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科创教育看高中|格致中学吴照:创客空间是用

发布日期:2021-02-18 13:51

 

  以理科见长的格致中学将创办人的理念沿袭至今。“学校的创客空间一定要在教学中使用,而不是专门用来参观的。”在2月17日的世界顶尖科学家论坛(WLF)——“有请校长”节目中,格致中学校长吴照谈到,如果创客空间高大上的非常多,但参观的时候摸一摸全是灰,这显然是表面工程,“我对老师说,东西来了用不要紧,你不用就浪费了,折旧了。”

  格致中学如何走在科创教育的前列?在此次演讲中,吴照从开发与引进创客教育的资源、搭建和完善创客教育的平台、积累和借鉴创客教育的案例三方面进行了详细介绍。

  据介绍,格致中学的科创教育在实践中主要强调两点。首先是流程符合规范,“麻雀再小,它一定要做得样样到位,从他的选题、论证、实践,到最后反思,还有迭代优化,我们对每个同学课题的每个环节都是有要求的。”其次,需要真实的记录,“比方说他做了哪些过程环节,他自己需要有创客的一些档案作为记载。照片也行、图文也行,你要有真实的记录。”

  值得一提的是,格致中学还对学生课题的真实性进行查重,“他最后课题的查重率不超过10%-12%,我觉得这是一个硬性的规范。”

  吴照还谈及评价方式的创新。他认为,不能仅仅评价成果,对于设想、方案、过程,包括学生团队合作的精神,都应在评价范畴之中。吴照由此展开提到一点,“我也听过国外的学生上课的课程,他们小组合作以后,比方说A同学起来回答问题,首先他怎么说?他说某某同学他有什么观点,某某同学有什么想法,最终我总结大家的。可能在我们的课堂上听的更多的小组合作以后,学生起来回答问题是只说自己的。这会导致一个什么后果?认为是他个人的,实际上不是的,是团队的,所以我们一定要培养团队精神。”

  创客教育又面临哪些困难?在吴照看来,如何可持续发展和与时俱进是一个长期存在的挑战。另外他还在思考,如何让这种教育在学生身上烙下终身印记?“一直以来,外界都说格致是理科见长,或者叫科学教育见长的学校,学生能够持续地参加各种各样的活动,而不仅仅为了得一个奖。”

  吴照强调,“取得成绩不是最终的目标,我们希望通过几年高中生活,开展这样的活动以后,首先他有兴趣,最主要是他能够有毅力、有恒心。”他希望在人生这一长跑过程中,格致的“烙印”能给予学生终身力量。

  上海市格致中学前身为“格致书院”,始建于1874年,由清朝重臣、洋务派代表人物李鸿章倡议,近代著名化学先驱徐寿和时任英国驻沪总领事麦华佗联合创办,是中国近代最早开办的中西合办、最先传授自然科学新知、培养民族科技人才的新型学堂之一。

  学校于1959年被评为上海市重点中学,2005年被命名为首批“上海市实验性示范性高中”,2020年被教育部评为“普通高中新课程新教材国家级示范校”。学校秉持“在传承中创新,在创新中发展”的改革思路,继承“爱国、科学”的优良传统,弘扬“格物致知,求实求是”的办学理念,彰显“和谐、崇理”的办学特色,为国家培养了大批优秀人才(包含12位两院院士、1位俄罗斯自然科学院士、4位欧亚科学院院士)。

  吴照系上海市格致中学校长,正高级教师,特级教师,国家“万人计划”教学名师。兼任教育部中学教师培养教学指导委员会委员、教育部基础教育教学指导专业委员会委员、华东师范大学特聘教授、上海师范大学特聘教授、中国教育学会地理教学专业委员会理事,上海市第四期“双名工程”高峰计划主持人、上海市地理学科德育实训基地主持人、上海市教育学会地理教学专业委员会副主任、黄浦区名师工作室导师等职务。

  吴照获上海市先进工作者、上海市环境保护先进个人、长三角教科研标兵、黄浦区专业技术拔尖人才、上海市教学评比一等奖等荣誉及奖励40余项。主编和参编基础教育教材、教参11本,合著1本,发表论文30余篇,主持上海市教育科研课题4项。

  “有请校长”则是WLF打造的系列论坛。此前的2020年第三届WLF期间,世界顶尖科学家协会(WLA)上海中心,携手国内千余所顶尖学校,共同发起成立了世界顶尖科学家协会科学教育联盟。校长论坛即是该教育联盟和科学T大会的衍生模式,汇聚全国知名中小学、重点高中校长,从教育实践者的角度,分享科学教育新理念和实践经验,探讨未来教育模式发展趋势。

  尊敬的各位老师,亲爱的同学们,亲爱的各位线上的朋友们,大家好,我来自上海市格致中学。上海市格致中学前身叫格致书院,创建于1874年,由洋务派代表人物李鸿章提议,由中国近代化学先驱徐寿和英国的麦华陀共同创办。格致中学是上海市最早传授自然科学新知、培育民族科技人才的新型学堂。

  今天我们这一个话题主要是讲创客教育。什么是创客呢?我的理解是勇于创新、努力将自己的创意变成现实的人。像美国麻省理工学院对创客赋予的解释是具有创新的理念,根据客户需求或者实际问题,开展设计与制造的人。

  创客一词实际上是一个新名词,在2015年它成为年度十大流行语之一。但是对我们格致来说,创客的内涵和理念却有着非常悠久的历史渊源。如果我们大家翻开格致中学近一个半世纪的厚重历史,我们的创始人徐寿、华蘅芳等,在创立格致书院的时候,他们可以说是创客和创客教育的开山鼻祖。

