科技教育创新经验总结
背景：
2010-2012年《国家中长期教育改革和发展规划纲要》明确提出，要探索多种培养方式，形成拔尖创新人才不断涌现的局面。改进优异学生培养方式，探索高中拔尖学生培养模式，实现三十五中的五有育人目标。
一、问题的提出与指导思想
1、2009年9月4日，温家宝同志到三十五中调研，指出：中国的教育不能适应经济社会发展的要求；不能适应国家创新人才培养的要求。并提出了中国教育两个深层次的问题，即我们的学校为什么总培养不出拔尖创新型人才？我们一直在倡导素质教育，但为什么素质教育的成果总不明显？
2、我们要跳出教育看教育！要回到教育的原点去思考和审视教育。教育的核心价值是为谁培养人？培养什么人？以及怎样培养人？
3、中国高中教育的同质化和格式化不利于拔尖创新人才的培养。美国把高中教育定位为国家安全。而中国把高中教育定位为预备升学教育。中国的高中教育再也不能以高考为圆心来划圆啦！如果把实现中国梦寄托在几个状元身上，那将是我们国家和民族的悲哀！一个国家今天的教育，就是这个国家明天的未来！
4、第三次工业革命，呼唤教育的个性化。没有个性化的教育，就没有中国教育的现代化。《纲要》和“十八大”提出中国到2020年要基本实现中国教育的现代化。
5、今年是小平同志提出“三个面向”30周年。温家宝同志指出：中国的教育要坚持“三个面向”，同时要与时俱进，要办具有中国特色、中国风格、中国气派的现代化教育。他指出：要想培养出拔尖创新型人才，必须从教育体制、教育机制、教育内容、教学方法和评价方式上进行改革与创新。
6、高中阶段是一个学生自主发展和个性发展的关键时期，也是一个学生人生观、世界观、价值观形成的重要阶段。
7、一所学校的课程观决定人才观；课程结构决定人才结构；课程质量决定人才质量。今后什么样的学校最受学生和家长的欢迎？什么样的学校最具有核心竞争力？这就是有特色的学校。
8、三十五中“五有人才”的育人目标——培养中华民族的文化底蕴和中国情怀；培养国际视野；培养正义感和责任心；培养适应社会的能力；培养科学精神、创新精神和实践能力。三十五中“五证教育”的育人模式——每个高中毕业生，人人都力争拿到“五个证书”。即高中毕业证书；做社会志愿者的经历证书；个人诚信证书；个人才艺证书；个人体育锻炼的技能证书。
9、三十五中“五大办学理念”——
教师第一的教师观。
成长比成功更重要，成人比成绩更重要的教育观。
会学比学会更重要，学会思考比学会知识更重要的教学观。
学校要为学生全面而又个性化的发展奠基的学生观。
学生才是教育教学的主体，学生更是鲜活的课程资源的课程观。
10、三十五中的育人方针：自主管理，主动发展；自主选择，个性发展；自主体验，自我超越。
二、三十五中在教育制度，课程设置和人才培养模式上的“三大创新”。
（一）教育制度的创新
2009年教师节前夕，温家宝总理就制定《国家中长期教育改革和发展规划纲要》来35中调研。在调研中，温总理提出了中国教育发展的两个深层次问题：“为什么现在我们的学校总是培养不出杰出人才？”、“我们一直在强调素质教育，为什么成效还不够明显？”，总理之忧触动我们深思。
温家宝总理在2009年9月4日到35中调研时，他鼓励教育既要坚持“三个面向”，更要与时俱进，力争把中国教育办成具有中国特色、中国风格和中国气派的现代化学校。这是总理给中国教育提出的目标，也是为中国教育勾画出的一幅蓝图。
根据这个目标和蓝图，35中如何实现这个目标和蓝图，具体说就是，培养什么人？怎样培养人？为此，35中提出了培养“五有人才”的目标，即具有中华民族的文化底蕴和中国情怀、具有国际视野、具有正义感和责任心、具有适应社会的能力、具有科学精神和探究意识的高素质创新型人才。为了实现培养“五有人才”的培养目标，学校创设了“五证”教育的途径与实施平台，以此作为“五有人才”的教育载体。即高中毕业证书、志愿者经历证书、才艺证书、诚信证书、中科院颁发的科技创新人才培养结业证书，这就是“五证”的初衷。也是三十五中在教育制度上进行了的创新，即从单一的教育模式改为把教育和科技相结合，培养拔尖科技创新人才，从教育的层面，从制度的层面实现了科研机构和科学家走进中学，参与对我们后一代培养这样一个任务，从而实现教育制度的创新。
从2010年起，与中国科学院京区科学技术协会签订了“中国科学院科技创新人才培养方案”框架协议，启动“科技创新人才培养班”项目。其目的就是依托中国科学院强大的科技资源，以及特色课程的设计，将学校科技教育与进入中科院国家级实验室学习同步的结合起来，从青少年时期培养学生的科学素养和创新精神。到目前为止，已招收两届科技班学生，科技系列特色课程在三十五中有系统分步骤地进行实施。
（二）课程设置的创新
三十五中为科技班设计的课程包括国家基础必修必选课程、综合选修课程、中科院课程、综合实践活动课程和学生社团活动课程几大板块。 1.国家必修必选课程
通过国家必修必选课程完成有关基本知识、基本技能、基本方法和基本实践活动训练，她是整个课程体系的基本要求。高水平高标准完成国家课程也是三十五中教育教学水平的体现。
2.综合选修课程
是一种发展性的课程。从广度和深度对基础课程相关的教学内容进行拓展，面向每一个学生，全面发展学生的个性特长。目前学校已经形成了成熟的校本选修课程体系。选修课程覆盖了学科竞赛、体育健身、科学技术、思想方法、学业生涯规划传统文化等多个方面。 3.中科院系列课程
本课程是“科技创新人才培养班”的特色课程，包括基础性课程单元、科技创新实践活动、中科院国家重点实验室课题研究三大类。 （1）基础性课程单元课程
