科研资源科普化 | 面向科学教育的高端科研资源研学课程构建与实践——以中国科学院武汉植物园为例

《全民科学素质行动规划纲要（2021—2035年）》提出实施“科技资源科普化工程”，是落实习近平总书记“科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼，要把科学普及放在与科技创新同等重要的位置”重要论述的战略性举措。本期专题整理了航天、生命、海洋等学科科研机构在科普、研学、构建课程体系等方面的实践与探索，以期集合全社会力量，共同做好科学教育加法。

文_韩丽　程想　梅林　靖欣然　程嘉宝

（中国科学院武汉植物园）

摘要：本文以中国科学院武汉植物园为例，通过案例分析与实践总结，系统阐述其构建“四位一体”研学课程体系的路径与方法，分析当前在课程适应性、科研人员参与机制与效果评估等方面面临的挑战，并提出以“分层转化、制度保障、多元评价”为核心的优化路径。本研究为同类科研机构推进科教融合、实现科研资源教育转化提供理论参照与实践范式。

关键词：高端科研资源　科学教育　研学课程　课程转化　科教融合　中国科学院武汉植物园

研究背景与意义

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政策演进与现实需求

科学教育是建设创新型国家、培养未来科技创新人才的基础性工程。当前，我国科学教育正处于从“知识传授”向“素养培育”转型的关键阶段[1]。《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》明确指出，要“充分调动社会力量”“鼓励高校和科研院所主动对接引领中小学科学教育”[2]，助力科学教育高质量发展。这为科研机构深度参与国民科学教育体系提供了明确的政策依据和时代机遇。

然而，当前我国中小学科学教育的实践仍面临多重结构性挑战：校内教育在实践场域、前沿资源和专业师资方面存在固有局限；社会层面优质、规范的科普资源供给仍显不足[3]；尤其在“双减”政策背景下，如何提供高质量、体系化的校外科学教育内容，成为全社会共同关注的焦点[4]。与此同时，以国家科研机构为代表的“战略科技力量”，在长期科研实践中积淀了丰富的物质资源（如重大科学设施、特色种质资源等）、前沿的知识体系及顶尖的科学家队伍，这些高端科研资源不仅代表着国家创新能力的硬核实力，更蕴含着激发青少年科学兴趣、培养科学思维、塑造科学精神的独特教育价值。如何系统性地将这些资源转化为符合教育规律、适配不同学段学生认知特点的优质科学教育课程，实现从“科研创新策源地”向“科学教育源头活水”的功能延伸，已成为一项兼具理论价值与实践紧迫性的重要课题[5]。

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案例价值与问题研究

中国科学院武汉植物园（以下简称“武汉植物园”）作为国家战略科技力量与全国科普教育基地，在特色植物保育、植物多样性研究等领域积累了大量稀缺性、前沿性的科研资源，并在具体工作中对科普研学与科学教育进行了深度探索实践，不仅通过专家讲座、科普讲堂、主题展览等形式将前沿科研成果转化为公众易于理解的科普内容，同时将相关科研资源转化为研学教育课程面向多层级学生开展。本文以武汉植物园为研究对象，系统梳理与总结其将高端科研资源转化为研学课程的实践模式，深入剖析其在课程体系构建、资源转化机制、实施效果评估等方面面临的挑战，并提出具有针对性的系统优化路径；同时为同类机构深度参与新时代科学教育体系建设贡献案例经验与理论思考[6]。

理论框架与资源概述

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核心概念界定

高端科研资源的教育属性本文界定的“高端科研资源”特指国家重点科研机构所拥有的、具有稀缺性、前沿性和专业性的资源集合。具体包括：①稀缺物质资源，如特色种质资源库、大型科研设施、野外科学观测台站等，其不可替代性构成了独特的科学教育场景；②前沿知识资源，包括最新科研成果、重大科学问题及先进研究方法，能够连接科学前沿与学生认知；③专业人力资源，即高水平科研团队，他们是科学知识、科学方法和科学精神的直接载体。这些资源共同构成了科研机构开展高质量科学教育的比较优势[7]。