  当年我们格致书院开设哪些课程呢?主要有矿务、电务、测绘、工程、汽机、智造,六门课程。如果用我们今天的眼光来看,这更多的属于工科类的课程。在19世纪60年代,徐寿、华蘅芳等有识之士之,掌握了化学、物理、机械,数学、医学等多门学科的基础知识。他们在安庆军械所集中力量率先研制蒸汽机,借助一些零星的资料,苦心设计,手工铸造,克服当时缺少制作各种各样机器的机床设备,解决了一个个技术难题。在1862年8月,成功制造了中国人自主设计创造的第一台蒸汽机。此后又经过了4年多的不懈努力,在1866年成功制造了中国人自行设计、以手工劳动为主建造的第一艘蒸汽机动力轮船“黄鹄”号。可以说是揭开了中国近代船舶工业发展的大幕。除了这些第一之外,像第一艘军舰、第一场科学讲堂、第一本科技杂志,叫《格致汇编》,都与我校的创始人徐寿有关。

  那么我今天的第一个观点是什么呢?就是说创客不能局限于某一门学科,需要开拓视野,探索跨学科融合。因为格致书院创始人之一,刚才我讲的徐寿,他是20世纪前中国最杰出的化学先驱之一,是第一位在国际顶级科学杂志《自然》(Nature)发表论文的中国学者,先后翻译了《化学鉴原》、《化学考质》、《化学求数》等十余部西方科技书籍,将西方近代无机化学、有机化学、定性分析化学、定量分析化学和物理化学部分,非常系统地、完整地引入中国,促进我国停滞长达几百年的古代化学转向世界先进的近代化学。

  我们大家学过化学的都知道,化学元素周期表是从西方翻译过来的。而在那个年代,我们中国研究化学的可能更多的是什么人?那些炼丹师,他在干嘛?人们追求长生不老,所以他要炼丹药。现在我们才发现,实际上丹药是导致这些人不仅不能长寿,反而短命的。因为我们考古发现,在这些古墓里面的名人可能就是重金属含量超标了。而格致书院创始人徐寿,他在翻译过程中有很多化学元素,中国当时没有这个字,他们当时造了24个字,就是24种元素,这也体现了学习西方先进的自然科学新知,然后开创我们的自然科学的教育。

  徐寿不仅是一个化学家,他在科学技术领域涉猎非常广,比方说律吕,就是我们现在说的音乐,还有几何、重力,就是我们现在学的力学,像矿产、汽机、医学、光学、电学,可以说他都是非常感兴趣的。在那个闭关锁国、科技落后的清朝,徐寿求知若渴地翻遍了历代科技书籍和西方的科技著作。他推崇“究察物理、推考格致”的求实精神,为了求证书籍中介绍的内容,他曾自制过指南针、炮用象限仪、结构极其复杂的自鸣钟等。当年清朝同治皇帝授予其“天下第一巧匠”的牌匾。

  可以说我们从徐寿的身上不难发现,要培养和造就高水平的创新人才或者说创客人才的话,需要涉猎广泛、积累厚重、热爱钻研、跨学科实践。

  第二,创客教育理念需要渗透到学校的校园文化之中。置身一所学校,往往能够从学校的文化中领略和感受学校的办学特色。作为我国近代最先系统传授自然科学新知、培养民族科技人才的新型学堂,格致书院的宗旨在于“兴行格致之学”。

  我这里要解释一下格致,当年科学就叫格致学。我们现在学习有分科,有理、化、生、自然地理等等,当时这些学科在中国就叫格致学,研究格致学的学者叫格致家。当年格致书院内设有以新学书籍为主的藏书楼——格致书馆,所以我们现在还在沿用,我们的格致图书馆不叫格致图书馆,叫格致书馆,格致书院内还有陈列工艺机械、实验器具以及动植物化石标本为主的博物院。格致书院还常常举办科学展览,开展科学讲座,并赋予实验演示,讨论科学知识,进行科学普及。我们也沿用了这些方法,最近几年我们引进高校资源,如同济大学、上海交大、上海大学等等高校的资源,请高校的这些专家来给我们学生开展科学讲堂。

  近一个半世纪以来,学校努力传承格致文化,弘扬爱国科学的优良传统,坚持“格物致知,求实求是”的办学理念。我们提出让每一位师生在创新中发展的办学目标,在校园中创设创新的大环境,学校不断完善和优化特色课程开发,拓展创新实验室和创新的学习空间的建设。组织学生参加校园科技节和校园的科创活动,整合各类优质资源,搭建创新的平台,服务学生的创新实践、科学探究和研究性学习。通过探索高中生创新素养培育的途径和方法,更好地着眼于每一位学生的终身发展。

  另外,我们学校响应上海市教育均衡化发展的要求,在2014年由黄浦、奉贤两区合作创办上海市格致中学奉贤校区,我们采取的是一个法人、两个校区的模式,奉贤校区发展定位是打造国际化、信息化特征鲜明的高科技特色高中。

  我的第三个观点是,高科技特色课程、创新实验室、创新教师是开展创客教育不可或缺的三驾马车。

  像高科技特色课程,我们学校通过创建纵横开阖、多元交融、文理兼容的高科技特色课程。具体来说,纵向分层:分层到不同课型和活动中,遵循学生发展规律,符合科学教育多维度、多层次的特点。线下拓展电子编程模块课程——App手机编程、Arduino电子编程、机器人编程;横向解构:整合高科技内容,创造性地变换映射到学科知识体系内,解构到各个学科。如开发线下智能智造模块课程——3D设计与打印课程、激光切割与雕刻课程、智能家居系列课程;线下航空航天船模模块课程——无人机课程、船模的艺术加工、卫星应用课程等等。

  纵横开阖、多元交融、文理兼容的高科技特色课程,第一层面实现覆盖面向全体的基础性课程。第二个层次是面向部分学生选修的跨学科实践应用课程。第三个是面向精英学生的前沿探究课程,形成凸显高科技特色的纵向金字塔,分层结构的课程体系,为每一个学生的个性化发展提供培养的路径。