本课程是依托中科院的“软实力”，利用每周五的半天时间，把各个领域各个学科的科学家请进教室，结合目前各个科技发展的前沿和热点，结合中学生学习和生活实际，结合学生今后发展的需求，进行各领域普及教育，拓展同学们的视野，培养兴趣，为将来的课题研究和专业选择打下基础。根据学生兴趣和志向，我们对基础课程采取学生自主选课、分别上课的模式，并要求同学们在课后及时进行课程总结和评价。针对我校科技创新人才培养目标，博士创新工作室联合中国科学院已开发并实施了包括物理与地球科学、化学与生命科学、数学与信息科学、人文与社会科学等四大领域68门基础课程。其中物理与地球科学领域24门课程、化学与生命科学领域21门课程、数学与信息科学领域15门课程、人文与社会科学领域8门课程。
还记得首届科技班开班仪式第一课，中科院大气物理所高登义教授给科技班学生做了题为“亲近地球三极、知天知己笑谈科学人生”的报告，并以诺贝尔获奖者李政道先生的题词“求学问、要学问，只学答，非学问”来勉励同学们。(想要得到学问,就要学会问,如果只会回答,就得不到真正的学问!) 在第二届科技班的开班仪式上，中国科学院生物物理所都培双教授结合自己的成长经历，畅谈了科学教育的重要性，勉励同学们积极创新。
国家天文台张承民教授为同学们上了题为：《爱因斯坦与新文明启示》的课程，通过回顾爱因斯坦对人类二十世纪的科学与社会影响，带领同学们一起走进深思的隧道，展望与思考中国如何参与塑造新世界。
国家天文台郭红锋教授则为同学们带来了题为：《天文学与地外文明探索》的课程，从天文学的角度，为同学们介绍当今最热门的话题——地外文明，探讨宇宙与人类的关系。
中科院自动化所刘禹研究员通过生动有趣的“猜豆子数量”的方式让大家了解了高深的云计算。
中国科学院微生物研究所王谷岩教授则为同学们带来了《细胞的起源与细胞重建》的课程。
另外还有多位科研大家和外国科学家都走上了三十五中的讲台。 对于中科院基础课程，同学们表示收获颇丰。
首届科技班潘梦瑶说，通过每周五的课程，我感觉科学家不再是高不可攀的，他们都是有追求、有社会责任感、热爱生活、有文化底蕴的人。而且通过这些课程，我发现我们所学的知识、科目之间不是独立的而是有联系的。
首届科技班田鑫说：“原来总感觉科学家离我们很远， 说话很高深， 现在近距离接触后，才知道科学非常有意思， 特别吸引我们去探究。”
第二届科技班徐梓轩同学说：我作为一个普通的高中生，竟然能听到科学家的讲座，而且是近距离接触随时可以提问，我真的觉得自己很幸运。每周我们都可以听到不同的话题，有计算机的、生物的、地理的、物理的等涉猎的很广。在高二的时候选择课题进行研究，同时也是开阔我们的思维，让我们有更多的新想法，这便是创新。 （2）科技创新实践活动
通过与中国科学院的合作，我们为科技创新人才培养的课程不再局限于课堂，而是引领学生走进中科院国家重点实验室，利用周末业余时间或者寒暑假进行国内外的参观实践和科学考察活动等，增加学生的科学实践能力、学习科学研究方法、体验科学研究过程。目前已经开辟了中科院微生物所、生物物理所、电工所、空间中心、心理所、物理所、理化技术研究所、高能物理所等多个京内实践基地，每学期定期组织科技创新班学生进行参观实践活动；同时开发实施了长白山科考、云南西双版纳植物园科考、山西行——人文之旅、粤港深科学实践活动等多个野外科考实践活动，利用寒暑假定期组织科技创新班学生进行为期两周的野外科考活动。 在自动化所，同学们看到了人脸识别、虹膜识别、智能监控系统等多项高新科学技术，也为他们高二的课题研究奠定了基础。朱思樾和芦瑞同学的课题就定在了“智能环境检测系统”。
2011-2013年1月，我们三届科技班三赴云南版纳植物园，了解动物、植物、天文、生态环境等学科知识；进行天文星象观测；动手进行科学实验；与中外科学家交流互动；并进行野外生存能力训练等活动。
从云南回来，刘姣雨同学说：云南之行，收获的不仅是知识，也涵盖了对大自然的热爱，对科研工作者敬佩，与团队精神的理解。总之，就是用心感受自然，做回大自然的孩子。 熊娜同学说，这一次的云南之行，圆了我的科考之梦，使我更加亲近大自然，更加向往对自然的探索，也体验了科学家们在野外科考的艰辛与成就的喜悦。让我更加期待下一次的科考活动。
在版纳植物园科考期间，同学们还参与了多项小课题探究，如榕树与榕小蜂的关系、探究秀丽线虫杂交所产生的后代表型等等，他们的课题研究结果有多篇文章被大学指南杂志收录发表，获得了广泛的好评。
在长白山，同学们分组对长白山地区火山锥和火山样本进行调查。并调查了长白山动物活动状况和植物群落。
在香港科考期间，除了常规的实验室科考活动，同学们还分组在湾仔区街头进行了社会调研，这也是我们第一次把孩子们独立放在香港街头，由他们自主进行各项调研，让我们惊喜的是，经过前期的培养，孩子们的独立能力和实践能力得到了大大提高，非常出色的完成了如：“香港旧城区改造计划调查”、“香港公共交通调查”、“香港垃圾分类问题”以及“食品安全问题现状”等各项有价值的调研报告。回来后，孩子们还把它们跟北京市现状做对比研究。
在山西，同学们又一次体验了社会实践、人文之旅，同学们表示：读万卷书、行万里路都很重要。作为青少年科技创新人才,我们既要有创新能力，也要具有文化底蕴，
我们的科考实践活动也得到了社会各界的认可，在第33届北京青少年科技创新大赛优秀科技实践活动评比中我们的科考实践活动报告“走出去，大自然就是我们的课堂”荣获二等奖。
（3）课题研究
课题研究是希望学生在学习了以上课程单元，通过科学家的讲解，对各领域的研究内容和方法有了初步了解之后，根据自己的兴趣和爱好选择，真正进入到实验室进行科学课题的研究。 在进入课程研究之前，我们对导师和学生实行“双向选择”。同学们首先填报自己的课题意愿，之后我们和专家对学生进行了科学能力测试和专家面试，最终确立课题，进行开题报告。利用每周二下午的时间，由博士指导教师和中科院专家对学生进行双导师培养。并要求同学们经历中期答辩、结题答辩、论文修改、形成成果各个完整的阶段。
