2009年9月4日，为制定《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》，时任国务院总理温家宝到学校调研。在座谈会上，温总理提出中国教育发展面临的两个深层次问题——杰出人才培养和素质教育成效，并表示“每每想到这些（钱学森之问），我感到很内疚”。落实总理讲话精神，秉承“跳出教育看教育，跳出教育发展教育”的大教育观，学校整合社会资源，“借船出海”，充分进行资源整合和加工。2010年，学校与中国科学院京区科学技术协会合作，创建“科技创新人才培养班”。2015年，在中科院、北京航空航天大學等科研机构和高校的帮助下，学校陆续建设了10个科学探究实验室，并招聘专业博士毕业生担任科技教师，开辟了一条以科技教育带动学生整体水平提升的改革发展之路。
　　学校科技教育的指导思想是：科技教育不应该仅为培养尖子生或少数拔尖创新人才服务，而应该致力培育科教沃土，面向全体学生，点亮科学梦想。基于“科学家同行引领的科学路、问题为中心的项目式学习、突破课堂边界：从课堂讲授走向活动建构”三项原则，学校开发了科学探究实验室课程体系。课程的目标是让学生们了解前沿科学，了解科研事业，激发学生的科学兴趣，提升学生的科学素养，为学生的终身发展奠基。
　　1.课程结构
　　科学探究实验室课程根据学生认知水平的不同，分为三个进阶层次，包括基础素养课程、拓展过渡课程、项目探究课程，能够满足不同兴趣、不同层次、不同需求的学生。
　　基础素养课程面向全体学生开放，旨在激发学生们的科学兴趣，培养科学素养和科学精神，包括科技专家讲座、基础实验课程等。近几年，数百位专家教授登上了学校的讲台。同时，结合初中学生学情，开发了25项贯彻先进科技教育理念的跨学科科学实践活动项目，为来自北京市16个区及燕山地区的学生开展课程，受益学生近20000人次。
　　拓展过渡课程的开设形式和内容均较为广泛，开展场所也从校内到校外，包括科技社团课程、科研院所参观实践以及小学段/寒暑假野外实践。学生们可以根据自己的兴趣选择不同的拓展过渡课程。
　　项目探究课程定位于研究性学习，面向展现出较强的科学潜质和创新能力的学生，旨在让学生利用所学知识，自发提出问题，并尝试解决问题，完成一个完整的实验探究项目。具体项目探究的实施，学生可以在学校科学探索实验室完成，也可以到学校对接的高校、科研院所的实验室完成，还可以根据自身选择的问题领域到其他实践基地进行探究。目前，学校每年完成探究课题近百项。
　　2.课程实施与评价
　　在大部分中小学，科技实验室资源往往比较分散，缺少统一管理，学生们的实践时间经常和学习时间冲突。针对此问题，学校成立了科技教育中心，统一规划科技课程并对接学校各校区各学部（年级），科学探究实验室课程以正式课程的形式向全校学生开放，在课程设置中以综合实践活动的课时开展，同时辅以部分校本课程课时。科技教师统一安排科技课程进度，保障了课程实施。
　　科学探究实验室课程采取多元化评价：
　　评价要素多维化——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。在现有综合素质评价的基础上，加入科学基础素养、学习发展能力、科技创新素质等二级评价指标，通过网络电子平台评价、实践评价、档案袋累加评价来完成。
　　评价主体多元化——评价包括中科院导师评价、学校科技导师评价、学生自主评价、学生互评、家长评价等。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，让更多有发展潜力的学生参与到科技课程中。
　　评价方式多样化——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。基础素养课程采用过程性、发展性评价，全面发展学生的个性特长;拓展过渡课程注重学生的活动表现以及展示环节的评价;项目探究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，并完成探究报告。
　　3.课程成效
　　依托科学探究实验室课程，学生科学素养和实践能力获得长足发展，学生自主研发了多项科技社团活动，如“探究纳米世界”“手指变钢琴”等，形成了学校的活动特色。在科技社团活动中，学生们的自主管理能力也得到了显著提升。学校科技创新人才培养工作凸显成效，几年来学生的实践创新能力获得了大幅度提升，近三年学生科学实践成果获国家级奖项153人次。
　　随着学生的进步与成长，科技教师队伍不断壮大，形成了包括实验室首席研究员和科学教师在内的几十人的科技教师队伍，并在科技教育研究上取得了一定的成果：5项教师科技教育实践获国家级奖项;主编教材2本;多名教师获“北京市优秀科技教师”称号。
　　经过八年的摸索，通过建立专职科技教育机构、设立专职科技教师和校外专家团、开发科学探究实验课程等多项举措，学校实现了科学普及与创新人才培养相互促进，探索了一套适合不同学生的前沿科技资源课程化机制。