  第二驾马车就是创新实验室,我们学校是中国大陆第一家引进FabLab 3D打印创新实验室的中学,而且我们还先后申请并完成了有8个市级的创新实验室,主要包括物理创新实验、化学创新实验室、地理创新实验室、环境综合实验室、无人机实验室等。目前我们两校区共有创新实验室近40个。

  第三个就是科创教师的挖掘和可持续地培养。我想这个我们后面会展开,对这个方面进行叙述。

  WLF:您好,非常感谢刚才您给我们介绍了学校在创客教育方面的历史和一些理念,现在又为我们带来了一位嘉宾,顾伟军老师,顾老师是博士后,同时现在也是学校科创中心的主任,也欢迎您。

  WLF:好,我想接着下来就请吴校长和顾老师一起,给我们再介绍一下科创教育方面的一些实践的内容。

  吴照:具体来说我们格致的科创教育,我主要从三个方面,第一就是开发与引进创客教育的资源;第二个就是搭建和完善创客教育的平台;第三个就是积累和借鉴创客教育的案例。下面我将会和我们顾老师,我们一起跟大家聊一聊这些问题。

  吴照:好的,资源我们主要是三方面,一个是内部资源,我们怎么挖潜?本身我们学校有一些资源,怎么能够更好地为我们创客教育服务呢?第二个就是外部资源如何借力?第三个,上海本身高校科研院所特别多,我们就借助高校和科研院所的力量。

  第一个方面,比方说构建创客的环境,我们努力搭建形式多样的学习空间,比方说奉贤校区,我们专门有一个科创中心、人文艺术中心等等,还有一个就是我们的创智空间,以及丰富多彩的创客活动。我想这个我们顾老师,一直在带领奉贤校区的这些科创的老师们和小创客们,开展各种各样的活动,他来给大家具体来谈一谈这个问题。

  顾伟军:我接着吴校长的话往下讲。我们奉贤校区学习空间的形式是非常多样化的,有公共的学习空间,也有一些专用的学习空间,也有一些线上线下整合在一起的学习空间。

  对于专用的学习空间来说,我们突破了以往老师在上面授课、学生在底下听课这种不太符合创客精神的学习方式,我们把它摒弃掉。我们打造类似于围坐式的、互动式的、交流式的学习空间。前面是讲台,后面我们就是实验的台架,可能我们有个idea,后面马上就开始动手制作,实践我们的想法。

  而对于某些公共学习空间,可能仅仅起到一些美观的作用,可能摆着也浪费了,所以我们也多样化去利用它。比方说我们的天文学广场经过改造之后,学生仰望星空、脚踏实地,到月圆的时候他们真的会去观察一些天文现象。

  线上线下的一些学习空间的整合更加体现在互补性上,比方说有些实验比较难以操作,可能甚至有一些危险性的实验,我们就用线上的方式给他录播、给他做好示范。

  这种多元化的学习空间整合在一起,体现了我们格致奉贤整个的创客空间与创作环境,相当于我们随到随用,而且我们idea可以随时实现,差不多我们就是以这种模式进行学习。

  吴照:除了这个空间之外,还要开发创客课程,我前面也简单地讲了一下,我们格致构建了四类八群百门课程体系。我简单地介绍一下,第一类是公民人格类,首先成人为先;文化科学类保障成才;我们跟创客相关的主要是创意技类课程‘另外还有一个心理心智类,就是意志品质培养方面的。

  像创意技艺类课程,我们刚才讲的主要是创客类的课程,比方说我们专门开设创新学,开设自然科学建模课程,比方说像数学、物理、化学、生物和自然地理等方面建模的课程,头脑奥林匹克,这是传统项目,机器人ABC、电子技术、智能机器人,3D打印类,包括灯具的创意设计,另外还有一些围绕参加各种比赛的课程,像英特尔大赛或者明天小小科学家这样的项目,以项目来引领的这一类的课程,以及发明创造与专利申请,包括人工智能,还有Flash动画制作等等。我们还开设了综合才艺拓展课程,什么意思呢?我们说“STEAM教育”要把艺术、科学、数学、工程结合在一起,学生要能够展示自我,他的东西做出来了,他的设想也很好,综合才艺类课程帮助他们展示自己的科创成果。

  另外第三个方面主要是创客师资。我们最近几年引进老师特别关注是什么呢?引进除了师范类院校的,我们还引进综合类院校的理工科的这些毕业生,因为他知识背景跟师范类不一样。尽管他们作为老师入门可能比师范类要稍微弱一点、慢一点,但他们一旦入门,我们认为他的知识结构相对来说更加扎实,像我们顾老师就是同济的博士后,他现在在我们学校是数学老师,但同时也是担任科创教师,他这么年轻就获得过上海市科技进步二等奖的。我们有一大批这样的老师引进,当然我们还专门成立了创新教研组,创新教研组的老师来自各个学科的,有理科的、有文科的。

  具体来说我们顾老师这方面比较专业,本身他自己也是团队带领人,顾老师会给我们详细地来介绍这方面的。

  顾伟军:首先我个人感觉,这么多科创老师能够走在一起,首先是大家对于科学研究始终是热爱的,不管他本身是毕业于师范类的或者非师范类的院校。我们这些老师平时喜欢对一些最新的科技进行了解,甚至是比较深入地的了解,并希望把这些最新的东西传递给学生。

  除了我们自己有一份热爱,我们学校的组织规划也比较规范。比方说刚才吴校长提到的我们有个创新教研组,而且两校区分别都有配置相关科创教室和带队老师。在其他高中,学校在新生刚入学的时候,一般都会组织开设一些传统学科的学法指导,但是在我们这儿,还会同时开设科创教育的或者说怎么样去做创客的学法指导,我们在第一天就会给学生大致形成一个理念和框架。这是我觉得我们立足的第一点。