科学教育导向研学课程的特征梳理回顾科学教育发展历程，郑永和等人将我国科学教育发展历程厘定为4个阶段，其中2022年至今是科学教育受到高度重视、多主体参与、聚焦高质量科学教育体系建设的系统建设期。在此背景下，科学教育导向的研学课程应运而生[8]。区别于传统教学，其有三个特征：一是学习场域的真实性，依托科研机构的实验平台、种质资源和野外台站等真实科研环境；二是学习过程的探究性，强调学生亲历“提出问题—设计方案—收集数据—分析结论”的完整科研流程；三是学习目标的素养性，不仅关注科学知识掌握，更重视科学思维、探究能力和创新精神的培养[9]。对于科研机构而言，开发此类课程是实现其社会服务职能的重要途径，也是推动高端科研资源科普化、促进科技成果社会共享的创新实践。

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案例资源及转化潜力分析

武汉植物园作为国家战略科技力量，其资源体系具有显著的科学教育转化潜力。在生态资源方面，园区保育的13 000余种植物资源和17个特色专类园（包括国家级猕猴桃种质资源圃、东亚最大水生植物专类园等），构成了从宏观到微观、从个体到系统的完整学习素材库。在科研方向上，三大重点研究领域蕴含丰富教育价值：植物进化与多样性保护方向可转化为探讨生命起源、适应进化及生物多样性保护等主题的深度课程；经济植物育种方向聚焦猕猴桃、莲等特色作物遗传改良，是开展现代生物技术教育的典型案例；植被恢复与流域治理方向则面向国家生态安全需求，为开发跨学科项目式学习课程提供了实践素材。在平台支撑方面，全国及省级重点实验室及野外台站形成了从实验室研究到野外观测的完整科研链条；在团队方面，科普开放中心20余人的专职科普工作团队与专业的科研团队协同则为课程研发提供了内容创新与教育转化的双重保障。

课程体系的构建模式与转化机制

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课程开发核心理念

为确保高端科研资源向教育课程的系统转化，武汉植物园在长期实践中形成了以“课程化重构”与“分众进阶”为核心的双重指导理念。针对各个年龄段人群开展了系统的科学教育研学工作，以原创课程为基础，辐射带动学校、社区，还举办导师等相关从业人员培训工作。目前，已初步形成包含自然科学通识、科学思维拓展、科学实验探究及科学教育工作引导“四位一体”的研学课程体系。

“高端科研资源课程化”理念强调教育逻辑对科研资源的重塑。其核心在于，从复杂科研体系中提取具有教育价值的知识片段，通过教学设计将其重构为以问题为导向的学习单元[10]。例如，将物种多样性研究转化为“植物侦探”探究活动，将采集“猕猴桃果实品质测定的实验数据”设计为“育种评估师”的品种筛选任务，让学生在解决真实科学问题的过程中掌握科研方法、培养科学思维。这一转化过程不仅要求科研内容的教育适配性，更注重科学方法论与探究精神的传递。

“分众化与进阶性”理念则体现了以学习者为中心的设计思想。基于“四位一体”课程体系，该理念具体表现为：针对不同年龄层学生的认知发展特征与学习需求，构建从“感知体验”到“思维训练”再到“科研实践”的进阶路径[11]。在自然科学通识阶段（4～10岁），侧重兴趣激发与情感联结；科学思维拓展阶段（8～14岁），聚焦问题解决与协作探究；科学实验探究阶段（12～18岁），注重系统研究与创新实践；科学教育工作引导层面，则致力于专业能力提升与生态构建。每个阶段通过情境创设、任务驱动、资源适配的有机组合，形成“体验—探究—创造”的完整学习闭环。

