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科創教育看高中|格致中學吳照:創客空間是用的不是參觀的
中國近代化學啟蒙者、近代造船業的奠基人、化學元素的中文定名人,徐壽是第一位在國際頂級科學雜志《自然》(Nature)發表論文的中國學者。近150年前,推崇“究察物理、推考格致”的徐壽和時任英國駐滬總領事麥華佗聯合創辦了格致書院,也就是現上海市格致中學的前身。
以理科見長的格致中學將創辦人的理念沿襲至今。“學校的創客空間一定要在教學中使用,而不是專門用來參觀的。”在2月17日的世界頂尖科學家論壇(WLF)——“有請校長”節目中,格致中學校長吳照談到,如果創客空間高大上的非常多,但參觀的時候摸一摸全是灰,這顯然是表面工程,“我對老師說,東西來了用不要緊,你不用就浪費了,折舊了。”
格致中學如何走在科創教育的前列?在此次演講中,吳照從開發與引進創客教育的資源、搭建和完善創客教育的平臺、積累和借鑒創客教育的案例三方面進行了詳細介紹。
據介紹,格致中學的科創教育在實踐中主要強調兩點。首先是流程符合規范,“麻雀再小,它一定要做得樣樣到位,從他的選題、論證、實踐,到最后反思,還有迭代優化,我們對每個同學課題的每個環節都是有要求的。”其次,需要真實的記錄,“比方說他做了哪些過程環節,他自己需要有創客的一些檔案作為記載。照片也行、圖文也行,你要有真實的記錄。”
值得一提的是,格致中學還對學生課題的真實性進行查重,“他最后課題的查重率不超過10%-12%,我覺得這是一個硬性的規范。”
吳照還談及評價方式的創新。他認為,不能僅僅評價成果,對于設想、方案、過程,包括學生團隊合作的精神,都應在評價范疇之中。吳照由此展開提到一點,“我也聽過國外的學生上課的課程,他們小組合作以后,比方說A同學起來回答問題,首先他怎么說?他說某某同學他有什么觀點,某某同學有什么想法,最終我總結大家的。可能在我們的課堂上聽的更多的小組合作以后,學生起來回答問題是只說自己的。這會導致一個什么后果?認為是他個人的,實際上不是的,是團隊的,所以我們一定要培養團隊精神。”
創客教育又面臨哪些困難?在吳照看來,如何可持續發展和與時俱進是一個長期存在的挑戰。另外他還在思考,如何讓這種教育在學生身上烙下終身印記?“一直以來,外界都說格致是理科見長,或者叫科學教育見長的學校,學生能夠持續地參加各種各樣的活動,而不僅僅為了得一個獎。”
吳照強調,“取得成績不是最終的目標,我們希望通過幾年高中生活,開展這樣的活動以后,首先他有興趣,最主要是他能夠有毅力、有恒心。”他希望在人生這一長跑過程中,格致的“烙印”能給予學生終身力量。
上海市格致中學前身為“格致書院”,始建于1874年,由清朝重臣、洋務派代表人物李鴻章倡議,近代著名化學先驅徐壽和時任英國駐滬總領事麥華佗聯合創辦,是中國近代最早開辦的中西合辦、最先傳授自然科學新知、培養民族科技人才的新型學堂之一。
學校于1959年被評為上海市重點中學,2005年被命名為首批“上海市實驗性示范性高中”,2020年被教育部評為“普通高中新課程新教材國家級示范校”。學校秉持“在傳承中創新,在創新中發展”的改革思路,繼承“愛國、科學”的優良傳統,弘揚“格物致知,求實求是”的辦學理念,彰顯“和諧、崇理”的辦學特色,為國家培養了大批優秀人才(包含12位兩院院士、1位俄羅斯自然科學院士、4位歐亞科學院院士)。
吳照系上海市格致中學校長,正高級教師,特級教師,國家“萬人計劃”教學名師。兼任教育部中學教師培養教學指導委員會委員、教育部基礎教育教學指導專業委員會委員、華東師范大學特聘教授、上海師范大學特聘教授、中國教育學會地理教學專業委員會理事,上海市第四期“雙名工程”高峰計劃主持人、上海市地理學科德育實訓基地主持人、上海市教育學會地理教學專業委員會副主任、黃浦區名師工作室導師等職務。