  第二点,我们都要动手去做。其实学生一个项目完成了,老师跟着其实也是一个项目完成的过程。所以随着项目数量的积累、质量的提升,老师自己等于在这方面也得到了一个提升。

  第三点,我是感觉现在沪上其实有一些不少的官方组织也好,民间组织也好,它也都推出了一些针对老师提升的英才教师计划。就像我们学校,每年都会有七八位老师去参加黄浦区的,或者上海市的英才教师指导计划,也都是每年能够百分百入围。

  第四个,我们和高校科研院所是有些合作的。我们不一定是去做具体的,比方说如何做学科的指导、学科的学习,而是我们学习高校怎么样去发掘课题,怎么样去把学生的积极性调动上来,我们可以从高校的那些博导、硕导身上,得到一些启发。这表明格致的创客教育虽然不是一个传统意义上的学科,但是我们做的可能比传统意义上的学科更为用心,这样对我们的创客的师资实际上会有一个比较实质的提高。

  吴照:对,我们还借助外力。因为刚才讲的我们自己挖潜,就把我们现有的东西要挖潜,为我们科创教育或者创客教育服务。另外一方面引进外智,借助外力。

  比方说像中国教育学会在2017年的时候专门成立中国教育学会科创教育联盟。我们学校也有幸成为首批全国12所常务理事单位。同年中国教育协会与黄浦区人民政府合作组建中国教育学会科创教育发展中心,旨在推进中小学的科创教育,这个联盟主要是借鉴一些先进国家有益的经验,并且结合我们的国情,秉承科创教育的理念,打造具有中国特色的科创教育评价体系。我们学校是联盟校,我们近水楼台,就引进这样的资源。

  这样对我们来说,有更多的专家,还有更多的学校,我们互相借鉴、互相学习,这也是对我们比较有利的。

  另外,我们还引进双新课程。提到“双新”,可能大家会理解为新课程、新教材,这是目前全国普通高中推进的主要工作,我们学校也有幸成为普通高中新课程新教材实施国家级示范校。上海有三所学校,一个上中,一个我们格致,还有一个同济一附中,全国有90多所,它是“双新”。

  还有一个双新就是上海市的,叫“新科学、新技术”,基本上主要是上海的一些理工类的高校。他们形成一个联盟,开发这样的课程,我们引进了很多这样的课程,我们请顾老师来谈一谈我们引进、消化吸收的课程。

  顾伟军:双新平台给我们引进了一些课程,它是从中学生的知识起点开始搭建的,然后它也对现在学生的学科进行了一些纵深的挖掘。比方说我们学校已经成为上海市的《3D打印》的首席学校,《3D打印》现在变成了我们高一和高二学生必须要上的一门课,而且学生依托于这个平台也做出了3D打印+的成果。

  例如可以加文创类的,也可以加科创类的。各类创新的产品学生们制造了很多,在这个过程当中也历练学生动手的能力。又比方说,我记得前年翰·古迪纳夫等人获得诺贝尔化学奖,是关于锂离子电池的,在我们引进的课程里面有一门《离子液体》,这门课相对来说能和锂离子电池里面的内部电解液直接产生关联,所以从它的预见性和前瞻性来说还是比较高的。

  在这种既注重基础,又注重创新的眼光的指引之下,双新平台确实给我们学校带来了不少课程、孕育了一批课题,沪上不少其他高中也做了这样的一些工作。

  吴照:双新课程,我们最早一开始是高校的老师来给我们上课,我们的科创教师们有选择地去听课,先学习,最终消化吸收,我们自己老师再根据学校的情况进行修改,或者再开发这样的课程。除此之外,我们还借助高校和科研院所,这一点顾老师更可以谈一谈的,因为他这方面的资源还是比较多的。

  顾伟军:也谢谢吴校长在这方面对我工作一直以来的支持。因为我本身也是在工科的高校里面待了十几年,然后我们跟上海交大、同济和上海大学这些理工科比较擅长的学校都达成了一些合作意向。

  但是我们刚开始做的时候,因为高校段位比较高,可能东西相对比较理论化一些,那么怎么落实到我们创客教育上?我们也摸索了一两年。一开始的时候可能就是讲座、学术交流那些,但学生好像有的时候觉得够不着。后来经过这一两年的摸索,我们觉得分层的模式还是比较有利一些。

  比方说对于普适性的面向大多数的同学,我们以讲座类的东西来引领他们。而必须要学生提出idea之后,需要实操类的东西,我们走出去,把学生送到上海大学,送到交大,让他们去做这个实验,然后从实验当中再听听高校的建议是什么。这其中又有一批更为精英的学生,比方说我们在上海交通大学材料学院,就为他们量身定制一些略略超过他们能力范畴之外的,但是又可能去钻研一下的,而且是按照高校规范的那种研究范式来定义的那些科创类的课题或者项目。这样感觉一两年做下来还比较不错。

  所以去年暑假开始,上海交通大学的海洋工程国家重点实验室就为我们量身定制的一个暑期的夏令营活动,把面向全体又针对精英同学的后续跟进的东西做得更为落地了。海洋工程国家重点实验室觉得这个活动可以深入打造,然后就跟上海市教委也做了相关推荐,好像后续还有继续往下做的空间。

  所以等于是说,我们希望把高校和科研院所对我们的助力这块能够真正落地做下去,而不是说专家给我们来谈一些高大上的东西,学生听完觉得这个很牛,也不知道怎么去操作它。现在慢慢合作的路线与途径也基本上厘得比较清了,差不多我们这块对外力的借助就是这样。