目前科技创新班学生已经参与并完成了包括物理与地球科学、化学与生命科学、数学与信息科学、人文与社会科学等四大领域29项课题研究工作，形成多篇研究论文，并取得了一些成绩：
我们自主培养的首届科技班同学的课题研究成果和综合素质得到了北京市青少年科技创新学院的认可，有12名同学登上了“翱翔计划”年度论坛，获得优秀翱翔学员称号。王亦豪和张定一两名同学进入“明天小小科学家”评比200强，王亦豪同学以课题“奥数对中小学生数学兴趣、数学能力的影响”荣获全国二等奖。在2013年北京市青少年科技创新大赛上，张定一同学的课题“食双星拟合曲线”以及韩树、孟祥雁同学的课题“植物悬浮细胞同步化”分别荣获一等奖，另外英如英、赵维哲、王佳辰等同学的课题分别荣获二等奖四项，专项奖多项。第二届科技班同学的课题研究也备受关注，有两项课题获得北京市科协青少年科技后备人才培养计划项目资助，各获得资助资金四千元。 4.学生研学和社团活动课程
为了综合培养学生的全面发展，我们的特色课程体系还包括学生研学和社团活动课程，在高一学段隔周二分别是研学和社团课程，周五则是中科院基础课程，高二学段每周二则是全部的中科院课题研究时间。
（三）人才培养模式上的创新
三十五中把高中的基础课程和培养科技创新人才的课程系统进行整合，这些课程不是原来高中教育的传统的课程，而是一些对科技前沿和科技问题的解决的认识，这对学生如何建立一种科学认识会带来一种新的冲击，对我们的整个中学教育会带来新的挑战，所以三十五中科技创新人才培养班的模式对人才培养模式也是一种创新。
我们尝试按照一个新的创新型人才和复合型人才的模式培养高中学生。我们把高中的基础课程与科学前沿和尖端科技需要解决的问题相结合，是以培养小小科学家、培养未来科研人员为目标，不是以培养高分、解题为目的，从而实现科技创新型人才培养模式的创新，这是对现有中学教育提出的质疑和挑战。今年三十五中在生物，化学、物理和数学四门学科已聘请了三名博士和一名博士后作为科研指导教师，因此，在课题研究、人生规划课程和评价过程中，实行中科院专家和三十五中学科指导教师的双导师个性化指导，多角度、多层次的直接参与到这个创新人才培养的每个阶段。三十五中的人才培养模式办出自己的学校特色，就是从创新人才培养的角度去培养学生的特色，代表了一个改革的方向，改革的核心就是关注每一个学生的爱好、潜能、特长，使人才培养模式适合于每一个人。我们高中教育改革最重要的就是多样化，新形式，它的背后是适合每一个人，是为人的发展服务的，三十五中的人才培养模式实现了为每一个学生的充分发展服务，所以这是一个聚焦改革，深化改革的创新。
创新人才的培养不能仅局限于“拔尖群体”，要义在于改变传统的教与学的模式，为每个学生提供适合其自身发展的教育。三十五中将充分发挥青少年科技创新学院的作用，为校内外学有余力并且有科学兴趣、科学潜质、科学志向的学生提供科技教育的环境和课程。
三、建立博士创新工作室，开展各项科技教育活动
北京35中在创建科技创新人才培养班的基础上，于2011年7月份正式成立了博士创新工作室，目前工作室成员包括一位工作室主任、一位博士后、四位博士。自工作室成立以来，全体成员以35中“科技创新人才培养项目”为依托，深入与中国科学院的合作，对科技班学生实行中科院导师和三十五中博士指导教师的“双导师制”，逐步形成了科技教育中教师与科学家共同参与的模式，开发出了系列特色科技创新人才培养课程体系。
（一）建立完善的科技创新人才选拔、评价及跟踪机制 1.建立完善的科技创新人才选拔机制
（1）入学选拔阶段：组建高中阶段“科技创新人才培养班”初期，对生源的选拔首先关注基本学科素养，以中考成绩评估学生的文化基础，并以面试的方式，在高一入学前由科研院所专家教授、一线教师等组成的联合团队对学生的综合素养进行考察。
值得一提的是，我校在科技创新人才选拔过程中特别设置了面试题目，中科院科研素养和心理测试等途径用于甄选。科技创新人才的选拔除了关注其基本的学科素养外，还会特别关注其心理特征和创新能力。例如，学生的好奇心和批判性思维，学生在性格方面是否具备乐观、开朗、积极主动的特质；是否具备较强的抗挫折能力；是否善于合作；是否富有一定领导力等。这些特征与能力对其未来创新素养的形成也发挥着至关重要的作用。
（2）进实验室课题之前，我们会对学生再次进行选拔：此次选拔是主要进行科学能力评估，得出每位学生的科学能力总分和兴趣与动机总分，并综合其学业成绩进行评估。最终合格的学生才能够进入实验室进行课题研究。
（3）流动机制：阶段性选拔的同时，我们不断完善退出和补充机制，对于因为临场发挥不好而没有在初期进入培养班的学生，将提供二次进入机制。同时，对于不适应创新人才培养方式的学生，可以申请转入普通班级学习。 评价和流动原则主要关注如下几个方面：
①． 进入科技班的学生要对科学研究有兴趣、热情高、主动性强，认真参与课题研究工作。 ②． 科技班班主任、任课老师的综合评价；
③． 中科院的讲座、参观考察等表现（严格考勤制度）及中科院导师的评价、三十五中博士辅导员的评价；
④． 学生课题研究方案（本学期学生要完成一个自主设计的课题研究方案）的评价 ⑤． 高一必修课学习成绩评价。
⑥． 同时普通班的学生如果各项表现非常优秀，且对科技非常感兴趣，可以向
年级提出书面申请（学生和家长签字），班主任、科任老师推荐，年级考察后可以进入科技班学习。
最终经过多重考核，完成了整个中科院课程学习阶段的同学将获得中科院课程结业证书。 2.建立完善的科技创新人才评价机制
