以“数理·智能”打造科技教育新生态 ——北京亦庄实验中学的创新实践

点击上方 蓝字

文_金术超

（北京亦庄实验中学）

摘要：随着教育改革进入深水区，中小学科技教育面临“打破学校围墙”“贯通学科壁垒”“连接真实世界”的三重挑战。作为北京市科技教育示范校及北京市科学高中试点校，北京亦庄实验中学以“数理･智能”为办学特色，通过系统化资源整合、高水平师资建设、多元协同育人机制构建，打造了“全员、全程、全方位”的创新后备人才培养新生态。学校将城市、企业、科研院所、场馆等化为学习场景，将真实产业痛点转化为研究课题，形成了可推广的科技教育“亦中样本”。

关键词：科技教育 拔尖创新后备人才 产教融合

科技教育面临的“三重挑战”与“亦中”应答

当前，我国中小学科技教育面临师资力量薄弱、专职科技教师匮乏、跨学科教学能力不足、课程与教学方式滞后等深层困境。如何打破僵局？北京亦庄实验中学（以下简称“亦中”）正以系统性改革给出答案。北京亦庄实验中学是北京十一学校与北京经开区联合打造的完全中学，学校依托区域高新产业集群优势与高学历师资队伍，确立了“数理･智能”特色发展方向，作为北京市科技教育示范校及科学高中试点校，其多项创新实践被教育部以典型案例向全国推广。

针对传统科技教育痛点，亦中以“去边界化”与“真实化”两大路径破局，打破学校围墙，将企业、科研院所、场馆化为真实学习场景，破解资源封闭之困；将真实产业痛点转化为学生研究课题，让学生在解决真实问题中点燃好奇心、锻炼思维，告别“纸上谈兵”的困境。

科学规划顶层设计，构建“数理·智能”科技教育新生态

理念定位：以“数理·智能”锚定办学特色

亦中科技教育新生态的建设，围绕一个核心办学特色、六大支撑要素展开（见图1）。以“数理•智能”为办学特色锚定发展方向，以师资建设为第一资源，以资源整合为平台支撑，以课程体系为育人载体，以制度设计为机制保障。各要素彼此联动、互为支撑，比如，高学历师资为课程开发提供学术保障，丰富资源为课程实施提供场景支撑，创新制度为师资成长和资源利用提供机制保障，校园文化建设则为所有要素的运行提供价值引领。

图 1 “数理･智能” 科技教育新生态模型

制度设计：“小学段”撬动学习方式变革

制度是理念落地的保障。亦中倡导“让学习变得有意思、有意义、有可能”。学校最具特色的制度设计之一是“小学段”，即每学期期中考试后设置为期2周的自主学习时间，通过跨学科项目式学习、研究性学习、外出研学等多种学习方式，有效整合校内外资源、京内外资源，让学生以团队形式全身心投入到多元实践学习中。这一制度设计的深层逻辑打破了“学习=上课”的惯性思维，将时间还给学生，将学习的主导权还给学生。在“小学段”，学生从自身好奇、感兴趣的问题出发，主动应用知识、开动想象、独立思考、挑战困难、解决问题。近年来，学校共组织师生1700余人次开展50多项跨学科项目，形成结题报告200余份，覆盖物理、化学、生物学、工程、人工智能等多个领域，成为学校科技教育的重要载体。

空间重构：从教室到学习社区

空间即课程。亦中对学校空间进行了系统性重构，拓展了传统教室的功能局限。学校对252间教室进行了全面升级，打造了兼具实验室、阅览室、自习室等多功能的学习空间；物理、化学、生物学等学科教室配备实验台和先进实验仪器，让学生在日常课堂中就能“做中学”。在此基础上，学校建设了物理、化学、生物学、人工智能等高端实验室，以及动量盒子社区、地理星空教室、智能编程教室、智能机器人社区等前沿学习空间。这些实验室与学习空间不再是少数“尖子生”的特权，而是面向全体学生开放的学习资源。亦中希望打造资源触手可及的学习社区，让科技教育融入校园的每个角落。

师资建设：用优秀的人培养更优秀的人

教师是科技教育的第一资源。亦中秉持“好老师就是好课程”的育人理念，坚持“用优秀的人培养更优秀的人”，构建了一支高素质、专业化、富有创新精神的科技教师队伍。

精准招聘：高标准选聘硕博人才学校依托北京市和经开区的政策支持，自主招聘教师，构建开放、协同、联动的高水平教师体系。目前，学校拥有300多名毕业于“双一流”高校理工科专业的硕士、博士教师，其中博士教师达到30人。这支高学历师资队伍覆盖数学、物理、化学、生物学、信息技术、人工智能等各个学科领域，为学校科技教育提供了坚实的学术支撑。