  吴照:对,我们也希望更多的高校能够支持我们基础教育,我们引进老师的时候,更多的考虑的还是高考的学科。首先他要胜任高考,一专多能。你比方说顾老师,首先他要做好一个数学老师,你本职工作做好了,还可以兼任科创教师。我们需要高校能够给我们基础教育更多的支持,我在这里呼吁一下。

  WLF:是,这是一个非常好的呼吁,希望大家也能够收到这个信息。这是刚才校长和老师给我们介绍的关于学校在资源方面的一些内容,其实第二点我觉得也是特别有意思,搭建和完善平台,这方面请您继续介绍一下。

  吴照:这个平台我们分为两种,一个就是实体的平台,一个就是云平台。像实体平台,两个校区都是全天候的开放校内的一些创新的工坊。第二个搭建的创新的平台,主要是校内、校外相结合的这种方式。刚刚我们顾老师也谈到了项目化驱动,还有一个就是体验的平台,就走出去。比方说参观考察,有的是进入一种真实的情境下,这个可能从普及然后到提高,然后引进来,引进高校的专家和讲座。具体的我们还是请顾老师来谈一谈我们学校的一些做法。

  顾伟军:我就接着吴校长这个往下讲。比方说我记得是在前年疫情之前,我们联系了航空八院。其他学校进去可能就是参观它的1:1的实体的模型,或者说参观类似于火星探测车的1:1的原样小车,或者让你体验一下“天宫一号”里面的实体环境。但是我们觉得好像还是体验得不够深刻,于是我们也是去请了一些专家,帮了一些忙,我们带学生走到了火箭制造装备的车间里面。

  真正的火箭装备车间你不用看其他,就看那个体积、看那个体量,你进去就会有一种非常震撼的感觉。那些工程师们现场在调试那些电子设备,进行某些芯片的调试,我们学生都近距离地看到了。这个对他们带来的那种震撼力可能是比1:1的实物还原要深得多,所以我们觉得做这种体验的平台也得往深了做。

  实际上不同的学生他的需求也不一样,可能有些学生只停留在我动手体验一下,有的学生可能要去真正地走入到一些创新的环境。所以实际上在创客平台的搭建,或者说基于这个平台把让学生加载进去的过程,其实我们也做到了分阶段、分层次。高一我们就为新生制定一些相关的体验活动,高二如果他熟悉了基本流程,我们就再做一个具体的项目课题,让它有延续性和传承性,不然他可能看到一些东西,而做的课题和看到的没有关系,两者脱节或断档我们觉得也不行。

  所以实际上这些平台还是为了孕育一些可持续发展的课题出来,我们差不多是按这样的理念来构建创客平台的。

  这是我们搭建的实体平台,我们还有云平台里,像慕课、微课,我们上线门课程。可以看看,《不期而遇的化学之美》,还有像人体内环境与自稳态,就是说有一点生命科学方面的。包括天文学、创新等等,人工智能和AlphaGo,有的已经成为我们黄浦区的区域共享课程,有10门,还有5门课程已收录上海的慕课平台。

  吴照:对,区域共享,其他同学也可以选的。还有一个就是上海慕课平台,就是上海一些名校的慕课平台,我们其中有5门课程,收录到这样的平台里面。

  另外除了这个之外,我们还借助什么呢?因为上海现在学生综合素质评价,高考改革新政以后学生综合素质评价,他们引进了一个平台叫MOORs,MOORs平台实际上是什么呢?我的理解叫研究性学习自适应系统,由上海市电化教育馆开发的。在这个系统里面,我们学校学生的课题都在这个系统里面。

  这个里面有一个什么好处呢?就是零基础的孩子进去之后,他掌握研究型学习的基本的方式方法,应该说做得还是比较好的。我统计了一下,像我们总共有5届,我们两个校区四百多位学生,2017届有398项课题在这个平台上研究的,2018届的是336项,最近的一届2021届的是300余项。利用这个系统我们也引进相关的资源,然后服务于我们的研究性学习。实际上我们希望学生的研究性学习应该强调的是真实问题的研究。第二个就是说我们采取一些方式,比方说校内论证,校外请专家来,刚才也讲了这些方式。希望同学通过研究性学习能够提高,这是面向全体的,主要是这个。

  另外一个方面就是说我们积累了大量的案例,咱们听听顾老师讲一些案例,很多故事。

  顾伟军:这个小故事非常多,在很多课题,比方说我举一两个接近生活的,我们有一个同学他家养只狗,他觉得狗到一定的季节就会有攻击性,他又觉得把狗绳勒得太紧了,觉得对狗狗好像也是一种伤害,不太人性。

  他觉得他想做个这个课题,然后他就查了一些资料,确实也没有这方面较好的产品,然后他从狗的生理特性出发,需要做一些狗狗的心跳,或者说一些气息、嗅觉的检测,他设计了一些传感器,提出一个想法:当传感器监测到了狗狗可能进入攻击模式,设计的装置上会自动掉下一个像个口罩一样的装置能把狗狗的嘴巴遮住,这样既考虑到实用性,也考虑到狗狗的情绪,这样挺好的。

  他提出这个想法之后,我们课程老师觉得这个idea很有意思,然后就跟他进行论证,然后进行思考。最后他设计了像一个脖圈一样,还有一个椭圆形的口罩一样的阻断装置,而这些都是在我们学校创新工坊里面做出来的,然后他回家再去找狗狗,不停的去做测试,确实发觉还是很有效果的。

