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激发办学“芯”动力
——长沙市周南梅溪湖中学科技创新教育纪实

发布时间:2018年05月16日 17:30 作者:王振亚 李俊伟 刘祎霞 曾蓓  来源:湖南教育新闻网

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周南梅溪湖中学学生经常在各级各类科技创新大赛上获奖

学校创客基地经常一繁忙

学校科技节上人头攒头

  本网记者 王振亚 李俊伟 刘祎霞 通讯员 曾 蓓

  一个傍晚,长沙市周南梅溪湖中学初一女生李雨轩发现家里的电风扇无论怎样调档,都满足不了自己对舒适度的要求,便萌生了改造风扇的念头。一个学期后,由她主导创造的发明——空气净化型智能温控风扇“诞生”。这种风扇能随着温度的高低主动调节转速,还能有效过滤空气中的PM2.5等多种杂质,净化空气。

  在刚刚结束的2018年第二届中国(上海)国际发明创新展览会上,周南梅溪湖中学选送包括空气净化型智能温控风扇在内的4项学生作品参展,斩获3项金奖、1项银奖。

  近年来,该校师生在各级各类科技创新活动中共获得国际金、银、铜奖15项,国家级奖28项,省级奖35项。科技创新教育成了该校叫得响的名片。

  把创新基因贯穿办学全过程

  2014年9月,一所高标准创办的完全中学——周南梅溪湖中学在风景如画的梅溪湖畔建成并投入使用。叶双秋,一位拥有丰富教育经历与管理经验的教育人受命担任该校校长。

  这所承载着众多期望的新学校究竟要打造什么样的办学特色?先后担任麓山国际实验学校副校长、长郡双语实验中学常务副校长兼湘郡未来实验学校执行校长的叶双秋有过一番深入思索。

  从地理位置上看,学校所在的梅溪湖国际新城素有“国家级绿色低碳示范新城”“长沙未来城市中心”之称,是长沙市的智能科技中心和创新高地。从办学模式上看,学校是长沙市第一所实行“多推一”办学模式、第一所真正践行小班化教学的学校。叶双秋说:“这样的地理位置与办学模式,决定了我们必须把学校‘与生俱来’的创新基因贯穿在办学全过程。”

  从互联网、3D打印、虚拟现实到人工智能,科技深刻改变了人们的生活方式与生产方式,但中国科技“缺芯少魂”问题依然没有得到根本解决。创新型人才的培养一直是我国教育体系的短板,升学压力导致许多学校盲目追求分数,忽视了学生综合素质、创新能力的培养与发展。

  “创新的关键在人才,人才的成长靠教育。培养青少年的探索、创新精神,提升青少年的综合素质,是时代赋予每一位教育工作者的重任。”叶双秋说,经过一番分析论证,决定将科技创新教育作为学校打造办学特色的突破口。

  谋定而后动,周南梅溪湖中学一连做了几件开创性的大事。

  有道是,专业的事必须交给专业的人去做。专业的辅导教师是做好科技创新教育的前提。学校做的第一件大事是,出台优惠政策引进了一名科技创新方面的专业辅导教师。2015年,被誉为“学生科技创新领路人”的特级教师秦有才被周南梅溪湖中学惜才爱才引才的诚意打动,加盟该校。学校随即成立“秦有才科技创新名师工作室”,并以此为基地建立了专兼职结合的辅导队伍。

  少年运土?对!你没听错。运土、播种、浇水、施肥……这样的农业体验在周南梅溪湖中学正成为学生们喜欢做的事。这得益于学校做成的第二件大事。通过从校外运土,学校在天工馆和听梅楼之间连廊的顶上,开辟了一块种植基地,美其名曰“生物科技种植园”,作为学生种植和创新实验的乐土。

  学校为名师建立工作室时有耳闻,可为学生创设工作室,你听说过吗?最厉害的还是第三件大事。为鼓励学生不断参与科技创新的积极性,学校专门成立以学生名字命名的科技工作室。2016年5月10日,长沙市周南梅溪湖中学“文加质观鸟护鸟工作室”正式挂牌成立。这是全国首个中学生工作室,当时还不满13岁的学生成了工作室的主人。其实,在工作室成立之前,文加质就已是学校的观鸟护鸟“专家”,拥有大量“粉丝”。工作室的成立吸引了更多志同道合的同学一起观鸟护鸟。一年之后的同一天,学生工作室又“添新丁”——“温馨科技创新工作室”挂牌成立。G1501班学生温馨是长沙市有名的科技创新达人,刚满18岁的她已在高中阶段获得了29项大大小小的科技创新奖,其中国际级4项、国家级5项、省级9项、市级11项。