专业发展：从高学历到高素养高学历并不等同于高水平的育人能力。亦中通过系统的教师专业发展机制，将教师队伍的学术优势转化为育人优势。学校实施“未来教育家成长工程”，通过主题研修、专题培训、科研课题等方式，鼓励教师立足岗位开展研究。每年寒暑假的封闭研发成为教师专业发展的重要平台，学校通过邀请科技教育专家进行专题分享，围绕科技课程建设、跨学科项目设计、评估改革等议题开展深度研修。此外，学校充分发挥校内高水平理工科教师的优势，构建“名家讲堂”科普课程库，每位教师均需承担科普项目，每周开展科普报告。这一机制既服务了学生，也促进了教师的持续学习与专业成长。

双师协同：校内导师+产业专家科技教育的独特之处在于它既需要学术深度，又需要实践广度。亦中创新性地构建了双导师协同育人机制，校内学术导师与产业实践导师共同指导学生。校内层面，由多名博士、硕士教师担任高端项目研究课程导师，常态化带领学生开展科研训练。校外层面，学校充分利用北京市及经开区高新企业、高校、科研机构的专家资源，建立了由70多名专家组成的校外教师库。这些专家是来自中芯国际、京东方、小马智行、中科宇航等企业的工程师和科学家，与校内教师一起设计真实场景项目，将工业现场真问题带回课堂。

资源整合：构建校内与校外相结合的全域育人场景

亦中充分利用区位优势，系统整合高校、科研院所、高新企业、科技场馆等外部资源，构建起“校内资源+区域产业资源+高校贯通资源+全国研学资源”的四级资源体系（见图2）。

图 2 全域协同科技教育资源体系

校内资源：高端实验室与学科教室整合学科教室、高端实验室、学习社区及南海子科创营等资源和平台，为学生科技创新课程开展提供广阔的学习空间和学习资源。高端实验室配备专业级仪器，支持基因工程、有机合成、创新光学等大学先修水平的实验研究。物理教室墙面悬挂学生手绘的电路图与力学模型，实验器材开放陈列、触手可及；生物学教室则化身为持续的生命探究基地，学生自主培育植物、观察标本。这种“实验室进教室”的设计，让科学探究成为学生日常学习的一部分，而非“偶尔为之”的特权活动。学习社区为学生自主创新实践和研讨交流提供了便利，而南海子科创营不但汇集了科技教育名家，还为学生参与实践创新研究提供了实践平台。

区域资源：高新技术企业亦中地处北京经济技术开发区，学校敏锐把握这一区位优势，与蓝箭航天、金风科技、奔驰、小米等21家高新企业建立了深度合作。这些合作不是挂牌签约的形式主义，而是课程化的深度融合。每年开展110期社会实践课程，形成常态化的校企社协同育人机制。学生通过参观京东“亚洲一号”智能园区，衍生出“机械臂”“智能快递分拣机”等跨学科项目成果。通过参访蓝箭航天，有学生开启了“高空气球探究”之旅，历时7个月，成功完成高空气球的荷载设计、工程搭建、放飞回收、轨迹监测等一系列真实近太空科研任务；基于高空气球近太空环境设计搭建了粒子云室、酵母菌辐射诱变等物理和生物科研平台，并将学校校服熊和亦中日常校园声音带上3万米高空（见图3）。这种产教融合模式的核心价值在于真实感——学生面对的是真实工业场景中的真实问题，而非教材中的理想化习题。正如参与企业参访的学生所言：“这次参观让我真切感受到，科技报国不是一句口号，而是无数人脚踏实地的付出。”

图3 基于高空气球近太空科学探究项目

大中贯通：与7所高校的深度合作学校与北京大学、北京航空航天大学、中国农业大学等7所高校建立共育基地，依托高校科研平台和优质师资，建立双导师共育机制。其中最具代表性的当属与北京大学计算机学院合作创建的“北京亦庄少年人工智能学院”。该项目由北大专家团队全程参与课程设计与师资培训，聚焦“数理･智能”特色，打造集课程、实验、体验、创新于一体的学习场景，开创了高校顶尖实验室与基础教育深度融合的创新模式。此前，亦中已于2024年被授牌“北京大学博雅人才共育基地”，双方通过高质量学科能力共建、综合素质培养等方式，推动大学与中学人才培养的深度融通。

研学网络：覆盖19个省市的“移动课堂”学校倡导“走得远、见得多、悟得深”的研学理念，开发了覆盖19个省市的22条线路、100多个学习场景的研学课程。这些线路不是春游式的走马观花，而是课程化的深度学习。例如，在“中国天眼”体验“观天问宇”，在敦煌参与文物保护数字实验，在三峡大坝研究梯级船闸的工程原理，在宁夏调研沙漠综合治理的技术路径……系列研学课程让师生在真实的地理空间和科技现场感受现代科技的独特魅力，生发出更多好奇心与创新梦。