  顾伟军:是真的不错,很有效果,所以这是很源于生活的,也是一个家校合作一个研究方式。

  第二个案例是有个学生他对踢足球比较感兴趣,他可能前几届学生了,他偶像可能是像贝克汉姆那些球星,他觉得怎么小贝踢出来任意球角度那么好,有一招鲜吃遍天那种感觉。然后他就在想香蕉球他打在哪个发力点上,球可以画出优美的弧线,可以完美绕过防守队员。基于这个想法,他就跟物理老师去商量,他觉得这个东西能不能把它的模型给建立出来,他就查阅了一些空气动力学,一些和足球体育运动学相关的东西,当然很粗浅了,最后建出来模型,然后后期他又找了我们的信息老师把这个过程给模拟出来,看看是不是能绕过防守队员打进去。这也是一个线上和线下融合的的融合,,然后让班级的小伙伴们试着按模型来罚任意球,试试看是不是这样足球更容易打进网里。这些项目也得了一些奖。

  顾伟军:对,都成小贝了。这是挺有意思的一些小制作,但是这些课题仅仅是一类,还有一些他可能需要一些稍微高端一些的内容,像我们格致中学的学生,他的潜质是有可能去够一下略微超过要求的东西的。

  比方说有一位同学他在上海大学实践站积累了一些想法,他做了一个腿轮可以一起联动的一个火灾救火的机器人。在平地上它可能就是拿轮子在滚,到了台阶怎么办呢?它有一个仿生的腿一样的东西,它能爬上去。

  这个学生有了这个想法之后,我们当然老师也出了idea,外面也找了一些高校的对接资源,他这篇课题或者说这个项目给我的感觉就是非常符合研究的流程,做一个甚至可以达到我当时带本科生或者硕士生的要求,他可能已经达到了一个本科生的毕业设计,或者还略高一些的水平。他从原理到机械结构,到力学性能的校验,多自由度的检验,到硬件的原理图的绘制,PCB板的加工,到软件的驱动层应用层动作的设计,他都非常完整,而且他写出来的报告就完全跟大学要求是一致的。

  顾伟军:当时是高二,他这个课题非常高端,所以基于这种想法我们又想了一些能不能再往上推一下的课题,偏理论性课题。所以最近在上海交大,我们跟他们航空、材料方面也进行了一些对接。

  比方说有几个学生在做飞机高空的一些除冰的问题,这个实际上非常现实的,如果在高空里面结冰了,飞机有可能会产生极大的危险。还做了一些隐形材料涂层的课题,目前他们的实验也在收尾阶段,所以这样的来自于生活的、来自于有一定规范品质的、甚至于科学性比较强的课题,我们格致中学都在尝试着为每一位同学来设想,对他进行一些设计。这样的案例当然还有很多。

  吴照:因为这么多案例,我们积累下来以后,可能对后面的同学来说也是有帮助的,尤其我觉得还对我们老师也有帮助。你比方说有一些高端的东西,借助高校的力量我们老师有时候都想不到的,通过我们老师跟学生一起,使得学生也能真正做到,能够解决真实的问题,实际生活中碰到的一些问题。有的就是一些规范的操作的问题,因为科学要强调整个的过程,不是说你想怎么做就怎么做的,当然了设想是很好的。

  所以我们对于学校的创客的评价,一个你的创意的设想我们鼓励,有了创意设想之后,你要有一个创意的实施方案,方案我们也评,然后对于实践的过程,到最后才是成果。可能我们原来也走了一些弯路,最早的时候可能比较看重学生的成果,对于过程性的,对于前期的设想关心得比较少。通过这几年的实践我们感觉到,整个的过程就很重要了。因为通过这样的过程,像我们格致通过创新课程的开设,我们学校现在有1300项专利了,这个我想也是我们持之以恒地开展创客教育取得的一点成绩,我们希望我们的学生未来发展得更好一点。

  WLF:我们知道,在教育孩子的过程当中,我们非常注重的是要培养孩子的综合能力,所以我们特别想了解,创客教育如何能够提升学生的比如说解决问题的能力、团队协作的能力以及创新的能力呢?

  吴照:因为创客教育或者说开展的这些创客活动,首先它是一个项目驱动,这个项目要解决的问题刚刚我们顾老师有一些案例,解决真实问题的情景,真实的问题不是单学科的。你看刚刚的案例里面也提到了,要明确这个任务,以真实问题的解决作为导向组织学生,这个必须要开展合作学习的。尽管我们说一个学生提出想法,但实际上是一个团队在研究,不是某一个人能解决的问题,它牵涉到多学科的。

  第二个,我们感觉到方法的引领、引导很重要,就是我们老师或者我们借助外力的资源的方法,小组探究的过程中,我们老师始终要以科学的研究的方法和流程引导学生,你不能凭空出来的,因为这些科研成果当然有很多设想是很好,但整个的过程,让学生在实践的过程中逐步地内化科学实验的方法,尤其是规范的流程,我们也非常关注规范,因为我们的学生未来就是潜在的科学家。

  第三个就是我们觉得评价的创新,评价方式不能仅仅评价成果,对于他的设想,对于他的这个方案,对于整个过程,包括我们也关注学生团队合作的精神。因为一个项目,学生每个人到底在里面起什么作用,我们觉得这个重要。

  由这个话题我想引开一下,我也听过国外的学生上课的课程,他们小组合作以后,比方说A同学起来回答问题,首先他怎么说?他说某某同学他什么观点,某某同学有什么想法,最终我总结大家的。可能在我们的课堂上听的更多的小组合作以后,学生起来回答问题是只说自己的。这会导致什么结果?认为他的,实际上不是的,是团队的,所以我们一定要培养团队。现在我们的孩子个人能力都很强的,但是团队的力量更大,所以我们觉得团队很重要的。

