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合肥日报:一所示范高中对“钱学森之问”的实践回答 ——巢湖一中创新教育的实践与探索
发布时间:2017-10-13 11:11     来源:合肥日报     阅读:

     

科技创新校内颁奖


学生参加合肥市青少年科技创意大赛并获奖


学生的专利证书


学生在科技读物上发表论文


学生参加青少年高校科学营表现优异

     在巢湖市某蔬菜种植大棚,通过温度和湿度传感器时刻对大棚内的温、湿度以及光强进行监控,从而对大棚内的条件进行调节;在商场出入口,通过应用编程实时检测人流量;通过物联网平台远程控制继电器实现饮水机的开关……或许你会诧异,完成这些专业操作的是一群高中生——巢湖市第一中学创新实验班的学生。

     在巢湖一中创新实验班,每届学生都有类似这样神奇的经历。在同龄人埋头于书本之中时,他们却在指导老师的引领下,走出课堂、走出学校,探秘环境保护、节能减排、城市交通、安全生产等课题。

     创新实验班的核心是回答“钱学森之问”

     十多年前,钱学森问道:“为什么我们的学校总是培养不出杰出人才?”如何作答这道题,如今,教育领域的回答实践如火如荼。

     “培养高素质的创新型人才既需要大学,也需要中学乃至小学共同参与,大中小学有机协调,在不同年龄层次发挥特有的作用,才能真正形成有机而完整的培养链。”巢湖一中校长李斌说,“没有分数过不了今天,只有分数过不了明天。”巢湖一中在狠抓教学成绩的同时,注重素质教育,全面提高学生素养。培养学生的创新思维,就是其中重要的一部分。

     巢湖一中人深谙创新教育不仅仅是教育方法的改革和教育内容的增减,更是教育功能的重新定位,是带有全局性、结构性的教育革新和教育发展的价值追求,是在新的时代背景下教育发展的方向,是为将来拥有更多的创新型人才奠定全面的素质基础。

     基于这样的理念,经过几个月的谋划,巢湖一中在利用学校现有通用技术设备的基础上,在合肥美诚创新培训学校的协助下,于2014年10月创建了巢湖一中创新教育中心,内设创新实验班。巢湖一中创新教育中心是安徽省首个校本建设的具有国际化水平的创新实践基地。该中心以全球最新的STEAM创新教育理念为设计灵魂,将科学、技术、工程和数学融合,引导学生进行创新实践活动,培养学生的动手能力、实践能力和创新能力,提高学生的科学素养。

     与此同时,学校设立现教处,由原校办公室副主任、计算机教师胡大春主持该处室工作,负责巢湖一中的创新教育和实验教学。首期创新实验班的招生本着学生自愿报名的原则,经过笔试和面试程序,最终选定了当时高一年级的50位同学,并于2014年10月28日举行了巢湖一中创新实验班开学典礼。至此,巢湖一中创新教育大幕正式拉开。

     “我们希望通过设计特色课程,突破传统课堂边界,将学校科技教育与同步操作结合起来,拓展学生的科学视野,培养学生的科学精神和科学素养,提升学生的创新思维和科学能力。”李斌说,巢湖一中期望通过此举探索利用各种资源培养拔尖创新人才的模式。

     建立“五步”课程体系极力培养创新人才

     在正式开展课题研究之前,巢湖一中创新实验班的学生们已经在科学之路上行走了一学期。在合肥美诚创新培训学校的大力协助下,以STEAM为主线索,巢湖一中编写了《巢湖一中创新项目操作手册》、《创新思维方法论》校本教材,推进创新课程的全面实施,旨在培养学生的创新精神和创新能力。课程分为高一和高二两个阶段实施:高一年级的创新教育作为校本课程面向全体学生展开;高二年级的创新课程面向在创新领域有潜质、有提升需求的学生,主要在寒、暑假期间以集训的方式展开。

     直到今天,许多学生还清楚地记得第一次科技创新课——《产生绝妙的创意》。这一讲告诉学生可以通过12个易于操作的步骤来产生绝妙的创意,这些创意可以来源于学业和生活的任何一个方面。