两大理念相互支撑，共同指导形成了从资源筛选、内容转化到课程实施的完整方法论体系，为“四位一体”课程体系的构建与实践提供了坚实的理念基础。

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“四位一体”的研学课程体系构建

自然科学通识课程本模块课程以“普及启蒙层”为目标，面向小学低年级及学前儿童，一般年龄为4～10岁，课程设计上充分考虑此年龄阶段孩子的学习与成长特色，以激发科学兴趣、建立自然情感联结为核心目标，通过沉浸式体验启蒙基础科学认知。以武汉植物园“探自然”科普课为例，围绕植物的形态结构、生长特征与生态功能，设置“探花、探草、探树、探叶、探果、探根茎”6个主题模块，引导学生走进自然，培养其观察力与好奇心。此外，课程研发人员还进一步拓展教育边界，开发出一系列“植物＋”融合课程，如结合“博物生态”推出“夜影虫鸣”夜探课，引导学生走进自然观察昆虫及两栖动物，了解其生活环境，感受生物多样性的意义；结合“户外探索”推出“自然定向越野”互动课，则融入更多的植物识别任务，在自然场景中完成知识构建与情感认同，为后续科学学习奠定坚实基础。

学生参加“夜影虫鸣”夜探课

科学思维拓展课程本模块课程以“兴趣深化”为目标，面向小学生或初中低年级学生，一般年龄为8～14岁，课程设计强调问题导向与项目式学习，重点培养科学思维方法与团队协作能力，在真实或仿真的科研情景中，掌握基本科学方法，培养科学思维[12]。以武汉植物园连续5年推出的“小小科学家”成长专题营为例，在四天三晚的活动中，依托园区植物资源设置“植物大侦探”“标本制作”等课程，引导学生以“园艺师”“引种员”等身份，学会植物分类与识别，同时带领学生走进实验室，动手操作显微镜、试管等科学仪器，体验“提出问题—动手观察—分析结论”的科学探究过程。课程特别设置了“走进非洲”环节，邀请中-非联合研究中心专家及留学生参与现场交流，介绍非洲植物多样性及不一样的生活文化习俗，拓展学生国际化视野，激发好奇心与想象力。

科学实验探究课程本模块课程以“能力提升”为目标，面向12～18岁具有较强科学兴趣和研究潜力的中学生，通过模拟真实科研流程，系统训练科学探究能力与创新思维。课程设计以“微科研”为核心形式，在专业科研人员指导下，学生围绕特定科学问题开展中短期研究项目，完整经历科研全过程。武汉植物园先后推出的“神农架生态圈科考营”“大洪山科考探险营”等均由在职科研人员亲自带队，带领学生按照科考人员的方法与流程开展植物群落调查，沉浸式体验微科研。课程团队还积极与中学课程标准对接，开发了“科研微课题”系列课程20余项，涵盖植物学、生态学、环境科学等多个领域，如“典型湖泊水环境现状调查”“猕猴桃品质测定”“沉水植物的光合作用”等，采用“导师制＋实验室轮转”模式，学生可进入生态实验室、组培中心等，学习使用专业仪器设备，掌握实验设计、数据采集、统计分析和科学论文撰写等基本科研技能。课程周期通常为2～5天，最终以研究汇报或小论文形式展示成果，部分优秀课题还可延伸为青少年科技创新项目。

科学教育工作引导课程本模块课程以“辐射引领”为目标，重点面向科技教育工作者、科普从业人员，旨在构建可持续发展的科学教育生态系统。课程设计聚焦科教理念更新、教学方法创新和资源共享机制建设，通过系统培训与交流平台搭建，提升科学教育的专业化水平与社会影响力。课程实施注重理论与实践相结合，通过专家讲座、工作坊、教学观摩、实践研修等多种形式，构建“学习—实践—反思—创新”的专业发展闭环[13]。武汉植物园连续3年配合开展“全国科学教育暑期学校”中小学教师培训（武汉分会场），开设“探究式科学教学方法”“校本课程开发与实践”等模块，由专职科普教师带领参与者以学生的角色参与课程，并进行课程反馈与交流，促进科研资源向教育资源转化。