（1）评价要素的多维化——科技拔尖创新人才培养班学生素质的评价内容能更好地诠释新课程评价的理念，评价内容不是单一的，而是多维的。对拔尖创新人才培养学生学习的评价，既关注学生知识与技能的理解和掌握，更关注他们情感与态度的形成和发展，关注他们在学习活动中所表现出来的情感和态度，帮助学生认识自我，建立信心。实施多元评价，在现有高中学生综合素质评价的基础上，加入科学基础素养、学习发展能力、科技创新素质等评价要素二级指标评价维度。具体包括学生的领悟程度和探究能力、思维逻辑性和严谨性、资料掌握能力、表达能力、创造能力、想象能力以及系统分析能力，通过网络电子平台评价、实践评价、档案袋累加评价来完成。
（2）评价主体的多元化——科技拔尖创新人才培养班特殊之处在于拥有中科院及科研院所、国内外专业学科、科技、教育、心理等方面专家构成的专家团队，并在学校网络上建立了专家教师互动平台，保证教师、学生、专家在网络上的沟通联系，项目班的主体评价包括班主任评价、任课教师评价、年级组评价、中科院导师评价、学生自主评价、学生之间评价、家长评价。比如中科院科技系列课程主要由中科院专家进行评价，三十五中还实行家长开放日，家长可以进班听课对教师和学生进行评价。评价主体的多样化有利于建立完善科学合理的学生流动和评价方式，让更多的有发展潜力的学生进入到创新人才培养班中学习。
（3）评价方式的多样化——多元化课程结构体系必然要求多样化的评价方式，打破了以往考试评价主导的局面。综合实践活动课程采用过程性、发展性评价，全面发展学生的个性特长；中科院科技系列课程是为“科技拔尖创新人才培养班”学生量身定做的特色课程，由中科院专家直接上课，采取系列专题授课形式，对学生进行过程表现、潜能发展的评价，以及论文、实验成果等形式的评价；研究性学习课程则采用课题管理的形式进行过程性评价，要求学生认真选题、认真对待研究过程，并做出一定研究成果；社团活动课程是学生自主设计，自我管理，主要为了培养学生的个性特长，评价形式主要是星级社团评定、学生的活动表现和展示评价。拔尖创新人才培养班注重过程性评价，质性评价，量化与非量化评价相结合，对学生的成长产生良性的促进，对学生的学习选择有积极正确的导向，对高中学生的科学精神和科技创新素质形成有良好的自我教育功能，从而有助于学生形成正确的自我成长观和成才观。
3.建立完善的科技创新人才追踪机制
我们将对目前的科技创新人才设立跟踪机制，关注其大学阶段以及更久的将来的持续发展，以持续跟踪的结果改进和调整科技创新人才的培养模式。
（二）建立有效的学生发展平台
我们认为，创新人才应该具有强烈的责任心、责任感和使命感——这是拔尖创新人才的最终动力；有伟大的创造力，具有批判性思维、质疑精神、善于提出问题的意识。因此，创建有效的学生发展平台，最大限度促进学生全面发展，是我们工作的又一重点。 1．北京三十五中青少年科技创新学院
为了给更多具有科学兴趣和潜质的学生提供发展平台，探索穿越学段和学科边界的科技创新人才培养模式。2012年9月25日，北京市第三十五中学青少年科技创新学院成立。三十五中将依托“青少年科技创新学院”，进一步打破年级界限，探索“小学—初中—高中—大学”一体化的科技创新人才培养模式。西城区多所优秀小学的校长参加了成立大会。“青少年科技创新学院”，下设生物、天文、物理、化学材料等若干研究所及若干校外科技活动基地，面向学校初、高中全体学生，采取自愿报名和考核录取相结合的方式，招收有一定科技兴趣、爱好和特长的学生作为各研究所负责人及成员。
（1）实行学长制
学长制（导生制）思想的发端可追溯至我国古代春秋末期孔子兴办私学的教学组织形式-“次相教学”，是一种弟子之间依次相传，授受学业的教学。目前导生制主要运用于高校学生中，指一些学习优秀能力出众的研究生或高年级本科生协助大学辅导员对低年级学生进行管理和教育工作的制度。多年实践证明，学长制的推行对于学校发展和学生个人成长都具有非常重要的意义。
“青少年科技创新学院”聘任三十五中博士创新工作室博士（后）担任各研究所指导教师，同时实行“学长制”，让科技创新人才培养班的学生们为低年级每个班配备若干名研究所所长或主要负责人，利用“主题班会”“专题讲座”等形式，传递热爱科学、勇于创新的正能量。
我校前两届科技班人才培养的成果已经初见端倪，为了给科技班优秀的同学提供展示平台，充分引导和鼓励低年级同学不断创新，“青少年科技创新学院”组织采取高二带高
一、高一带初中的学长制形式，为低年级每个班配备若干名研究所所长或主要负责人，利用“主题班会”、“专题讲座”等形式，传递热爱科学、勇于创新的正能量。
目前已有数十位优秀的科技班学长走进了初中同学的教室，与初中同学们充分交流。第二届科技班张梦伊同学为初中项目班学生带去了名为“科技班的感悟”的课程，张梦伊同学用一个个有趣的小问题引发学生不断地思考，并结合自身的感受为同学们描绘了高中科技班丰富多彩的学习生活。希望大家能抱着好奇心开拓视野，培养兴趣，大胆尝试新事物。
（2）科学实验嘉年华活动
“青少年科技创新学院”将定期举办科学实验嘉年华活动，引导青少年参与和体验科学实验；组织成员走进科普场馆、科研院所和重点实验室等，与科学家面对面交流，并参与科研课题研究；寒暑假组织部分有兴趣、有能力的成员参加野外科考实践活动„„通过提供多元教育供给，培养学生的实践能力和创新精神，提高他们的科学素养和综合素质。
（3）推动高校自主招生改革——解决科技班学生出口
三十五中一直努力和一些重点高校建立高校人才录取直通车绿色通道，争取更大的自主招生的政策性保障，首届科技创新人才培养班很多学生参加了2013年自主招生，其中王亦豪同学获得了对外经贸大学的报送资格。 2．“雏鹰计划”
我们培养的拔尖创新人才关注社会，积极参加“雏鹰计划”建言行动、为北京市民生、社会、环境发展献言献策。