课程体系：多元选择与深度探究并重的新样态

分层分类的课程体系分层分类的课程体系主要由基础类课程、拓展类课程和研究类课程构成，每类课程均以必修课程和选修课程的方式满足每位学生的个性化成长需求。基础类课程全面实施国家科技课程，采用“分层分类、选课走班”模式。拓展类课程开发出工业设计、物联网、3D打印、人工智能应用等16个模块140余门校本课程，支撑102个科技社团常态化运行，其中电子信息技术社团获评北京市“金鹏科技团”称号。研究类课程开设创新光学、电磁学、物质合成、基因工程、智能机器人等21门高端项目研究课程，由50余位硕博教师担任导师。

跨学科项目式学习常态化开展跨学科项目式学习是亦中科技教育最鲜明的教学特色。学校构建了跨学科项目式学习常态化运行机制，推动学习方式向探究驱动型和任务导向型深度转型。以“凉水河桥梁工程设计”项目为例，项目源于经开区真实的城市建设需求——凉水河将再建5座全新的跨河大桥。为此，初二学生开启了一场跨越学科边界的学习之旅，学校邀请桥梁专家入校授课，学生赴贵州实地考察50余座大桥，在桥梁博物馆参与承重STEAM课程，返校后分组设计、制作模型，还走进北京科技大学实验室精进方案（见图4）。最终，学生提交的5套桥梁设计方案模型获得专家认可。该项目荣获第44届北京市青少年科技创新大赛科技实践活动一等奖。学生在项目开展过程中经历的不仅是知识的综合应用，更是创新链条的完整体验：从发现问题到探究问题，再到创造性地解决问题，这正是创新人才应具备的核心素养。

图4 “凉水河桥梁工程设计”项目实施过程示例

从研学中长出的项目亦中研学课程的独特之处在于，它经常成为跨学科项目的“触发器”，“校园珊瑚方舟”项目便是典型例证。高一学生在珠海长隆研学中学习珊瑚保护课程，参观世界最大活体珊瑚缸。返校后恰逢国家批准设立“黄岩岛国家级自然保护区”，学生遂立项“守护蔚蓝色彩——打造校园珊瑚方舟”。他们在生物课上观察珊瑚虫结构，在互联网上搜集数据、制作珊瑚白化趋势图，自主搭建珊瑚缸、监测水质参数、建立养护日志。这种“研学触发好奇—好奇驱动项目—项目深化学习”的逻辑，已成为常态化教育路径。

校园文化建设：打造没有围墙的科技教育共同体

依托“南海子科创营”构建区域科技教育新平台自2023年起，学校依托南海子公园创建“南海子科创营”，面向经开区全体中小学生免费开放，构建科学家讲座、科研项目、科考活动、领航夏（冬）令营四位一体体系。邀请院士开展科普讲座，由校内硕博教师带领开展小型科研项目，与麋鹿苑、古建筑博物馆合作开展科考实践，聚焦“数理･智能”方向开展夏（冬）令营活动。每年12月举办校园科技节，引入人工智能、无人驾驶、水下机器人等前沿展示，面向社会免费开放。

优化个别化、导师制的育人模式学校坚持小班化教学，确保所有学生充分参与实验与讨论。每位学生配备1位导师，提供学业与生涯指导，另有咨询师团队开设生涯教育课程。定期邀请科技行业领军人物进校举办讲座、沙龙及职业考察，培养学生的科技报国志向。

构建协同共育网络为让学生的科学探究热情能够覆盖日常生活，推广建立家庭实验室，设立年度“最强科学实践者”挑战赛，通过科创营、科技节等平台向社区开放科技教育资源，构建学生、家庭、企业、社会共同参与的共育网络。

让创新人才自然而然地涌现

当学校提供丰富的课程选择、真实的项目场景、适切的导师支持时，拔尖创新后备人才就不是选拔出来的，而是在适宜生态中自然涌现出来的。

2020年至今，6届高中毕业生，85%以上选择理工科专业或交叉学科。近3年科技类赛事获奖超600人次，获国家实用新型专利4项、国际发明奖8项。

2026年，北京亦庄实验中学被遴选为北京市科学高中试点学校，同时参与经开区科技教育实验区项目。站在新起点，学校提出更宏大的愿景：创建中国科学教育和科技教育的样本学校，这一愿景的底气来自多年打破围墙的系统性探索。学校学生正在证明“当教育不再被围墙所囿，当学习与真实世界深度连接，每一个孩子都可能成为创新者”。

欢迎订阅

来源 | 《中国科技教育》2026-5

编辑 | 张雨晴

审校 | 孟想、若惜