吳照獲上海市先進工作者、上海市環境保護先進個人、長三角教科研標兵、黃浦區專業技術拔尖人才、上海市教學評比一等獎等榮譽及獎勵40余項。主編和參編基礎教育教材、教參11本,合著1本,發表論文30余篇,主持上海市教育科研課題4項。
“有請校長”則是WLF打造的系列論壇。此前的2020年第三屆WLF期間,世界頂尖科學家協會(WLA)上海中心,攜手國內千余所頂尖學校,共同發起成立了世界頂尖科學家協會科學教育聯盟。校長論壇即是該教育聯盟和科學T大會的衍生模式,匯聚全國知名中小學、重點高中校長,從教育實踐者的角度,分享科學教育新理念和實踐經驗,探討未來教育模式發展趨勢。

上海市格致中學校長吳照。
以下為吳照的主題演講(經編輯):
尊敬的各位老師,親愛的同學們,親愛的各位線上的朋友們,大家好,我來自上海市格致中學。上海市格致中學前身叫格致書院,創建于1874年,由洋務派代表人物李鴻章提議,由中國近代化學先驅徐壽和英國的麥華陀共同創辦。格致中學是上海市最早傳授自然科學新知、培育民族科技人才的新型學堂。
今天我們這一個話題主要是講創客教育。什么是創客呢?我的理解是勇于創新、努力將自己的創意變成現實的人。像美國麻省理工學院對創客賦予的解釋是具有創新的理念,根據客戶需求或者實際問題,開展設計與制造的人。
創客一詞實際上是一個新名詞,在2015年它成為年度十大流行語之一。但是對我們格致來說,創客的內涵和理念卻有著非常悠久的歷史淵源。如果我們大家翻開格致中學近一個半世紀的厚重歷史,我們的創始人徐壽、華蘅芳等,在創立格致書院的時候,他們可以說是創客和創客教育的開山鼻祖。
當年我們格致書院開設哪些課程呢?主要有礦務、電務、測繪、工程、汽機、智造,六門課程。如果用我們今天的眼光來看,這更多的屬于工科類的課程。在19世紀60年代,徐壽、華蘅芳等有識之士之,掌握了化學、物理、機械,數學、醫學等多門學科的基礎知識。他們在安慶軍械所集中力量率先研制蒸汽機,借助一些零星的資料,苦心設計,手工鑄造,克服當時缺少制作各種各樣機器的機床設備,解決了一個個技術難題。在1862年8月,成功制造了中國人自主設計創造的第一臺蒸汽機。此后又經過了4年多的不懈努力,在1866年成功制造了中國人自行設計、以手工勞動為主建造的第一艘蒸汽機動力輪船“黃鵠”號。可以說是揭開了中國近代船舶工業發展的大幕。除了這些第一之外,像第一艘軍艦、第一場科學講堂、第一本科技雜志,叫《格致匯編》,都與我校的創始人徐壽有關。
那么我今天的第一個觀點是什么呢?就是說創客不能局限于某一門學科,需要開拓視野,探索跨學科融合。因為格致書院創始人之一,剛才我講的徐壽,他是20世紀前中國最杰出的化學先驅之一,是第一位在國際頂級科學雜志《自然》(Nature)發表論文的中國學者,先后翻譯了《化學鑒原》、《化學考質》、《化學求數》等十余部西方科技書籍,將西方近代無機化學、有機化學、定性分析化學、定量分析化學和物理化學部分,非常系統地、完整地引入中國,促進我國停滯長達幾百年的古代化學轉向世界先進的近代化學。
我們大家學過化學的都知道,化學元素周期表是從西方翻譯過來的。而在那個年代,我們中國研究化學的可能更多的是什么人?那些煉丹師,他在干嘛?人們追求長生不老,所以他要煉丹藥。現在我們才發現,實際上丹藥是導致這些人不僅不能長壽,反而短命的。因為我們考古發現,在這些古墓里面的名人可能就是重金屬含量超標了。而格致書院創始人徐壽,他在翻譯過程中有很多化學元素,中國當時沒有這個字,他們當時造了24個字,就是24種元素,這也體現了學習西方先進的自然科學新知,然后開創我們的自然科學的教育。