  顾伟军:其实吴校长刚才说的,就是我们不管你是一个小项目或是一个大项目,我们强调的实际上是有几个方面。第一个,你的流程一定要符合规范。麻雀再小,它一定要做的样样到位,就是这种感觉。从他的选题,从他的的论证,到他的实践,到最后反思,还有迭代优化,我们都是每个环节对每个同学的课题都是有要求的。在实际操作中,比方说他们每年做的课题到最后那一关都是我来看一看。我觉得他们还能够规范操作的同学才能进入到下一轮环节,这是第一个。第二个,我们都有真实的记录。比方说他做了哪些过程环节,他自己需要有创客的一些档案作为记载。照片也行,图文也行,你要有真实的记录。我们对学生的课题的真实性也要进行去查重。比方说我这边规定我们格致中学的学生,他最后课题的查重率不超过10%-12%,我觉得这是一个硬性的规范。

  顾伟军:这个是算蛮高的,我定下来是不超过12%,你超过你得给我改,一稿一稿改。所以在我们格致中学基本上最后出去的课题呈现上,他不会出现网上那种作假的成果,基本上这个是可以保证的。因为他不达到这个,他送不出去。

  再下一步,我们精英的课题里面,我们借鉴了一些大学的做法。比方说有导师制,因为我们的老师大多数是新进来的,年轻老师对这方面更有热情,我们学校有一个常规机制,叫做生涯导师制,年轻老师一般担任了生涯导师。而生涯导师的具体活动多数都是以课题的方式来呈现的,来作为载体。所以从这个过程当中,每一轮等同于说他都有一个明确的导师在里面。

  比较偏研究性的课题,我们还有例会制。就像大学里研究生、博士生课题组的那种例会制。年前我们有几个课题就还在网上开了一次例会,给学生的体验都是不错的。这样他们研究的合作性、规范性,靠这种方式也得到了一些保障。以上是我们在实际做一个课题的时候,我们要学生都要完成的一些工作环节。实际上不是仅仅出于热情,热情过来之后还有理性作为基础与要求。

  WLF:我特别想问一下的是创客教育的实施的过程当中,有没有碰到一些问题或者是困难的?

  吴照:比方说怎么平衡各个学科?总体来说,我们感觉到创客教育应该还是比较受到孩子、家长欢迎的。但是具体的有一些问题,比方说创客教育它可持续发展的模式,从教学内容到教学的实施,我们怎么能够与时俱进?这也是问题。

  比方说3D,我们学校已经开了7年了。开设之初的时候,可能更多的就是学生设计,做一些小东西,学生感觉到很开心了。但是现在我们怎么能够利用3D为我们的科创教育服务的问题。比方说我们学生有一些设想、有一些想法、有些设计是不是3D能够实现从设想到产品的过程,因为这个我们原来简单的东西容易了,真正基于真实问题解决的有一些,可能对我们来说这也是一个挑战的问题。

  还有一个就是学生,他的学习应该是终身的,怎么让他烙下终身的印记,尤其是对我们这样一个理科见长的学校。因为一直以来,社会上都说格致是理科见长,或者叫科学教育见长的学校。学生能够持续地参加各种各样的活动,而不仅仅为了得一个奖。我得一个奖之后,马上就啥都不干了,我们觉得这不应该的。应该怎么来激发,我们觉得这个也很重要好。因为取得成绩不是最终的目标,我们希望通过我们这样的几年高中生活,开展这样的活动以后,首先,他有一个兴趣,我就不说了。最主要是他能够有毅力、有恒心,等于是一个长跑,人生成长的过程是一个长跑,我们也希望在这个方面有所发展。

  WLF:好,我来问一下,创客空间的建设方案有哪些提议?吴校长,其实我们也知道,格致中学的确在这个方面发展的可以说是行业当中的老大哥,非常有经验。

  WLF:我们特别想了解到的,是不是也可以给我们分享一下,在创客空间的建设方案上面有些什么样的建议。

  吴照:虽然我们也建了创客空间,刚才我们顾博士也介绍了,但实际上我们觉得做的远远不够,永无止境的。你如果叫我谈建议,第一个,学校的创客空间的建设应该有自己学校的特色,每个学校肯定有自己的特色,他要有自己的建设理念。我为什么这样说呢?因为现在有很多企业做这个,我不知道我说的对不对,我感觉有些企业做这个他是做生意的感觉。他生产了一些标准化的学校创客空间方案,但这个方案你如果仔细去研究,基本上是大同小异、千人一面的,他没有考虑学校的特色。我们学校可能也要借助外力,但是借助外力你要结合学校的实际情况。学校的创客空间建设你要充分地思考理念,突出学校自己的创客教育特色。如果所有的学校都引进标准的企业版,我觉得这个好像对教育多样化的发展肯定是不利的,所以一个建议就是结合自己学校的特色。我们学校能做什么?比方说我们能做什么我们才引进。我们的师资力量够吗?我们借助的外力能不能达到这样一个学校的特色?

  第二个,学校的创客空间一定要在教学中使用,而不是专门用来参观的。我为什么讲这个?因为有些学校确实有一些现象,高大上的东西非常多,如果你去参观,手摸一摸好像全是灰,都放得非常的规整。你到我们学校有些实验室去看,乱七八糟的,我觉得越乱越好。

  我给你举个例子,就是当时中国大陆为什么第一家Fablab创新实验室放在格致,他考察了好多学校,我们原来叫劳技中心,类似科创中心,进去之后那叫一个乱,但是专家就是专家,他乱中发现你确实有些东西正在进行中,有些已经完成的,有一些还在刚开始的,他看得很清楚的,所以我们讲就真正使它用,用坏了不要紧。我对老师说,东西来了用不要紧,你不用浪费了,折旧了。

  还有一个你管理的方式要创新,因为传统的实验室跟创新的实验室有所不同,传统的实验室里面做实验比如化学实验室要求很严的,特别危险化学品的管制,这个都是要求很高的。但是创新实验室要大胆地开放给学生,当然要在保证安全的情况下。