  “这两个学生科技工作室的成立,是周南梅溪湖中学的创举,既激励了校园科技创新达人创新的积极性,又聚集了一批有相关兴趣的学生,培养了更多学生的科学探究和创新意识。”叶双秋说。

  第四件大事是,投资了500多万元建设了创客基地。叶双秋介绍,学校的创客基地是长沙市首家中学生创客基地。这个设在天公馆二楼的创客基地涵盖3D打印室、机器人创新实验室、数字探究实验室、生物数码互动实验室、生物科技种植园、创客工作室等功能室,是学校开展科技创新活动的大本营。

  “创新的核心是发现、保护、扶植、培养学生的创造能力。”叶双秋说,以创客基地为龙头,以学校科技创新名师工作室为依托,整合学校科技创新资源,将科技创新、机器人、网页制作、模型比赛、科学影像、防震减灾、生物科技、观鸟护鸟等各个方面的工作都纳入科技创新辅导中来,形成了周南梅溪湖中学科技创新教育的独立模式和特色。

  让课堂与创新“结缘”

  如果说,课程是教育的主阵地,课堂是教育的主战场,那么,周南梅溪湖中学的科技创新教育则是立足主阵地,聚焦主战场。

  在周南梅溪湖中学,课内外、初高中学段完美结合的课程体系激活了学生的科技创新基因。

  严格按照国家的规定,开设通用技术、研究性学习、信息技术等综合实践课程是每所中学的“规定动作”。在周南梅溪湖中学,这些课程不仅开足、开齐,还上得风生水起。

  教学内容涵盖修马桶、做凳子、换灯泡等日常生活常用技术的通用技术课,是一门培养学生动手能力的课程。这门课程不仅培养了孩子们的动手能力,更培养了他们的创新意识和参与科技创新的热情。科任教师吴万紫向记者讲述了一个真实案例。不久前的一次课上,她布置了这样一个作业——让学生们观察身边的物品,自由发挥,设计一件功能更丰富的常见物品。一位学生设计了一款能将书本与文具自动分类摆放的智能课桌,“整个模型设计得非常完善”。这也让吴万紫忍不住感慨:“孩子们的创新意识和创造力真的很强,有时候只需要稍稍引导一下,就能得到惊喜的回应。”

  不久前,长沙市第三十五届青少年科技创新大赛颁奖典礼举行,高三学生温馨被授予“长沙市优秀青少年科技创新人才”称号。一身校服,黑框眼镜,白净小巧……见到温馨的第一眼根本无法将她与“科创达人”联系在一起。“其实我就是比较喜欢观察生活。”温馨说,高一时,为完成研究性学习课题“以梅聚魂,同心筑梦”,她组织全班同学全力以赴,从此与发明创造“结缘”。

  “研究性学习”是与“接受性学习”相对的一个概念,它强调教师不把现成结论告诉学生,而是指导学生自主地发现问题、探究问题、解决问题。根据国家课程设置的要求,研究性学习占14个学分。这是一门很重要的课程,也是一门十分考验教师教学能力的课程。从2017年下半年开始,周南梅溪湖中学全面实施研究性学习教学工作,由秦有才全面担纲主持教学。在秦有才的努力下,这门课程上得有声有色。

  课堂上,秦有才侧重于培养学生的发散思维能力,并鼓励他们自主选题、自主研究。于是,学校周围得天独厚的山湖风光成为了孩子们开动脑筋的绝佳对象,“桃花岭一日的氧气产量研究”“梅溪湖的水质研究”一个个有趣的研究课题如雨后春笋般出现。

  虽然这些课题有一定的难度,仅凭借学生的力量不一定能研究出精确的结果。但是,孩子们在研究问题时积极思考并学会了许多研究问题的方法与手段。

  “还记得孩子们研究梅溪湖水质时,不仅查阅了相关资料,还设计了调查问卷,甚至还找到了相关的工作人员去咨询。这个开动脑筋、发散思维的过程才是最重要的。看到他们如此认真,我也觉得很欣慰。”秦有才笑着说。

  一张张工作台和展示台前,摆放着电脑和各种零部件,十多位学生正在各自开展研究。有的学生在用电脑写程序,有的学生趴在地下组装零部件,有的学生在跟小伙伴商量设计方案……走进学校机器人创新实验室,记者看到学生们正在热火朝天地进行着机器人课程的自主学习。

  开设机器人课程是学校的“自选动作”。指导老师戴启迪告诉记者:“在平时的研究过程中,老师不会对学生研究的过程多加干涉,而是让他们自主探索,充分发挥想象力与创新能力。”