徐壽不僅是一個化學家,他在科學技術領域涉獵非常廣,比方說律呂,就是我們現在說的音樂,還有幾何、重力,就是我們現在學的力學,像礦產、汽機、醫學、光學、電學,可以說他都是非常感興趣的。在那個閉關鎖國、科技落后的清朝,徐壽求知若渴地翻遍了歷代科技書籍和西方的科技著作。他推崇“究察物理、推考格致”的求實精神,為了求證書籍中介紹的內容,他曾自制過指南針、炮用象限儀、結構極其復雜的自鳴鐘等。當年清朝同治皇帝授予其“天下第一巧匠”的牌匾。
可以說我們從徐壽的身上不難發現,要培養和造就高水平的創新人才或者說創客人才的話,需要涉獵廣泛、積累厚重、熱愛鉆研、跨學科實踐。
第二,創客教育理念需要滲透到學校的校園文化之中。置身一所學校,往往能夠從學校的文化中領略和感受學校的辦學特色。作為我國近代最先系統傳授自然科學新知、培養民族科技人才的新型學堂,格致書院的宗旨在于“興行格致之學”。
我這里要解釋一下格致,當年科學就叫格致學。我們現在學習有分科,有理、化、生、自然地理等等,當時這些學科在中國就叫格致學,研究格致學的學者叫格致家。當年格致書院內設有以新學書籍為主的藏書樓——格致書館,所以我們現在還在沿用,我們的格致圖書館不叫格致圖書館,叫格致書館,格致書院內還有陳列工藝機械、實驗器具以及動植物化石標本為主的博物院。格致書院還常常舉辦科學展覽,開展科學講座,并賦予實驗演示,討論科學知識,進行科學普及。我們也沿用了這些方法,最近幾年我們引進高校資源,如同濟大學、上海交大、上海大學等等高校的資源,請高校的這些專家來給我們學生開展科學講堂。
近一個半世紀以來,學校努力傳承格致文化,弘揚愛國科學的優良傳統,堅持“格物致知,求實求是”的辦學理念。我們提出讓每一位師生在創新中發展的辦學目標,在校園中創設創新的大環境,學校不斷完善和優化特色課程開發,拓展創新實驗室和創新的學習空間的建設。組織學生參加校園科技節和校園的科創活動,整合各類優質資源,搭建創新的平臺,服務學生的創新實踐、科學探究和研究性學習。通過探索高中生創新素養培育的途徑和方法,更好地著眼于每一位學生的終身發展。
另外,我們學校響應上海市教育均衡化發展的要求,在2014年由黃浦、奉賢兩區合作創辦上海市格致中學奉賢校區,我們采取的是一個法人、兩個校區的模式,奉賢校區發展定位是打造國際化、信息化特征鮮明的高科技特色高中。
我的第三個觀點是,高科技特色課程、創新實驗室、創新教師是開展創客教育不可或缺的三駕馬車。
像高科技特色課程,我們學校通過創建縱橫開闔、多元交融、文理兼容的高科技特色課程。具體來說,縱向分層:分層到不同課型和活動中,遵循學生發展規律,符合科學教育多維度、多層次的特點。線下拓展電子編程模塊課程——App手機編程、Arduino電子編程、機器人編程;橫向解構:整合高科技內容,創造性地變換映射到學科知識體系內,解構到各個學科。如開發線下智能智造模塊課程——3D設計與打印課程、激光切割與雕刻課程、智能家居系列課程;線下航空航天船模模塊課程——無人機課程、船模的藝術加工、衛星應用課程等等。
縱橫開闔、多元交融、文理兼容的高科技特色課程,第一層面實現覆蓋面向全體的基礎性課程。第二個層次是面向部分學生選修的跨學科實踐應用課程。第三個是面向精英學生的前沿探究課程,形成凸顯高科技特色的縱向金字塔,分層結構的課程體系,為每一個學生的個性化發展提供培養的路徑。
第二駕馬車就是創新實驗室,我們學校是中國大陸第一家引進FabLab 3D打印創新實驗室的中學,而且我們還先后申請并完成了有8個市級的創新實驗室,主要包括物理創新實驗、化學創新實驗室、地理創新實驗室、環境綜合實驗室、無人機實驗室等。目前我們兩校區共有創新實驗室近40個。
第三個就是科創教師的挖掘和可持續地培養。我想這個我們后面會展開,對這個方面進行敘述。
以下為世界頂尖科學家論壇(WLF)和吳照等人的對話(經編輯):