自721北京特大暴雨后，我们学校的李未禹同学关注起了北京市的应急避难问题。他建议国家能通过广播，电视等方式教育广大民众并鼓励大家找出离居民家最近的应急避难所。分发应急避难手册，并在突出位置建立应急避难标志牌等一系列有效措施。为此该同学获得北京市科学建议提名奖。 3.“翱翔计划”
“翱翔计划”是北京青少年科技创新学院推出的一项特色课程，采取中学与大学联合培养的方式。与我校开设的创新人才培养班有异曲同工之处，我校作为“翱翔计划”生源校和基地校，为开展从点到面的创新人才培养工作提供了更多的支持。同时与“翱翔计划”办公室的密切合作也为我校自主培养的科技创新人才培养班学生提供了更多的锻炼和展示机会。
（三）建立科技创新人才培养协作共同体 经过长期的筹备和实践，北京三十五中联合“物理与地球科学领域”北京市青少年科技创新学院基地校、多所高校、研究所及科普场馆成立了创新人才培养协作体。
协作体的使命是以“北京市基础教育阶段创新人才培养项目”为依托，努力营造“无边界教育（学习）”环境，共同创造有利于创新人才学习、成长的条件，形成跨学校、跨学段、跨部门、跨领域协同培养创新人才的工作体系，培养学生的社会责任感、创新精神和实践能力。根据协作体章程和职责，我们积极联合各协作体成员校，探索跨学校、跨部门、跨领域协同培养创新人才的工作体系。在我校科技创新班课题研究结题汇报中，我们邀请了协作体成员校四十一中，教院附中，大兴采育学校，葫芦垡中学等学校的教师和学生代表参加答辩并对课题进行评审，将创新人才培养工作辐射到各学校。
（四）建立强大的教师队伍
通过专家引领、项目带动、交流研讨、实践推进等形式，我们已经形成了一支能够肩负起高中科技创新课程资源开发及应用、实现文化教育与科技教育融合跨越的骨干教师团队。由学校聘任“科技辅导员”并积极鼓励教师申报科技教育课题。
科技教师作为主要的传播者，承担着向青少年传播科学技术知识、科学方法、科学思想和科学精神，以及培养其具有解决个人实际问题和参与社会公共事务能力的重要任务，这就要求科技教师具有较高的科学素质，了解科学传播的基本过程和方法，善于设计和组织多元化科技活动，具有较强的实验操作技能等。
1.举办科技教师交流研讨实践会
把科技人员与科技老师如生物老师等组成团队，结合科研课题提炼出典型科技教育案例，交流科技和素质教育过程中的经验和成就，与学校合作，为科技工作者与科技教师提供相互交流的平台。
2.定期和不定期地开展培训
定期对科技教师进行科学教育的培训，培训的范围包括对科学传播教学方法和过程、科学实验设计的步骤、科技活动的设计和组织开展、实验室的建立、标本馆的搭建、小型博物馆的筹备等知识。
3.结合科技发展的热点问题及时向科技教师讲解科学发展的最新动向和科学原理以及科学成果对社会发展的重大意义。
4.“过关”评估。中国科学院负责组织有关部门和相关专家进行“过关”评估，对科技教师的培训成果进行检验，对达标的科技教师颁发科技教师结业证书。
（五）建立六个科学探索实验室 1.实验室建设背景、目标及意义 为进一步推进基础教育阶段创新人才培养工作进展，探索跨学段人才培养的新模式，做好中学与大学的衔接，为创新人才培养提供良好的硬件支撑，北京35中在即将启用的新校址内，将建立六个个性化科学探索实验室：①智能科学与技术实验室，②信息化生命科学探究实验室，③纳米与化学可视化实验室，④航空航天实验室，⑤计算数学实验室，⑥空间网络信息实验室，为满足学生兴趣志向，个性发展，动手实验探究提供保障，在自主学习探究中形成科学精神和创新能力。建成的科学探索实验室将具有包括大学先修课程开发、研究性学习及创新课程课题承担、师资培训等多项功能。 2.高端实验室功能定位
智能科学与技术实验室融合了中科院自动化所多个研究方向的最新成果，特别根据高中生的能力和理解设计随手可得、随心所欲的人机交互形式演示项目，对未来社会中智能机器人、智能交通、无线传感网和新一代人机交互技术和成果进行集中展示，在展品中充分融合科学与艺术两种表现形式，用艺术的手段来传播智能科学与技术科学思想，构成“智能科技，艺术展现”这一具有创造性的主题，激发青少年发挥创造力，运用他们的智慧去探索、追寻和揭示更多更深的奥秘。
图1.智能科学与技术实验室平面布局
信息化生命科学探究实验室是与中国科学院微生物研究所共同开发建设的，本实验室具有完善、合理、高效的实验室分区，包括生物技术实验区（分子生物学及生物化学探究性实验室）、培养区（植物组织培养及动物细胞培养实验室）、数码互动实验区等。实验室全面引进网络信息化与生命科学探究相结合的理念，实现学生与中科院专家进行实时联络沟通，高端、完备的实验设备为广大青少年开展自主探究性实验，研究性学习提供良好的设备条件，有利于更好地培养学生的创新精神和实践能力。
图2.信息化生命科学探究实验室分区效果图
纳米与化学可视化实验室由国家纳米科学中心的专家团队作为支撑，融合化学与纳米材料科学多个研究方向的最新成果，充分利用“纳米科技，新的世界”这一具有创造性的主题，激发青少年发挥创造力，运用他们的智慧去探索、追寻和揭示更多更深的奥秘。另外，通过与中国科学院计算网络中心共同开发的计算化学软件的使用，该实验室还能够实现将枯燥的化学理论可视化。
图3.纳米与化学可视化实验室建设内容
计算数学实验室集数学实验、数学模型制作、机械零件三视图绘制、多媒体课堂、语音教学、网络教室于一体，能够承担起35中、西城区乃至北京市学有余力的优秀青少年在数学学科研究性学习课题研究的需要，让学生做到会学、会用、会做数学；利用数学实验加强学生数学学习的主体性、提高学生数学学习的趣味性、体现数学教育的时代性。
图4.计算数学实验室平面图
空间网络信息实验室是在中国科学院遥感与地理研究所的部分研究成果基础上，通过建立基于虚拟现实设备及空间信息系统的综合集成实验平台，让学生参与虚拟二维校园地图制作、虚拟三维校园建模、人群定位数据获取、虚实混合漫游实验以及相关地理知识学习，实现空间信息科学的方法与技术呈现，引导学生在科学实践中学习空间信息科学知识，为培育具备现代科学创新意识的人才打下基础。