  戴启迪说,机器人课程又分为常规课程和竞赛课程。常规课程面向所有学生开课,主要向学生普及有关机器人的控制原理和操作知识。竞赛课程以机器人竞赛知识为主要教学内容。两者虽然拉开了梯度,却不是老死不相往来,而是互相“通气”。常规课程是选拔科技竞赛苗子的孵化基地,竞赛课程是对机器人拥有浓厚兴趣且想继续提高的学生磨练的大本营。戴启迪说,通过常规课程的普及,学校发现和选拔了一批创新意识强且对机器人感兴趣的“苗子”。

  每次参加机器人比赛前,学生们都会感到十分紧张。他们总会在实验室加班加点对参赛机器人反复调试。对此,戴启迪积累了两点经验:一是要顺着学生的心态对机器人进行调试。一旦老师帮助学生实现了他的想法,学生的心态就会变得平稳,对比赛也就更有信心了。二是将往届学生的参赛经验传授给学生。通过观看往届学生参赛视频,让学生提早感受参赛氛围,放松心情。

  现在,学生参加大型比赛时,也会主动拍下参赛过程的视频,撰写总结报告,总结得失。这些经验与得失又构成了独特的课程资源,传给一届又一届学弟学妹。

  在周南梅溪湖中学,创新能力的培养不仅仅局限在这些课程里,学校的“创客文化”早已渗透到所有科目的教学工作之中。物理、化学、生物等科目是与科技创新教育结合最紧密的科目。这些科目的老师在教学中常常有意无意地进行科技创新教育渗透。

  “前不久,我们教到了‘动量’知识并根据这个知识点让学生们分组进行了‘水火箭’比赛,比一比哪个小组制作的‘水火箭’飞得更远。”科任教师黄小满说,这样的试验开动了学生们探索和创新的脑筋。

  杨梅吃到嘴里味道酸酸的,这再正常不过了。没想到学习了《酸碱盐》一课后,彭嘉骏和刘舒逸却决定探究杨梅酸的秘密。在化学老师秦有才的支持和鼓励下,他俩利用化学课上所学的知识,来到湖南师范大学实验室进行检测、验证,分析杨梅的化学成分与酸碱度并将全过程拍成了微电影。后来,该微电影在第七届全国青少年科学影像节上荣获三等奖。

  这两个孩子的做法不是个别案例。化学老师喻彬说,学习了化学知识之后,不少学生在家里设置了小型“化学实验室”,他们经常会在自己的“实验室”里“搞事情”。

  用活动拓展创新能力

  鼓励学生在生活中发现线索,在课堂上寻找灵感的同时,还要求他们在活动中付诸实践。这是周南梅溪湖中学开展科技创新教育的一贯做法。

  在周南梅溪湖中学,社团活动承载了提高学生科学素养和实践能力的重要任务。数据显示,该校共有学生社团42个,其中涉及科技创新的就有12个,包括创新社、小小科学家、化学社、观鸟护鸟社等。学校设有专职科技创新辅导员5人,兼职科技创新辅导员12人,专门辅导这些社团开展各项科技教育活动。

  大名鼎鼎的创新社这几年在学校干了不少大事。2017年10月26日,创新社30多名社员聚集在生物科技种植园,进行首次集中活动——挖红薯。

  生物科技种植园里的红薯熟了,同学们一个个摩拳擦掌。让人犯愁的是,尽管大家都吃过烤红薯,却不知道怎么挖红薯。怎么办?创新社成员专门请来秦有才为大家讲解和示范。秦有才分三步进行了详细讲解。他说:“首先是杀苗,把覆盖在土上的红薯植株全部用刀或者其他工具除掉,留下红薯藤根部很短的一节。第二步是挖红薯,在土中找到露出来的根系,看到红薯的踪迹后,以红薯为中心,从四周挖土,让土变得松动,再铲走土壤。当红薯大部分都露出来的时候,就可以把它完整地挖出来了。”秦有才还告诉社员们如何从根系和根部土的形态判断土中红薯的大小和大概位置,如何分辨不同品种的红薯等。同学们掌握了要领之后,马上进入“疯狂寻宝”模式。看着一个又一个红薯被挖了出来,大家乐得合不拢嘴。“我觉得自己种的红薯自己挖,特别有意思,特别有成就感。”“我们收获了天然、绿色、无公害的大红薯,真高兴。”同学们七嘴八舌。剧情到这里还没完,挖出的红薯又成了一些同学捣鼓和研究的对象。秦有才感慨道:“实践是最好的老师,让学生‘背起锄头’比纸上谈兵的教育意义大多了。”

