四月,还是万物生长的季节,嘉兴高级中学的学子却品尝了收获的果实。“数据线收纳盒”、“太阳能蓝牙音箱”、“基于微控制器Arduino的激光通讯装置”、“基桩检测辅助装置”等4个创新项目先后获得国家实用专利称号。嘉其良木,扬其特长,从机器人创新竞赛获得十多项全国奖到建设起6个创新实验室,从一门研究性学习课程到十多门创新教育选修课程,从连续9年获得综合实践成果省评比一等奖到4项专利申报成功:这些数字背后,留下的是嘉高创新人才培养的实践探索脚印。
兴趣做导向 机制来引领
“我们对Arduino很感兴趣,它是一个开放源代码的硬件开发平台,上手较为容易,经过学习就可以制作出十分有趣的作品。它在国外很流行,不少人用它制作了非常有趣的东西。”张炜凡跟不少同学和老师说过自己的这个兴趣。学校的研究性学习机制,学校的创新实验室,为他提供了将兴趣变成现实的平台。在学校配备的研究性学习指导老师的帮助下,他和同学傅峥确定了研究选题——基于微控制器Arduino的激光通讯装置。傅峥这样解释这个选题:“信息是通过某种编码方式进行编码与再解码的过程。有一个非常有趣的例子,两个住在街对面的小孩为了能在晚上讲悄悄话想出了一个点子。他们对照莫尔斯电码表,利用手电筒来交流。正好我们在物理课上学了激光,这就启发了我们:能否做一个利用激光进行信息收发的装置呢?”
4个获得专利的项目,研究的出发点都是自己的兴趣。同时,学校的研究性学习机制为学生开展研究提供了支持。潘新华副校长说:“学校为每个班级配备了研究性学习负责老师,由指导老师负责班级研究性学习项目的日常管理工作,如选题指导、研究成果的收集。同学根据兴趣自由组合,可以在全校范围内寻找自己的研究项目指导老师,在指导老师的帮助下,借助学校的创新实验资源,完成研究。学校还设置了科技创新教研组,专人负责每学年各班研究选题的汇总以及校级评比展示等工作,不定期编辑研究性学习成果专刊。有这样的机制保障,才能有这些成果的产生。”
研究出成果 平台来助力
在完善机制的同时,学校还积极搭建了开展创新研究的平台——创新实验室。从2007年开始,学校建设了第一个具备雏形的创新实验室:擎天机器人实验室。2009年,工作室成员获得了第九届中国青少年机器人竞赛全国一等奖。之后,逐步更新设备后的机器人实验室成为嘉高学子进行发明创造的摇篮。获得2015年浙江省综合性学习成果优秀奖的3项发明,都是在工作室完成的。2015年全年,机器人项目获得省级奖3项、国家级奖9项,可谓成果累累。工作室负责人胡元旭老师成了爱发明创造、爱机器人的同学们的偶像,胡老师说:“实验室是平台,我们提供设备,帮助学生完成设计实验,目的是潜移默化地激发学生边做边学的兴趣。”
随着深化课程改革步伐的推进,建设与传统意义上的基础教学实验室(物理、化学、生物实验室)不同的创新实验室,成为嘉兴高级中学的新尝试。学校积极筹备、精心规划,先后建设了政治创新实验室、新能源科学与工程实验室、无土栽培实验室、微电影工作室、精工实验室等多个创新实验室,同时,升级改造了擎天机器人实验室。
学校在建设新能源科学与工程实验室时,充分利用了秀洲光伏产业的地方优势,联手企业建设。企业提供技术支持、设备支持、实践支持,企业淘汰的设备可以成为学生实验的平台。目前,实验室可以为学生提供各种类型的太阳能电池、高精度的光强传感器、电学传感器设备,学生可以在那里完成关于太阳能利用的新奇创意,为他们关于新能源的一些创意和设想提供帮助。校企合作,实验室试验,光伏产业园实践,也为学生学习从课内走向课外提供了条件。硬件条件好了,学生的积极性更高了。“现在实验室有了3D打印机,很多零件就能自己加工了,我的劲头更足了。”获得机器人竞赛国家一等奖的张佳锋同学说。光有硬件条件还不够,创新实验室的软条件也要跟上。嘉兴学院,嘉兴技师学院为学生提供了“课程支援”和“智力支持”。比如《机械基础》、《数控编程》等课程,就根据学校创新实验室的特点进行了修改,最终成为适合高中生的创新人才培养课程。
课程做支撑 特色来检验
怎样充分利用创新实验室这个平台,培养创新人才?嘉高人的答案是开发选修课程,用课程做支撑,激发学生的创新精神。当初建设创新实验室时,基本上采用在现有选修课程基础上由课程开发人申报的方式,虽然课程开发人负责自己申报的创新实验室,但就一门选修课来使用,资源有浪费。在实践中,嘉高摸索出了提高利用率的办法:在现有课程中遴选相关课程,围绕实验室资源对课程进行修改;围绕创新实验室的功能,开发引进新课程;教师指导,自主设计实验,利用创新实验室操作;提前预约使用。这几个方法运用后,更多同学能够使用实验室,实验室的利用率大大提高了。目前,每个实验室都有几门课程的支撑。