图5.空间网络信息实验室平面图
航空航天实验室的建设得到了北京航空航天大学和沈阳航空航天大学的大力支持，旨在为学生提供一个可以参与、学习、研究、实践的空间，让更多的学生可以有机会接触航空航天领域的相关知识、培养对于航空航天的兴趣爱好、建立起一个交流的平台。航空方向实验平台主要包括低速风洞建设、航模活动设备、模拟飞行实验台等；航天方向实验平台主要包括微小卫星及卫星地面站实验平台、天宫一号（或空间实验室）与神舟八号交会对接实验平台。本实验室还能够承担部分航空航天方向大学先修课程的开发和实施任务。
图6.风洞实验室总体结构
（六）与个性化实验室配套的科技创新人才部套餐课程 1. 科技创新人才部套餐课程介绍
在六个高端实验室建设的基础上，北京三十五中将在新校舍实行学部制办学，科技创新人才部依托六个实验室应运而生。科技创新人才部将为学有余力的青少年科技创新人才开设系列套餐课程，旨在开拓学生的科学视野、启迪学生的科学灵感、提高学生的综合科学素质。
该套餐课程结构分为科技部公共课、各个实验室专业课、课题研究和科技实践活动四部分，其中公共课主要是结合目前科技发展的前沿和热点，结合中学生学习和生活实际，结合同学们今后发展的需求，进行物理与地球科学、化学与生命科学、数学与信息科学、人文与社会科学领域普及教育，拓展同学们的视野，培养兴趣，为将来的课题研究和专业选择打下基础。公共课同时还包括培养科学方法和技能的文献检索和论文写作等课程。
各个实验室专业课主要为各个实验室课题研究的知识储备，由六个实验室的研究员老师负责，通过学生自主选课，实行走班制形式上课。
课题研究应用课程主要是学生的自主课题研究，根据学生自身的兴趣通过和导师的探讨确定一个实验课题，进入中科院或我校的创新实验室完成。
科技实践活动主要是每学期4个课时去中科院科研院所参观，以及假期安排十天左右的时间到野外科考基地云南版纳植物园等地进行的野外科考活动。
在课程的管理与评价中，实行学分制，评测内容包括模块测试成绩、平时成绩、课题研究成绩、科技实践活动成绩和奖励成绩五部分，五部分的成绩折合成学生最后的总成绩，记录成学分，对学生做出整体系统性评价。
科技创新人才部的教师队伍具有多层次性和结构性，由科研院所的研究员、博士生导师作为顶层设计与支撑完成公共课程；我校博士创新工作室的博士作为各实验室的首席研究员负责各实验室专业课程；科技教师和兼职科技辅导员与首席研究员共同作为课题研究应用课程和科技实践活动课程的辅导教师。 2.高端实验室专业课程案例摘选
（1）智能科学与技术实验室课程——微缩智能车篇
作为智能交通系统的重要研究内容之一，智能车辆驾驶已经成为未来汽车市场的发展趋势。由于实际交通环境难于为真车智能驾驶技术研究提供试验场地和场景，因此，迫切需要建立缩微尺度的三维复杂交通环境，为智能驾驶技术研究提供模拟现实、可重复、可验证、可评价的试验平台。基于此平台，缩微车将可以完全模拟真车在真实道路环境下的驾驶行为，进而研究和验证基于视听觉信息的自主驾驶模拟方法，使智能驾驶和多车交互成为可能。缩微交通环境与缩微智能车还将为机械传动、自动化仿真与控制、计算机视觉技术、人工智能技术、通讯技术、传感技术、信息融合技术等专业提供多学科交叉研究的载体和实验平台。
本节实验内容将在上两章的知识储备的基础上，利用微缩智能车，考察该车在车道线检测、交通标志检测、障碍物检测、红绿灯检测、车道保持、车辆壁障、路口行驶等7种实际路面情况下的信息判断与信息识别、控制系统响应与操作控制，调整微缩智能车的内部参数，优化智能车控制系统设计。
人-车-环境微缩 展示沙盘
自主行驶智能车 交通综合管理软件
图7.缩微智能车平台实验内容
新一代人机交互系统平台
采用新一代多媒体投影交互平台，可以在大范围投影屏幕上实现普通触摸屏的效果。此平台系统采用先进的计算机视觉技术，结构简单，定位准确，不易损耗，并有很强大的后期扩展和升级能力，可以作为PPT课件、flash作品、科技动画展览、商品宣传、以及科普、教学、娱乐类游戏等内容的互动展示平台。展项内容包括两部分，一是介绍智能信息处理、智能机器感知、智能系统集成及智能行为交互等技术的电子书与视频墙，二是可将传统ppt、图片、视频等转换为使用触控操作的电子课件制作软件。本展项放置于实验室的入口位置，可用来为参观者介绍实验室的整体概况，并承担实验室的多媒体教学工作。 智能移动机器人控制实验平台
开发履带式智能移动机器人，能够实现自主室内避障运动，为使用者提供开方式的控制软件平台，能够在该平台上修改机器人的运动路径、运动速度，设计机器人的控制算法，该实验平台可模拟自动驾驶、智能交通、无人战车、家庭服务机器人、野外救援机器人等应用。 智能交通系统平台
由人-车-环境微缩展示沙盘、自主行驶智能车和交通综合管理软件组成，包括一个由多辆缩微智能车、缩微典型道路和路边基础设施及交通信号控制系统组成的网络互联智能交通系统，通过声光电的方式进行协同。在典型交通情景下，智能车辆在道路上行驶，同时人-车-环境互联交互。缩微交通系统平面图包含了典型的十字路口、丁字路口、桥梁、弯直道等交通环境，缩微智能车采用视觉和光电传感器进行导航的、具备超车换道、识别交通标志、智能驾驶等功能。使用者可以了解智能车辆、交通信号控制优化、公交优先等先进智能交通技术的实践与创新，培养节能交通意识。 无线传感网络实验平台
包括20个无线传感网络节点的无线传感网络监控实验平台，为使用者提供开放式的节点软、硬件设计平台，能够在节点平台上配置多种检测传感器，包括环境信息检测传感器、人体生理信息检测传感器。同时提供开放式的网络监控软件平台，能够在网络平台上设计网络结构、设计节点通讯方式等。该平台可模拟环境监测、远程控制、楼宇安全监控、远程医疗等应用。