WLF:您好,非常感謝剛才您給我們介紹了學校在創客教育方面的歷史和一些理念,現在又為我們帶來了一位嘉賓,顧偉軍老師,顧老師是博士后,同時現在也是學校科創中心的主任,也歡迎您。
顧偉軍:謝謝主持人 。
WLF:好,我想接著下來就請吳校長和顧老師一起,給我們再介紹一下科創教育方面的一些實踐的內容。
吳照:具體來說我們格致的科創教育,我主要從三個方面,第一就是開發與引進創客教育的資源;第二個就是搭建和完善創客教育的平臺;第三個就是積累和借鑒創客教育的案例。下面我將會和我們顧老師,我們一起跟大家聊一聊這些問題。
WLF:好,咱們首先先說一下開發和引進資源。
吳照:好的,資源我們主要是三方面,一個是內部資源,我們怎么挖潛?本身我們學校有一些資源,怎么能夠更好地為我們創客教育服務呢?第二個就是外部資源如何借力?第三個,上海本身高校科研院所特別多,我們就借助高校和科研院所的力量。
第一個方面,比方說構建創客的環境,我們努力搭建形式多樣的學習空間,比方說奉賢校區,我們專門有一個科創中心、人文藝術中心等等,還有一個就是我們的創智空間,以及豐富多彩的創客活動。我想這個我們顧老師,一直在帶領奉賢校區的這些科創的老師們和小創客們,開展各種各樣的活動,他來給大家具體來談一談這個問題。
顧偉軍:我接著吳校長的話往下講。我們奉賢校區學習空間的形式是非常多樣化的,有公共的學習空間,也有一些專用的學習空間,也有一些線上線下整合在一起的學習空間。
對于專用的學習空間來說,我們突破了以往老師在上面授課、學生在底下聽課這種不太符合創客精神的學習方式,我們把它摒棄掉。我們打造類似于圍坐式的、互動式的、交流式的學習空間。前面是講臺,后面我們就是實驗的臺架,可能我們有個idea,后面馬上就開始動手制作,實踐我們的想法。
而對于某些公共學習空間,可能僅僅起到一些美觀的作用,可能擺著也浪費了,所以我們也多樣化去利用它。比方說我們的天文學廣場經過改造之后,學生仰望星空、腳踏實地,到月圓的時候他們真的會去觀察一些天文現象。
線上線下的一些學習空間的整合更加體現在互補性上,比方說有些實驗比較難以操作,可能甚至有一些危險性的實驗,我們就用線上的方式給他錄播、給他做好示范。
這種多元化的學習空間整合在一起,體現了我們格致奉賢整個的創客空間與創作環境,相當于我們隨到隨用,而且我們idea可以隨時實現,差不多我們就是以這種模式進行學習。
吳照:除了這個空間之外,還要開發創客課程,我前面也簡單地講了一下,我們格致構建了四類八群百門課程體系。我簡單地介紹一下,第一類是公民人格類,首先成人為先;文化科學類保障成才;我們跟創客相關的主要是創意技類課程‘另外還有一個心理心智類,就是意志品質培養方面的。
像創意技藝類課程,我們剛才講的主要是創客類的課程,比方說我們專門開設創新學,開設自然科學建模課程,比方說像數學、物理、化學、生物和自然地理等方面建模的課程,頭腦奧林匹克,這是傳統項目,機器人ABC、電子技術、智能機器人,3D打印類,包括燈具的創意設計,另外還有一些圍繞參加各種比賽的課程,像英特爾大賽或者明天小小科學家這樣的項目,以項目來引領的這一類的課程,以及發明創造與專利申請,包括人工智能,還有Flash動畫制作等等。我們還開設了綜合才藝拓展課程,什么意思呢?我們說“STEAM教育”要把藝術、科學、數學、工程結合在一起,學生要能夠展示自我,他的東西做出來了,他的設想也很好,綜合才藝類課程幫助他們展示自己的科創成果。
另外第三個方面主要是創客師資。我們最近幾年引進老師特別關注是什么呢?引進除了師范類院校的,我們還引進綜合類院校的理工科的這些畢業生,因為他知識背景跟師范類不一樣。盡管他們作為老師入門可能比師范類要稍微弱一點、慢一點,但他們一旦入門,我們認為他的知識結構相對來說更加扎實,像我們顧老師就是同濟的博士后,他現在在我們學校是數學老師,但同時也是擔任科創教師,他這么年輕就獲得過上海市科技進步二等獎的。我們有一大批這樣的老師引進,當然我們還專門成立了創新教研組,創新教研組的老師來自各個學科的,有理科的、有文科的。