  除了社团活动,名学生工作室也是学校科技创新活动开展的重要平台。文加质观鸟护鸟工作室的成员多次赴梅溪湖水域、桃花岭公园开展观鸟护鸟活动。

  2016年9月13日下午,文加质观鸟护鸟工作室组织第一次户外观鸟活动。观鸟活动开始前,文加质代表工作室,用精心制作的PPT为一起参与观鸟的5名同学上了一课。她以“鸟之诗——观鸟护鸟活动”为题着重介绍观鸟前的准备、如何识鸟、观鸟等知识。当天的观鸟活动中,一共观测并拍摄到11种鸟类,每个学生用望远镜清楚地观看了2种以上的鸟。“真的很兴奋。”大家高兴地说,观测鸟、认识鸟不仅长了知识还是美的享受。

  一天,一则大桥坍塌的新闻报道让温馨陷入了沉思:事故产生的原因竟然是水泥表面不平整。有没有专业的装置检测水泥表面的平整度?温馨马上带领工作室的成员一起行动起来,查阅资料、工地调研……同学们经过多次试验发现,可以利用激光技术检测水泥表面是否平整,再进行处理,让水泥变得平整。经过10多次修改,“大型水泥构件表面缺陷的检测与标示装置”问世,并荣获第三十八届湖南省青少年科技创新大赛一等奖。

  每年一届的校园科技节是学校的大事。秦有才说,校园科技节调动了全校学生参与发明创造的热情,30%以上的学生在科技节上上交了自己的作品。在学校科技节上表现突出的学生,还有机会被推荐到各级各类科技创新活动继续参赛。

  2017年3月,学校组织学生参加第八届全国青少年科学影像节。在选题大会上,学生们一起进行“头脑风暴”,初一年级学生覃威勋、郑任和唐麟沙提出了《暖宝宝的真相》课题,并在吴万紫的指导下开始了为期7个月的研究之路。“同学们的自主学习能力很强,一切都从零开始。由于影像节需要记录课题研究的过程,他们一起学习拍摄视频技术,尝试配音。实验中需要大量的化学学科知识背景,尽管初一没有开设化学课程,他们也会主动向老师请教,提前学习化学知识。”吴万紫说,2017年10月,这项课题获得了第八届全国青少年科学影像节全国二等奖的好成绩。

  如今,周南梅溪湖中学科技创新活动的影响力已经辐射到全省乃至全国。学校成功举办了湖南省“知识产权进校园”活动、“航天科技连着我和你——全国院士专家校园行湖南省活动”、省电教馆举办的湖南省机器人竞赛、市科协市教育局等联合举办的长沙市机器人竞赛、长沙市地震应急疏散示范性演练等活动。

  “2015年5月30日,学校成立不到一年,就承办了第十二届湖南省中小学机器人竞赛活动,取得极大成功,获得活动组织者和参赛师生的一致好评。学校师生更是硕果累累,由信息技术老师戴启迪和武涛带领的机器人团队,获得了1枚金牌、1枚银牌、2个二等奖和4个三等奖的好成绩。”秦有才颇为自豪地介绍道。

  目前,学校参与科技创新、机器人竞赛、综合实践活动等的骨干学生达到120多人,设有13个科技(兴趣)活动小组。当更多的学生参与进来,更多的荣誉也随之而来。翻开近百页的《周南梅溪湖中学科技创新成果册》,记者看到了周南梅溪湖中学科技创新的累累硕果:谭浩夫的“基于卫星实时监控的过境道路十字路口智能交通指挥系统”获全国宋庆龄少年儿童发明奖银奖;刘之洋、朱嘉懿的“北斗实时监控型农村过境干道十字路口智能交通指挥系统”获“北斗杯”全国青少年科技创新大赛二等奖。统计显示,截至目前,周南梅溪湖中学已经申请了国家专利35项,授权24项。2016年,学校成为湖南省知识产权教育试点学校。2017年,成为全国知识产权教育试点学校,还获得全国青少年科学调查体验活动推广示范学校、全国青少年科学调查体验活动特色学校、中国科协调查站点、湖南省科技创新十佳学校、湖南省中小学科技创新教育基地、湖南省创客教育基地等20多项科技创新荣誉称号。这份成绩单记录了周南梅溪湖中学近年在科技创新方面的骄人成绩。

  科技创新教育带给学校的又何止这些?叶双秋说,在科技创新教育的带动下,学校的管理、教学、科研等各项工作都被激活了。一子走活,全盘皆活。科技创新教育为学校发展提供了强劲的“芯”动力。

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[责任编辑:王振亚]
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