现实挑战与优化空间

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面临的现实挑战

课程专业性与普适性难以兼顾受学校教学计划与课程安排限制，系统性、以班级为单位的研学课程占比较低。当前武汉植物园的课程主要通过线上平台向社会开放招生，导致学员年龄、认知基础、学习需求差异显著，对课程研发与实施构成双重压力：课程既需保持专业性与科学性，体现植物园的科研资源优势，又需适应不同层次学生的认知水平与兴趣，在内容深度、活动形式与表达方式上作弹性化设计。如何在同一课程框架下，既实现科学启蒙的普遍目标，又为学有余力的学生提供进阶探索的空间，成为课程优化的重要方向[14]。

科研人员参与课程研发缺乏可持续机制目前课程研发主要由专职科普团队承担，其在教学设计与实施方面投入较多，但在转化科研资源、融入前沿科学内容、设计科学方法训练等方面，仍需科研人员深度参与。然而，科研人员本身任务繁重，面临明确的科研考核压力，难以长期、系统地投入课程开发、教师培训与教学支持工作。现有协作多基于个人兴趣或短期项目，缺乏制度化的激励保障、时间安排与成果认定机制，导致科研资源与科普教学之间衔接不畅，课程内容更新与专业支撑面临可持续性问题。

研学效果缺乏长效跟踪与多维评估体系现有课程评价主要依靠过程反馈与短期满意度调查，缺乏对学生科学素养、思维发展、态度行为转变等长期影响的跟踪研究。评价工具较为单一，尚未构建覆盖知识、能力与情感的多维度评估体系，也未能与学校教育的评价机制有效衔接。同时，针对课程在不同学生群体中的适应性、教学策略的有效性、资源使用效率等方面，尚未建立持续的数据收集与分析系统，影响了课程体系的科学优化与效果验证。

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未来优化路径

构建“科研资源—课程内容”分层转化体系对武汉植物园内可进行科普转化的科研资源进行系统评估，基于小学、初中、高中学生年龄层次，按认知难度、研究方法、科学内涵3个维度进行分类与分级，建立科研资源向课程内容转化的分级筛选机制，形成“基础认知—探究实践—科研实训”三阶段课程转化路径，明确各类资源适配的学段与课程类型，体现课程构建的系统性与进阶性。例如，基于“水生植物的光合作用”这一课题，面向小学低年级学生，以理解植物产生氧气、认识不同水生植物形态的认知目标，可开展“寻找水中的‘氧气工厂’”主题课程；面向小学高年级或初中学生，以掌握光合作用的基本原理与过程为认知目标，开展“探秘沉水植物的光合作用”主题课程；面向高中生，则可结合水生植物适应水环境的特点及其在污水处理中的应用为认知目标，开展“水生植物对水环境的适应方式”主题课程。

学生参加“小小科学家”专题营进行猕猴桃品质测定

首都师范大学附属中学学生参与微课题“莲花色和花青素的关系探究”

深圳高中生参与微课题“外来水生植物的入侵危害探究”

形成“制度保障—平台支撑”的科研人员深度参与机制优化科研人员参与课程研发的相关机制，从顶层设计入手，建立覆盖激励、考评、发展全流程的制度化保障，实施科研人员科学教育贡献认定与绩效激励制度，开展科研成果科普转化专项支持计划，将科研人员从“临时嘉宾”转化为“课程共建者”，实现科研资源向教育资源的制度化、常态化转变。例如，武汉植物园出台《鼓励科研人员参与科普工作实施办法（试行）》，将课程开发、教学支持、科普培训、科普宣传等工作纳入绩效评价体系，明确课时计算标准与成果认定范围，将相关费用纳入年度绩效发放。实施“科研成果科普化”专项支持计划，设立专项经费，支持科研人员将其最新研究成果转化为标准化课程包、实验教具或科普展项。