具體來說我們顧老師這方面比較專業,本身他自己也是團隊帶領人,顧老師會給我們詳細地來介紹這方面的。
WLF:聽聽您的心得。
顧偉軍:首先我個人感覺,這么多科創老師能夠走在一起,首先是大家對于科學研究始終是熱愛的,不管他本身是畢業于師范類的或者非師范類的院校。我們這些老師平時喜歡對一些最新的科技進行了解,甚至是比較深入地的了解,并希望把這些最新的東西傳遞給學生。
除了我們自己有一份熱愛,我們學校的組織規劃也比較規范。比方說剛才吳校長提到的我們有個創新教研組,而且兩校區分別都有配置相關科創教室和帶隊老師。在其他高中,學校在新生剛入學的時候,一般都會組織開設一些傳統學科的學法指導,但是在我們這兒,還會同時開設科創教育的或者說怎么樣去做創客的學法指導,我們在第一天就會給學生大致形成一個理念和框架。這是我覺得我們立足的第一點。
第二點,我們都要動手去做。其實學生一個項目完成了,老師跟著其實也是一個項目完成的過程。所以隨著項目數量的積累、質量的提升,老師自己等于在這方面也得到了一個提升。
第三點,我是感覺現在滬上其實有一些不少的官方組織也好,民間組織也好,它也都推出了一些針對老師提升的英才教師計劃。就像我們學校,每年都會有七八位老師去參加黃浦區的,或者上海市的英才教師指導計劃,也都是每年能夠百分百入圍。
第四個,我們和高校科研院所是有些合作的。我們不一定是去做具體的,比方說如何做學科的指導、學科的學習,而是我們學習高校怎么樣去發掘課題,怎么樣去把學生的積極性調動上來,我們可以從高校的那些博導、碩導身上,得到一些啟發。這表明格致的創客教育雖然不是一個傳統意義上的學科,但是我們做的可能比傳統意義上的學科更為用心,這樣對我們的創客的師資實際上會有一個比較實質的提高。
WLF:這就是資源方面。
吳照:對,我們還借助外力。因為剛才講的我們自己挖潛,就把我們現有的東西要挖潛,為我們科創教育或者創客教育服務。另外一方面引進外智,借助外力。
比方說像中國教育學會在2017年的時候專門成立中國教育學會科創教育聯盟。我們學校也有幸成為首批全國12所常務理事單位。同年中國教育協會與黃浦區人民政府合作組建中國教育學會科創教育發展中心,旨在推進中小學的科創教育,這個聯盟主要是借鑒一些先進國家有益的經驗,并且結合我們的國情,秉承科創教育的理念,打造具有中國特色的科創教育評價體系。我們學校是聯盟校,我們近水樓臺,就引進這樣的資源。
這樣對我們來說,有更多的專家,還有更多的學校,我們互相借鑒、互相學習,這也是對我們比較有利的。
另外,我們還引進雙新課程。提到“雙新”,可能大家會理解為新課程、新教材,這是目前全國普通高中推進的主要工作,我們學校也有幸成為普通高中新課程新教材實施國家級示范校。上海有三所學校,一個上中,一個我們格致,還有一個同濟一附中,全國有90多所,它是“雙新”。
還有一個雙新就是上海市的,叫“新科學、新技術”,基本上主要是上海的一些理工類的高校。他們形成一個聯盟,開發這樣的課程,我們引進了很多這樣的課程,我們請顧老師來談一談我們引進、消化吸收的課程。
顧偉軍:雙新平臺給我們引進了一些課程,它是從中學生的知識起點開始搭建的,然后它也對現在學生的學科進行了一些縱深的挖掘。比方說我們學校已經成為上海市的《3D打印》的首席學校,《3D打印》現在變成了我們高一和高二學生必須要上的一門課,而且學生依托于這個平臺也做出了3D打印+的成果。