嘉高特有的“10个‘百分百’”检验标准中的两条,在三年高中学习中100%的同学要参与1个及以上学生微课题、在三年高中学习中100%的同学要参与10个课外实验,既让学生的收获和改变有了检验标准,也无形中推动了创新实验在嘉高的普及。徐新泉校长表示:“创新实验室带学生走进创新实验,如果能让学生在实验中体验到科学的先进性和实用性,从而激发求知欲,并将所学的科研思想和实验方法运用到生活实际中去,学校的教育就成功了。”
项目做铺垫 学研两不误
“我喜欢动手,自己琢磨,拆装电器,电脑是我的强项。进嘉高后,我发现学校配备了‘高大上’的实验室,于是,我积极选修创新课程,还和同学组成项目团队,申报了‘有关数据线收纳盒的创想’的研究项目。”谈起研究项目的经过,黄鲁弘毅同学这样说。凭借这个项目,黄鲁弘毅领导的团队不仅获得了2013年浙江省研究性学习成果评比一等奖、浙江省青少年科技创新大赛三等奖,还收获了国家专利。他的项目研究经历,是嘉高科技创新项目研究的一个缩影。据了解,嘉高学生每年要自己组成小组寻找研究方向,开展几十个科技创新研究性项目的研究,学校同时开设20多门创新类校本选修课,学校还配备专门指导老师,进行项目指导与孵化。
这次获得国家专利的四个项目有一个共同的特点,那就是团队项目。每个项目组最少2人,最多4人。团队成员各有特长,协同合力,团队的力量远胜于个体的力量。在“有关数据线收纳盒的创想”项目团队中,黄鲁弘毅为主导,他擅长制图软件的应用,所有设计最后都由他在电脑上完成图纸,其他成员在设计意见、成品制作方面各出其力。这种项目团队研究的方式集合了团队成员的智慧,有助于互相学习,共同进步。在被问及这种项目研究是否会影响学业的时候,“有关数据线收纳盒的创想”项目团队成员孙中江说:“在学校的项目研究中,我们逐渐学会了一心多用且保证质量的方法。我们几个都是DSD班的,要学德语,比别人多学一门功课。我们将活动视为独立于学习之外的一面,两者之间互不影响但都是高中生活不可或缺的一部分。”
擎天机器人实验室负责人胡元旭老师说:“尽管现在学习任务很繁重,但每当孩子们走进实验室,就能感觉到他们身上的那股劲。在实验室的学习也养成了他们不少好习惯。机器人的设计组装是细致活,不少男生原本做事毛手毛脚,在实验室里待上一段时间后,大家慢慢养成了细心做事的习惯。”
创新是关键 氛围很重要
学校的特色亮点和原有的基础是开展创新人才培养的重要保障。学校在办学理念中明确提出了“创新性”这个词,创新教育在嘉高也有传统。徐新泉校长表示,“高中时期,是孩子们创新能力培养的最佳阶段之一,在这个阶段,我们要引导孩子们寻找自己感兴趣的领域,为他们提供尽可能多的机会,真实的项目研究,让孩子们学会运用知识,学会研究的方法。嘉高要努力培养孩子们创新、创业的意识与能力。”
“我很喜欢听音乐,每周还要听英语对话,歌曲和听力材料都放在手机里,听这些,最常用的是耳机,但戴耳机会给耳朵增加负担,而且线缠绕不清;直接用手机,耗电大,声音开得太大,音质就会受损。我就想,能不能用无线技术把手机和音箱连起来?我把这个设想一说,老师就鼓励我实践,并建议我用红外线或蓝牙技术,在制作时,还和我们一起安装太阳能电池板。”说起研究过程中受到的支持,“太阳能蓝牙音箱的设计与制作”项目的负责人姚雪绘同学就感慨,“如果没有老师的支持帮助,我们连申报国家专利的勇气都没有。”
正是因为学校积极营造鼓励创新的氛围,鼓励开展真实的研究,学生的科技创新项目成果日增。徐新泉校长说:“孩子们不能总是做‘科技的受益者’、‘科技的旁观者’,我们需要‘创新者’、‘创造者’,需要更多的‘创新拔尖人才’。因此,学校要积极营造创新的氛围,要形成真正培养孩子兴趣、能力的课程体系和资源平台。”
“嘉木扬长”,一直以来,“让学生的个性特长在嘉高校园得到最大限度的发展”是嘉高人的不懈追求。徐新泉校长表示:“学校在‘嘉木扬长,高德归真’的办学理念引领下,将致力于为学生的个性发展培育良好的气候与土壤,为学生的梦想提供实现的舞台,为学生的个性打造丰富课程,为学生发展提供多样选择,让学生找到适合自己的发展方向,体验成功的喜悦;以‘模式创新、课程完善、合作探索’为思路,继续在创新人才培养的道路上摸索前进。”