建立“能力导向—持续改进”的研学课程质量评估体系在评价体系上，超越传统的满意度评价，严格依据科学课程标准及国际科学教育评估维度，构建以科学实践能力为核心的评价框架，从科学探究、科学思维、科学态度3个维度设计表现性评价任务与量规。在运行机制上，进一步强化“评估—反馈—优化”的持续改进循环。一方面通过前后测对比、课堂观察记录、学生作品分析、长期追踪访谈等方式，系统收集学生科学素养发展的证据链；另一方面将评价结果定期反馈至课程研发团队，用于修订课程目标、调整教学内容、改进教学方法，也为科研人员调整资源转化策略、教师提升教学能力提供实证依据。例如，通过分析多期“小小科学家”成长营的评估数据，课程团队发现学生在“科学论证”环节表现偏弱，遂在后续课程中强化了“观点—证据—推理”表达训练模块，有效提升了课程目标的达成度。

结论与展望

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研究结论

本研究以中国科学院武汉植物园为实践案例，系统探索了高端科研资源向科学教育研学课程转化的可行路径与实践模式。研究发现，科研机构依托其稀缺性、前沿性资源构建“四位一体”分层课程体系，能够有效衔接不同学段的认知发展需求，实现从科学启蒙到科研实践的能力进阶。课程转化的关键在于建立“资源筛选—内容重构—教学适配”的系统机制，其核心挑战则在于如何平衡课程的专业性与普适性、构建科研人员可持续参与的制度保障，以及建立以素养为导向的长效评价体系。武汉植物园的实践表明，通过理念创新、机制设计与路径优化，科研机构完全能够在国家科学教育体系中发挥不可替代的支撑作用。

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实践启示

本研究的实践启示主要体现在三个方面：一是课程开发应坚持“资源依托、问题驱动、素养导向”，将真实科研问题转化为探究任务，让学生在解决实际问题过程中发展科学思维与实践能力；二是机制建设需注重“制度激励与平台支撑”双轨并进，通过工作量认定、专项支持、平台协作等举措，激发科研人员持续参与的内生动力；三是质量提升应构建“评估—反馈—优化”闭环系统，基于证据持续改进课程内容与教学策略。这些经验为同类科研机构、科技场馆依托自身资源开展科学教育提供了可操作、可复制的参考范式。

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研究局限与未来方向

本研究的局限在于主要基于单一机构的实践总结，其模式的普适性有待在不同类型科研机构中进一步验证。同时，对课程长期效果的追踪数据尚不充分，影响评价的深度与说服力。未来研究可朝三个方向深化：一是开展多案例比较研究，提炼不同资源类型机构的课程转化模式；二是加强纵向追踪与实证研究，系统考察课程对学生科学兴趣、职业选择等方面的长期影响；三是探索数字化、智能化技术在课程个性化推荐、虚拟实训、学习分析等方面的融合应用，推动科学教育研学向精准化、智能化方向发展。

参考文献

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[9] 佟德文，王爱华．馆校协同与课程创新：基于核心素养培育的科学教育实践探索[J]．辽宁教育，2025（18）：48-52．

[10] 宋娴．“双减”背景下科学类博物馆教育生态体系搭建：现状、困境与机制设计[J]．中国博物馆，2022（1）：4-9,127．

[11] 刘景福，钟志贤．基于项目的学习（PBL）模式研究[J]．外国教育研究，2002（11）：18-22．

[12] 孙羽，李维薇．PBL模式下的研学课程探索与实践：以昆明动物博物馆动物主题探究课程为例[J]．科学教育与博物馆，2020，6（3）：198-202．

[13] 杨晓梦．新课标视域下中小学科学教育的发展方向与推进路径[J]．中小学管理，2023（6）：30-33．

[14] 郭林秀，李高祥．我国科学教育研究可视化分析：热点、趋势与展望[J]．湖北科技学院学报，2025，45（6）：61-69．■

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来源 | 《中国科技教育》2025-12

编辑 | 张雨晴

审校 | 孟想、若惜