例如可以加文創類的,也可以加科創類的。各類創新的產品學生們制造了很多,在這個過程當中也歷練學生動手的能力。又比方說,我記得前年翰·古迪納夫等人獲得諾貝爾化學獎,是關于鋰離子電池的,在我們引進的課程里面有一門《離子液體》,這門課相對來說能和鋰離子電池里面的內部電解液直接產生關聯,所以從它的預見性和前瞻性來說還是比較高的。
在這種既注重基礎,又注重創新的眼光的指引之下,雙新平臺確實給我們學校帶來了不少課程、孕育了一批課題,滬上不少其他高中也做了這樣的一些工作。
吳照:雙新課程,我們最早一開始是高校的老師來給我們上課,我們的科創教師們有選擇地去聽課,先學習,最終消化吸收,我們自己老師再根據學校的情況進行修改,或者再開發這樣的課程。除此之外,我們還借助高校和科研院所,這一點顧老師更可以談一談的,因為他這方面的資源還是比較多的。
顧偉軍:也謝謝吳校長在這方面對我工作一直以來的支持。因為我本身也是在工科的高校里面待了十幾年,然后我們跟上海交大、同濟和上海大學這些理工科比較擅長的學校都達成了一些合作意向。
但是我們剛開始做的時候,因為高校段位比較高,可能東西相對比較理論化一些,那么怎么落實到我們創客教育上?我們也摸索了一兩年。一開始的時候可能就是講座、學術交流那些,但學生好像有的時候覺得夠不著。后來經過這一兩年的摸索,我們覺得分層的模式還是比較有利一些。
比方說對于普適性的面向大多數的同學,我們以講座類的東西來引領他們。而必須要學生提出idea之后,需要實操類的東西,我們走出去,把學生送到上海大學,送到交大,讓他們去做這個實驗,然后從實驗當中再聽聽高校的建議是什么。這其中又有一批更為精英的學生,比方說我們在上海交通大學材料學院,就為他們量身定制一些略略超過他們能力范疇之外的,但是又可能去鉆研一下的,而且是按照高校規范的那種研究范式來定義的那些科創類的課題或者項目。這樣感覺一兩年做下來還比較不錯。
所以去年暑假開始,上海交通大學的海洋工程國家重點實驗室就為我們量身定制的一個暑期的夏令營活動,把面向全體又針對精英同學的后續跟進的東西做得更為落地了。海洋工程國家重點實驗室覺得這個活動可以深入打造,然后就跟上海市教委也做了相關推薦,好像后續還有繼續往下做的空間。
所以等于是說,我們希望把高校和科研院所對我們的助力這塊能夠真正落地做下去,而不是說專家給我們來談一些高大上的東西,學生聽完覺得這個很牛,也不知道怎么去操作它。現在慢慢合作的路線與途徑也基本上厘得比較清了,差不多我們這塊對外力的借助就是這樣。
格致中學暑期在上海交通大學進行“創智未來”夏令營。
格致中學參觀上海交通大學船建學院造波實驗室。
WLF:有實際的收獲。
吳照:對,我們也希望更多的高校能夠支持我們基礎教育,我們引進老師的時候,更多的考慮的還是高考的學科。首先他要勝任高考,一專多能。你比方說顧老師,首先他要做好一個數學老師,你本職工作做好了,還可以兼任科創教師。我們需要高校能夠給我們基礎教育更多的支持,我在這里呼吁一下。
WLF:是,這是一個非常好的呼吁,希望大家也能夠收到這個信息。這是剛才校長和老師給我們介紹的關于學校在資源方面的一些內容,其實第二點我覺得也是特別有意思,搭建和完善平臺,這方面請您繼續介紹一下。
吳照:這個平臺我們分為兩種,一個就是實體的平臺,一個就是云平臺。像實體平臺,兩個校區都是全天候的開放校內的一些創新的工坊。第二個搭建的創新的平臺,主要是校內、校外相結合的這種方式。剛剛我們顧老師也談到了項目化驅動,還有一個就是體驗的平臺,就走出去。比方說參觀考察,有的是進入一種真實的情境下,這個可能從普及然后到提高,然后引進來,引進高校的專家和講座。具體的我們還是請顧老師來談一談我們學校的一些做法。
顧偉軍:我就接著吳校長這個往下講。比方說我記得是在前年疫情之前,我們聯系了航空八院。其他學校進去可能就是參觀它的1:1的實體的模型,或者說參觀類似于火星探測車的1:1的原樣小車,或者讓你體驗一下“天宮一號”里面的實體環境。但是我們覺得好像還是體驗得不夠深刻,于是我們也是去請了一些專家,幫了一些忙,我們帶學生走到了火箭制造裝備的車間里面。