     巢湖一中现教处负责人胡大春介绍说,学校创新教育体系分为五步:第一步是以校本课程为先驱,对学生的思维模式进行引导。第二和第三步是将学生的创新意识分为两类,一类为自主型,一类为需要引导型。对于自主型的创新想法,老师会予以肯定和鼓励,要求学生独立完成。需要引导型的创意可实现度较高,同时具有较大社会价值,但是有一定技术难度。这类创意通常要求教师在不改变学生想法初衷的前提下,进行适当的技术引导,使得他们通过提升课程中的技术手段予以实现。例如,有学生提出一种输液提醒器,也叫无人陪护装置。老师引导学生将输液的检测使用电桥压力传感+ADC芯片的模式进行,与课程进行了衔接,学生的作品得以迅速实现。第四步,有了基本的技术方案后,学生需要利用项目研究工具中所提及的各种方法和规范来完整记录研究过程,并形成项目报告,为以后论文发表、专利申请技术交底、参赛递交一手资料积累原始资料。第五步,学生准备专利技术交底书、参赛资料、论文稿件,由授课老师帮助学生进行专利申报、论文投稿、参赛报名等工作,实现最终成果。

     “原来总感觉科技创新离我们很远,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。”谈起科技创新课程,创新实验班的学生有一肚子话要说。创新实验班的学生,从高一下学期开始,每周末都有机会走进学校创新教育中心的实验室,感受科研过程。然后在老师的指导下,独立设计、实施、完成科研课题。

     通过一段时间“真刀真枪”的课题研究,学生们对科学精神、科学思想和科学方法有了更深刻的领悟。费龙翔同学开始了远程控制狗粮投放器的研究,这个课题中的一件事令他印象深刻。“模型设置得较为粗糙,实验替代品下落时会不顺畅,且会造成卡机。实际应用时,改进投放器装置,使狗粮输出更加顺畅;优化开口结构,使装置密封性更高。使用时还可以优化包装,提高美观性……”发现问题、解决问题,再发现问题、再解决问题,费龙翔和同学们在思考和改进中实现了目标,也深刻地意识到科学无小事。

     对此,巢湖一中校长李斌表示,“或许学生的设想并不完全成熟,制作也很朴素,但蕴含于其中的创造性想象、研究过程中对多学科门类的广泛涉猎、处理信息能力的锻炼等等,都是难能可贵的。这些,正是我们所关注的。”

     一群高中生3年拿下20多个专利

     “现在的学校楼层都比较高,学生忘记关灯,有时候白天灯开着却难以发现,楼层管理员也不会时时刻刻来检查。就算有时发现有教室开无人灯,但是上那么高的楼也是比较累的,不是很便捷。因此,我设计一种利用网络技术可以远程控制教室里的灯的系统,这一系统可以应用于一般照明的各个领域,价格低廉。”在第31届全国青少年科技创意决赛上,巢湖一中的李雪梅同学对自己的作品娓娓道来。在这次比赛中,她获得了优秀创意奖。

     这样的例子,在巢湖一中创新实验班有许多。学生们关注生活、关注社会,以力所能及的方式,尝试着解决社会上的一些问题。朱昱州同学在老师的指导下,开展了“汽车驾驶员盲区误撞检测”的研究。经过前期大量的文献查找,学习并掌握了一些相关的基本科学方法与原理后,朱昱州采用超声波感应和人体红外感应技术,探测汽车启动时司机难以顾及的盲区,控制汽车的运动,避免近距离误伤。同时设定了选择性启动系统,在正常行驶时关闭系统的部分功能,不影响正常行驶。

     巢湖一中创新实验班的学生们研究的课题可谓五花八门,包括“手势锁”、“远程控制智能遥控器”、“一种信息集成显示镜子”、“厨房安全专家”、“自调节温度饮水机”、“电梯除烟装置”……