图8.无线网络实验平台的应用
（2） 信息化生命科学实验室课程介绍 第一章 找到我们需要的微生物----产酶微生物的定向筛选
微生物是一类物种丰富的生物资源和基因资源，其开发利用已产生了巨大的社会和经济效益。与动植物资源相比，微生物资源有以下优势：（1）生长繁殖速度极快, 因此微生物产品可以在人工控制条件下, 实现大规模生产。（2）微生物的基因组小, 比较容易通过基因操作, 能够大幅度改良特性。（3）微生物资源开发利用不会造成严重的环境问题。一些动植物资源的不合理开发利用导致物种的减少, 甚至灭绝，而一个活菌体却不存在这样的问题。因此, 微生物资源的开发和利用对于科研和社会实际应用而言尤为重要。目前，除食品、轻纺工业外，微生物还用于日用化学、化工、制药、饲料、造纸、建材、生物化学、临床分析等方面，成为发酵工业的重要部门。本实验室拟筛选和鉴定高效的具有特殊功能的微生物，为将来利用于生产实践打下基础。
图9.微生物接种、筛选及分类、观察
第二章 土壤污染的微生物修复
微生物在自然界中分布极广，它们有着不同与实验室培养条件下的生活规律和特点。土壤具备微生物生存所需要的各种基本条件，是自然界微生物活动的主要场所，土壤微生物的种类多数量大，是微生物的“大本营”，也是人类丰富的菌种资源库。水体也是适宜于微生物生存的生态环境，水体中微生物的种类、数量和分布受水体类型、有机物的含量、水温和深度等多种因素的影响。空气也是微生物生长和繁殖的场所，空气中微生物的种类和数量是不固定的，随地区、季节、气候、空气湿度、土壤植被状况、人类和动物密度及活动状况、空气流动程度和高度等因素变化而发生显著的变化。
随着工农业的发展以及农用化学物质用量和种类的增加，土壤污染日趋严重，污染程度不断加剧，污染土壤面积逐年扩大,土壤污染成了全世界普遍关注和研究的主要环境问题。微生物种类繁多，代谢类型多样，是自然界进行自净作用的主力军，也是我们对污染物进行生物处理的有力武器。微生物的降解作用将污染物分解并最终去除，具有快速、安全、费用低廉的优点。本实验室拟开发微生物、植物等生物修复技术，建立联合治理土壤污染的新途径。
第三章 使用芒草等木质纤维素原料生产新型生物燃料丁醇
全球环境问题和能源危机的不断发展，迫使人们开发新型能源加工替代技术和化石资源替代产品。近年来，利用粮食或其它原料（如甘蔗汁、糖蜜等）生物法生产乙醇的技术和产业在美国、巴西、中国等发展得红红火火。相比而言，丁醇是一种极具潜力的新型生物燃料，其热值、辛烷值与汽油相当；丁醇的含氧量与汽油中常用的甲基叔丁基醚相近，且不会腐蚀管道，便于管道输送；丁醇的蒸汽压低，安全性高，能与汽油以任意比混合；也可以直接用于汽车，而不需要对发动机进行改造。
本实验室拟利用丁醇发酵法生产燃料，此种技术除可生产丁醇外，也可生产其它化学品，包括丙酮、乙醇、乙酸、丁酸以及氢气等。目前的丁醇发酵主要以玉米和糖蜜等为原料。随着粮食、糖蜜等农业原料价格不断增长，迫切需要开发新的生产原料和新的生产技术。本实验室课题创新之处在于利用芒草等可再生资源纤维素生物质，使用其制造生物燃料即既利用了可再生物质又不会危及粮食生产，具有广阔的应用前景。
图10.学生完成土壤接种实验和土壤样品检测实验
第四章 使用植物转基因的方法培育彩叶植物
基因工程是高中生物选修内容，也是高考重点考察的内容。本分子生物学实验部分是根据基因工程的本质而设计的一门综合性和设计性的实验课程。本实验课程涵盖基因的主要操作过程，由内容相关的一系列实验组成，强调实验的连续性和一体化，包括目的DNA片段的PCR扩增及电泳鉴定，质粒DNA的抽提、纯化及电泳鉴定，质粒DNA的限制性内切酶酶切及体外连接，感受态细胞的制备及转化，转化子鉴定及接种培养，重组质粒抽提、纯化、酶切与及检测及重组蛋白表达分析等实验。通过本课程学习，使学生学习和掌握分子生物学中常用的各种实验技术，包括培养学生形成正确的实验操作习惯，正确地使用各种实验仪器与试剂、详细记录实验的过程与结果、对实验中所出现的问题做合理的分析，培养学生分析问题和解决问题的能力。
该课程设置在实验运行机制和课时设置方面进行了大胆的尝试和革新，既让学生自主地设计实验技术路线、实验材料准备、实验操作和结果分析，发挥学生的主动和创新意识，增加对实验的兴趣和认识，又让学生学习和熟悉科研课题研究思路，达到掌握开展科学研究的方法和具体实验操作的目的。
图11.微生物发酵样品检测装置
（3）纳米与化学可视化实验课程 探究实验篇-纳米科技在环境保护中的应用
一、随着生活的日新月异，越来越多的污水排放成了眼下最令人关注的话题。而日益严重的水资源短缺和水环境污染困扰我国经济与社会的发展，而且也已成为制约社会经济可持续发展的重要因素。在人口剧增的北京，水资源短缺更是一个极为严重的问题。现在一般使用的污水处理方法如混凝沉降法、氧化法、电镀法、絮凝法等诸多方法都存在或多或少的问题或者浪费资源，因而希望能有一种更简单而节约的水处理方法。
应用纳米技术来处理污水便可达到一些意想不到的效果。纳米技术是当今社会的热门话题，纳米材料的各种特殊性能能够解决许多常规方法不能解决的问题。在污水处理方面，纳米技术较常规方法显示了高度的优越性，纳米技术对于常规方法不能奏效的有机物，尤其是氯代物等有机废物有良好的处理效果。