真正的火箭裝備車間你不用看其他,就看那個體積、看那個體量,你進去就會有一種非常震撼的感覺。那些工程師們現場在調試那些電子設備,進行某些芯片的調試,我們學生都近距離地看到了。這個對他們帶來的那種震撼力可能是比1:1的實物還原要深得多,所以我們覺得做這種體驗的平臺也得往深了做。
實際上不同的學生他的需求也不一樣,可能有些學生只停留在我動手體驗一下,有的學生可能要去真正地走入到一些創新的環境。所以實際上在創客平臺的搭建,或者說基于這個平臺把讓學生加載進去的過程,其實我們也做到了分階段、分層次。高一我們就為新生制定一些相關的體驗活動,高二如果他熟悉了基本流程,我們就再做一個具體的項目課題,讓它有延續性和傳承性,不然他可能看到一些東西,而做的課題和看到的沒有關系,兩者脫節或斷檔我們覺得也不行。
所以實際上這些平臺還是為了孕育一些可持續發展的課題出來,我們差不多是按這樣的理念來構建創客平臺的。
高一新生暑期來校體驗創客空間(虛擬駕駛體驗)。
吳照:這是我們搭建的實體平臺,我們還有云平臺里,像慕課、微課,我們上線的與創客相關的有15門課程。可以看看,《不期而遇的化學之美》,還有像人體內環境與自穩態,就是說有一點生命科學方面的。包括天文學、創新等等,人工智能和AlphaGo,有的已經成為我們黃浦區的區域共享課程,有10門,還有5門課程已收錄上海的慕課平臺。
WLF:所以在整個區里面的學校都可以?
吳照:對,區域共享,其他同學也可以選的。還有一個就是上海慕課平臺,就是上海一些名校的慕課平臺,我們其中有5門課程,收錄到這樣的平臺里面。
另外除了這個之外,我們還借助什么呢?因為上海現在學生綜合素質評價,高考改革新政以后學生綜合素質評價,他們引進了一個平臺叫MOORs,MOORs平臺實際上是什么呢?我的理解叫研究性學習自適應系統,由上海市電化教育館開發的。在這個系統里面,我們學校學生的課題都在這個系統里面。
這個里面有一個什么好處呢?就是零基礎的孩子進去之后,他掌握研究型學習的基本的方式方法,應該說做得還是比較好的。我統計了一下,像我們總共有5屆,我們兩個校區四百多位學生,2017屆有398項課題在這個平臺上研究的,2018屆的是336項,最近的一屆2021屆的是300余項。利用這個系統我們也引進相關的資源,然后服務于我們的研究性學習。實際上我們希望學生的研究性學習應該強調的是真實問題的研究。第二個就是說我們采取一些方式,比方說校內論證,校外請專家來,剛才也講了這些方式。希望同學通過研究性學習能夠提高,這是面向全體的,主要是這個。
另外一個方面就是說我們積累了大量的案例,咱們聽聽顧老師講一些案例,很多故事。
顧偉軍:這個小故事非常多,在很多課題,比方說我舉一兩個接近生活的,我們有一個同學他家養只狗,他覺得狗到一定的季節就會有攻擊性,他又覺得把狗繩勒得太緊了,覺得對狗狗好像也是一種傷害,不太人性。
他覺得他想做個這個課題,然后他就查了一些資料,確實也沒有這方面較好的產品,然后他從狗的生理特性出發,需要做一些狗狗的心跳,或者說一些氣息、嗅覺的檢測,他設計了一些傳感器,提出一個想法:當傳感器監測到了狗狗可能進入攻擊模式,設計的裝置上會自動掉下一個像個口罩一樣的裝置能把狗狗的嘴巴遮住,這樣既考慮到實用性,也考慮到狗狗的情緒,這樣挺好的。
他提出這個想法之后,我們課程老師覺得這個idea很有意思,然后就跟他進行論證,然后進行思考。最后他設計了像一個脖圈一樣,還有一個橢圓形的口罩一樣的阻斷裝置,而這些都是在我們學校創新工坊里面做出來的,然后他回家再去找狗狗,不停的去做測試,確實發覺還是很有效果的。
WLF:是吧?