     从首届创新实验班开学到现在,短短三年时间,巢湖一中的创新教育轰轰烈烈、成绩斐然。目前,申报并已获得国家实用新型专利的同学达20多人次,7名同学在全国或省级科技刊物(如《中国科技纵横》、《电脑知识与技术》等)上发表了科技创新论文。在省市科技创新大赛、创意大赛中,巢湖一中有30多人次获奖。

     这些成果的取得为学生今后的发展打下了坚实的基础,更重要的是,创新教育让学生们在高中阶段就树立了创新思维方式和理念,在“大众创业、万众创新”的现代大背景下,巢湖一中学子的发展前景会更加广阔,人生之路会走得更远更高。

     创新人才培养模式获多方点赞

     在升学压力最大的高中阶段,每个星期拿出周末时间来开展科技创新教育活动,会不会浪费学生的时间、分散他们的精力、影响他们的成绩?

     对于巢湖一中的这一举措,一些人并不理解。

     对此,李斌说:“培养学生强烈的创新意识、较强的创新思维和创新能力是我们的初衷和根本诉求。”目前,影响杰出创新人才培养的问题之一是过度强调接受性学习,忽视了发现性学习。巢湖一中坚持以培养创新精神、实践能力为目标,让每一位学生参与一次课题研究,从中体验到发现性学习的乐趣,在探索过程中迸发出学习热情。

     正是因为这样,尽管在办班的过程中遇到这样那样的困难,但巢湖一中却始终坚定。“中学阶段是培养学生独立创新能力的关键时期,学校一定要提供最充分的条件,让学生在多种尝试中去发现自己的潜能,发展自己的能力。我们希望能够打破重知识轻能力、重书本轻实践、重传承轻创新、重应试轻动手、重近期效益轻长远终身学习与发展潜质、重解题轻应用的传统教育模式,使学生在走出校园的时候,能够懂得对待科学应当秉持什么样的态度和精神;能够具备科学思想、科学素养、科学兴趣、科学道德、科学志向、科学精神。这是一所中学能为他们留下的最大财富。”

     巢湖一中人才培养模式的创新,催生了学生的创新之花。2016年5月7日,合肥市第四届(海尔杯)青少年科技创意大赛颁奖仪式上,该校的李雪梅和许文超、昂寅同学骄傲地站在了领奖台上。同年8月份,他们代表安徽省参加了在上海举行的第31届全国青少年科技创意决赛,并获得了优秀创意奖。

     2017年,巢湖一中有10名同学参加了全国青少年高校科学营,合肥市只有20名学生获此机会。科学营归来,巢湖一中的学生开心地说:“在科学营的几天是完全不同以往的全新体验,我经历了人生中许多第一次——在科学家讲座中,我第一次走近空间飞行器的奇幻世界;在素质拓展活动中,我第一次体验了动手能力竞赛等;在参观国家实验室的过程中,我找到了自己的探究方向。同时我也更加深刻地体会到,科学真正吸引人的是探索的过程。”

     而科学研究带给学生们的最大的收获则是变被动学习为主动学习,“刚开始开展课题研究时,我束手无策,不知从哪里下手。随后我查阅了大量的文献资料,其中很多专业性很强的知识是很难懂的,但是坚持下来后我发现,这种自主学习的意识‘为我所用’后,是会‘获益终身’的。”陈芳龄同学说。

     中国科技大学的专家认为,巢湖一中创新实验班的学生们在课题研究过程中,不仅掌握了许多科学知识和科学方法,更提升了科学素质、锻炼了科学能力,表现出很强的逻辑思维能力、发现与解决问题的能力、动手操作能力等,这些都是创新型人才的必备素质。学生的成长,不仅有赖于对科学成果的学习,更有赖于对科学背后的人的精神成果的学习。这是巢湖一中始终坚持追求的教育境界。

     创新实验班就这样从探索中起步,在创新中发展。巢湖一中也成为合肥市科普示范单位、全国未来创新实验学校,胡大春老师荣获“优秀科技辅导员”称号。

     “下一步,我们要把创新实验班、科技创新大赛以及高中课改有机地结合起来,形成一个立体化的网络与格局,以此努力把巢湖一中建设成为安徽省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。”校长李斌充满信心地说。(袁芳)