi)容與學(xué)生科技成果展示，不僅有利于讓學(xué)生自覺(jué)接受先進(jìn)的科學(xué)文化知識(shí)，無(wú)形中還獲得了智慧的啟迪、素養(yǎng)的提升，也能在情感的陶冶中激起學(xué)生對(duì)先進(jìn)事跡和優(yōu)秀人物的強(qiáng)烈認(rèn)同感，為培養(yǎng)高素質(zhì)、有涵養(yǎng)的時(shí)代新人提供深層精神滋養(yǎng)。2025年秋季，即將迎來(lái)第一屆新生的湖南師大附中大澤湖校區(qū)將與湖南博物院共建全省首家中學(xué)博物館。該博物館一方面會(huì)展示湖湘悠久的文化藝術(shù)和傳統(tǒng)技藝，另一方面會(huì)運(yùn)用多媒體、VR等科技手段讓文物呈現(xiàn)更加生動(dòng)立體，讓文物“走進(jìn)”課堂，實(shí)現(xiàn)可看、可聽(tīng)、可互動(dòng)，學(xué)校將開(kāi)設(shè)文物鑒賞、湖湘文化研究等課程，讓學(xué)生體會(huì)歷史和科技的魅力。

未來(lái)，隨著教育理念的更新和科技的發(fā)展，湖南師大附中的科學(xué)教育空間建設(shè)將向更加智能化、個(gè)性化、開(kāi)放化的方向發(fā)展，為基礎(chǔ)教育高質(zhì)量發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)支撐。

本文系首屆湖南省基礎(chǔ)教育教學(xué)改革研究重點(diǎn)項(xiàng)目《拔尖創(chuàng)新人才小中大貫通式培養(yǎng)實(shí)踐探索》（項(xiàng)目編號(hào)Z2023181）階段性研究成果

（謝永紅 作者系湖南師范大學(xué)附屬中學(xué)黨委書記）

《人民教育》第13-14期，原標(biāo)題為《打造“建用一體”的科學(xué)教育空間場(chǎng)所》，有修改