  你比方说切割机,我们引进的是Fablab的切割机,第一防尘的,因为它切割的过程中要产生危害,还有一个也防止学生不小心误操作。在首先保证安全的基础上,使得学生有归属感,那么配套的设施,这个对学生要全天候开放的,我们觉得创客空间随时随处学生都能够使用的。

  WLF:在这里的话,我想借着这个机会,请您再跟我们来介绍一下创客教育的未来的展望和规划。

  吴照:我们觉得还是从几个方面,一个我觉得理念方面还是得不断地更新,要跟上时代发展或者创客教育或者科创教育发展的步伐。我还是讲你不能是空谈,我们格致“格物致知”,传承格致精神。我们格物致知的精髓是什么呢?就是探究万事万物获求真知,所以第一个学它的精神。格物致知对创客教育的作用,我觉得不止于应用,应该是要用科学的态度,刚刚我们顾博士也说了,我们当然需要应用,但是又不止于应用。

  第二个,“求实求是”刚刚也说了,我们查重率控制的很低,说明你初步做到了求实求是。我觉得创客作品还应该可再现,不是说我做好了就摆在那里了,可以复制。

  第三个,现在讲的工科到新工科,我看很多高校都发布了他们的新工科,像我们黄浦区有一所高中,叫储能中学,是我们教育集团的一所学校,与上海理工大学合作的,它叫上海理工大学附属储能中学,他们要打造新工科的教育。我们教育集团还有所学校原来叫浦光中学,现在它叫上海市同济黄浦设计创意中学,可能更多的也是创客类的高中。

  还有一个就是提升创客教育的品质,为什么?因为科学它应该不是冷冰冰的,它是为人服务的,所以要加上它的人文情怀的一些东西。刚刚我们顾老师举的例子,狗狗问题,我记得他还讲了一个例子,那个叫微波炉,北京快3!你说说看。

  顾伟军:对,有一个学生他暑假家里没人管,他爸妈弄好菜了,他就微波炉热,他就觉得热出来怎么那么难吃?他老是觉得这很难吃。

  他觉得是不是微波炉里面缺了什么,他分析下来就是缺少加湿的环节,他就在微波炉里面加了一个加湿的装置在里面,这样既提高了热效率,因为蒸汽也可以加热,又可以保证食物的鲜度。这个课题从传热散热,包括管道的设计,他都查了相关的资料,也把这个实物做出来了,很多学生精彩的idea就是这么来的。

  吴照:我们觉得有人文情怀,我们原来一个同学也是这样做的,他是给养老院的老人拍照,拍照的过程中,他发现老人痛风的比较多,他就研究添加什么东西在里面可以减少痛风。他从关心人的角度来切入的,我们觉得应该是这样的。这是理念方面,从模式方面我还是请顾博来讲一讲。

  顾伟军:从模式上来说,我觉得现在我们需要解决一些问题,我们觉得在选题上,其实创客和其他真正搞科学还有所差别。我们选题上一定要精准的、可以操作,突出创客的精神毕竟是创造为主,一定要做出一个实物出来。如果太过于虚拟的或者说仿真类的东西,我们还是建议学生要少一些,以实物的呈现为多。

  在实践当中,师生角色和定位的一些转换,未来我们把这个空间到底打造成什么样,老师最终在这个过程当中是怎么样的方式来呈现,甚至未来AI技术普及了,在创客教育上是不是老师局部功能会被AI替带?我们都在思考这些问题。怎么样最大激发创客的一个自主研究性探讨的比较多,也是一个很重要的方面。指导模式肯定是要多元化的,线上线下这种混合式的指导方式也是我们学校重点关注的问题。

  最后对于评价模式,我们也是希望能不能达到一些量化的考察,目前可能是做等级的考察或者评定,能不能更精准的把脉到学生创科的素养,他的未来从事科学研究的潜能到底怎么样,也是涵盖在我校宏观的规划里面。

  吴照:像环境方面我们希望说像硬件和实体资源新一轮的升级,这个可能我们也在进一步的设想之中,包括一些软件、一些数据库的建设,包括一些案例,我们积累的一些案例,我们现在分析得还比较少,怎么分析这个案例?为什么成功,它成功在哪里?这个案例哪些地方有一些小瑕疵,它为什么出现了这种情况?我觉得你有大量的数据之后不分析也不行,我们后期也要开展这方面的工作,以及你平台使用效率的问题,我们也打造了那么多平台,那么多实验室,有的实验室效率高,有的实验室效率低,但是我们也要分析。可能跟学生的兴趣也有关系的,包括刚刚也讲了,家校还有社会的结合,我觉得这就是刚才讲的呼吁,光靠我们学校是不行的,家长也要支持。

  我觉得还有一个环境是什么呢?学生要有时间去搞。像上海市的老牌重点高中,像包括四校,包括我们这样的所谓八大金刚,我们也呼吁家长不要总是看高考,当然高考重要,它是一个敲门砖,很重要。但是如果仅仅看高考,导致各个学校压力都很大。学校压力大了,老师就压力大,压力大了,学生做题目就做多了,然后创客的时间就少了。我们觉得从环境方面我们也要进一步地引导家长。因为家长也发现自己孩子发生变化了,不是原来死做题目了,我觉得这才是好事情。包括课程,刚才讲的像新工科课程,我们也在学习大学的这些经验,引进这样的课程。

  包括师资方面,我们现在准备要成立创客名师工作室。你看创客教师项目化培养方面,我们现在的培养可能还不是很系统的,那么能不能思考这样的一个问题?包括校外导师。校外我们现在借助更多的,可能一部分是我们的校友资源,因为我想每个学校都有校友,校友对学校都是很有感情的,对师资方面我们还要进一步的强化。没办法,为什么?因为高校培养目前来看,它不可能都是有科学老师培养的,因此跨学科的老师还是比较少的,这个可能是未来我们要进一步思考的问题。