二、建筑物内部空气中污染物多种多样,成分复杂,既有气态污染物,包括甲醛、苯等有机化合物以及二氧化硫、氮氧化物等无机化合物,又有颗粒污染物,包括细菌、烟雾和尘埃等。围绕这类室内空气环境中污染物的净化处理,目前研究较多的方法是过滤、吸附、光催化、等离子体、负氧离子、生物降解、臭氧消毒等,这些方法能在一定程度上起到净化空气污染物的作用,但都存在局限性。研究发现，利用多孔炭材料并通过控制纳米孔结构,能够对传统污染处理方法进行改进，并且不产生二次污染。因此，研究不同种类和尺寸的纳米材料在空气净化方面的应用具有很重要的价值。
学校教室内空气质量的好坏直接影响青少年学生的身心健康。因此，通过对教室内空气颗粒物含量的测定，在此基础上探索利用纳米科技净化教室内空气的方法。 图12 学生在超净工作台上完成转基因实验
图13.纳米与化学可视化实验室课程概况
图14.纳米材料用于净化污染水实验
探究实验篇-化学理论可视化
化学是一门以实验为基础的学科，但是对一些抽象的概念和危险性大、反应时间长的实验，传统教学方式显得无能为力。因此急需发展新的技术手段辅助教学，给学生以新的启示，促进知识的内化和深化，使抽象的知识具体化，形象化，激发学生的学习情绪和兴趣，变被动学习为积极、主动学习。
针对此问题，我校与中国科学院计算机网络信息中心超级计算中心“计算化学虚拟实验室”共同开发了一站式服务型计算化学软件系统，与传统方法相比，这种方法具有专业、快速和简单的优势，还可以非常简单的制作传统方法很难制作的分子模型，如C60等。该软件具有专业的作图功能，可以实现动静结合，能够形象的表现微观世界的原子、分子等物质的内部变化和发展过程，帮助学生更加深入直观的了解物质的微观结构和充满奥秘的化学世界，培养“微粒观”，使其更好的理解抽象概念，使理论形象化和具体化，能使危险性大，反应时间长、课堂难以演示的实验容易地展示在学生面前，便于学生理解和掌握，还能开阔学生的视野，激发学生的探究欲望和学习兴趣，调动学生的积极性，增加学生对化学学科的深层次认识，促进知识、技能、思维能力和创新能力及科学素养不断提高，解决目前中学普遍存在的学习动力不足的问题，并能优化教学过程，提高课堂效率。
（4）计算数学实验课程简介 将高中数学可视化
中学数学教给学生的是完备的数学理论，从计算机的角度来看，离散数值的角度去看数学，学习数学，不仅可以让学生更好地更形象地理解数学，更能让学生学会去用数学，用数学去建模、去解决实际问题，真正地去用数学，这些都能提高学生对数学的兴趣，成为学生学习数学的动力。从学生的未来发展来讲，数学会是很大一部分人未来工作的基础，是理工科、社会科学中很多学科的学科基础，在高中让学生学会怎样用数学解决实际问题，学会将实际问题转换为数学去考虑，让学生养成用数学的思维习惯，做到了这些将是计算数学实验室的成功，将是计算数学实验室课程的胜利！
在高中数学教学的过程中，要引导学生将所学的知识直接应用于解决实际问题，中间往往还有一段距离，面对需要建立的复杂数学模型，尤其是繁复的数学计算问题，往往难以入手，不仅大大降低了数学的趣味性，甚至使学生对数学有一种畏惧心理，从而让原本生动有趣的数学课堂变得枯燥和机械。本实验室利用Matlab7.x软件在高中数学知识难点，函数、极限、导数、线性规划和概率统计的教学中进行了些许探索，尝试着将中学数学可视化，尝试着将数值数学的思想引入到中学教学中。 MATLAB在概率统计教学中的应用 1.利用MATLAB 7.x设计概率统计实验
在概率统计的教学过程中，有关正态分布的问题是教学中的难点．对这部分内容的理解，将影响到整个概率统计的教学效果．笔者借助数学软件MATLAB软件模拟“高尔顿钉板”随机试验，并通过直方图显示出来，使学生通过观察动画直观地感知这个问题的过程．使学生对该问题有一个直观的形象的认识，使学生参与问题的探求过程，培养学生探求问题的能力． 实验1 “高尔顿钉板”随机试验，如图15中，每一黑点表示钉在板上的每颗钉子，它们彼此的距离均相等，上一层的每一颗钉子的水平位置恰好位于下一层的2颗正中间．从人口处放进1个直径略小于2颗钉子之间距离的小圆玻璃球，当小圆球向下降落过程中 ，碰到钉子后皆以1/2的概率向左或向右滚下，于是又碰到下一层钉子如此继续下去，直到滚到底板的一个格子内为止．把许许多多同样大小的小球不断从入口处放下，只要球的数目相当大，它们在底板将堆成近似于正态分布N0,n的密度函数图形，其中为钉子的层数．
【预备知识】 正态分布
【实验目的】 更形象的掌握正态分布 【实验工具】 matlab; 【实验程序（过程）】
1,某个小球在第i次碰了钉子后向右落下i1，某个小球在第i次碰了钉子后向右落下令
n图15
i1,2,，则随机变量i服从01分布，其分布列为Pi10.5,Pi10.5，令
Ynii1，其中
ii1,2,相互独立，则Yn表示这
Ynii1n个小球第n次碰钉后的位置，高尔顿钉板随机试验表明，
近似服从正态分布．取有8层钉的高尔顿钉板进行试验，得到其相应的分布图，并对之进行简单的拟合（见图16）。
图16 该实验不仅使学生直观形象的感受到了概率统计的概念和定理，更重要的是激发了学生浓厚的兴趣，让学生积极的参与教学活动，在培养学生的探究意识、建模意识和提高应用能力方面，具有重要意义。
当前，三十五中正在不断探索一套如何利用各种教育资源，整合特色课程，培养创新人才的育人模式，在课程设置上，通过对各学科内部和学科间知识的重新整合，有效缩短完成课程标准所规定基本知识、基本技能训练要求的时间，将更多的时间用于面向学生发展的特色课程，加强学生自主研修课程。全面发展每一个学生的综合素质和个性特长，培养科学精神和创新思维，为每一个学生创造一个开发潜力的天地，达到充分发挥学生潜能的目的。努力把三十五中建设成为北京市乃至全国具有引领示范意义的青少年科技创新人才教育基地，为国家培养高素质拔尖人才打下坚实的基础。我们相信经过三十五中人的共同努力与奋斗，定会把三十五中办成具有中国特色、中国风格、中国气派的现代化学校。