顧偉軍:是真的不錯,很有效果,所以這是很源于生活的,也是一個家校合作一個研究方式。
第二個案例是有個學生他對踢足球比較感興趣,他可能前幾屆學生了,他偶像可能是像貝克漢姆那些球星,他覺得怎么小貝踢出來任意球角度那么好,有一招鮮吃遍天那種感覺。然后他就在想香蕉球他打在哪個發力點上,球可以畫出優美的弧線,可以完美繞過防守隊員。基于這個想法,他就跟物理老師去商量,他覺得這個東西能不能把它的模型給建立出來,他就查閱了一些空氣動力學,一些和足球體育運動學相關的東西,當然很粗淺了,最后建出來模型,然后后期他又找了我們的信息老師把這個過程給模擬出來,看看是不是能繞過防守隊員打進去。這也是一個線上和線下融合的的融合,,然后讓班級的小伙伴們試著按模型來罰任意球,試試看是不是這樣足球更容易打進網里。這些項目也得了一些獎。
WLF:都成了貝克漢姆了。
顧偉軍:對,都成小貝了。這是挺有意思的一些小制作,但是這些課題僅僅是一類,還有一些他可能需要一些稍微高端一些的內容,像我們格致中學的學生,他的潛質是有可能去夠一下略微超過要求的東西的。
比方說有一位同學他在上海大學實踐站積累了一些想法,他做了一個腿輪可以一起聯動的一個火災救火的機器人。在平地上它可能就是拿輪子在滾,到了臺階怎么辦呢?它有一個仿生的腿一樣的東西,它能爬上去。
這個學生有了這個想法之后,我們當然老師也出了idea,外面也找了一些高校的對接資源,他這篇課題或者說這個項目給我的感覺就是非常符合研究的流程,做一個甚至可以達到我當時帶本科生或者碩士生的要求,他可能已經達到了一個本科生的畢業設計,或者還略高一些的水平。他從原理到機械結構,到力學性能的校驗,多自由度的檢驗,到硬件的原理圖的繪制,PCB板的加工,到軟件的驅動層應用層動作的設計,他都非常完整,而且他寫出來的報告就完全跟大學要求是一致的。
六足輪腿復合式救災機器人。
WLF:大學水平,他當時是高幾?
顧偉軍:當時是高二,他這個課題非常高端,所以基于這種想法我們又想了一些能不能再往上推一下的課題,偏理論性課題。所以最近在上海交大,我們跟他們航空、材料方面也進行了一些對接。
比方說有幾個學生在做飛機高空的一些除冰的問題,這個實際上非常現實的,如果在高空里面結冰了,飛機有可能會產生極大的危險。還做了一些隱形材料涂層的課題,目前他們的實驗也在收尾階段,所以這樣的來自于生活的、來自于有一定規范品質的、甚至于科學性比較強的課題,我們格致中學都在嘗試著為每一位同學來設想,對他進行一些設計。這樣的案例當然還有很多。
格致學子在上海交通大學進行飛機隱身材料試制實驗。
格致學子在上海交通大學進行柔性電池試制實驗。
WLF:聽了以后也非常感人。
吳照:因為這么多案例,我們積累下來以后,可能對后面的同學來說也是有幫助的,尤其我覺得還對我們老師也有幫助。你比方說有一些高端的東西,借助高校的力量我們老師有時候都想不到的,通過我們老師跟學生一起,使得學生也能真正做到,能夠解決真實的問題,實際生活中碰到的一些問題。有的就是一些規范的操作的問題,因為科學要強調整個的過程,不是說你想怎么做就怎么做的,當然了設想是很好的。
所以我們對于學校的創客的評價,一個你的創意的設想我們鼓勵,有了創意設想之后,你要有一個創意的實施方案,方案我們也評,然后對于實踐的過程,到最后才是成果。可能我們原來也走了一些彎路,最早的時候可能比較看重學生的成果,對于過程性的,對于前期的設想關心得比較少。通過這幾年的實踐我們感覺到,整個的過程就很重要了。因為通過這樣的過程,像我們格致通過創新課程的開設,我們學校現在有1300項專利了,這個我想也是我們持之以恒地開展創客教育取得的一點成績,我們希望我們的學生未來發展得更好一點。
WLF:我們知道,在教育孩子的過程當中,我們非常注重的是要培養孩子的綜合能力,所以我們特別想了解,創客教育如何能夠提升學生的比如說解決問題的能力、團隊協作的能力以及創新的能力呢?
吳照:因為創客教育或者說開展的這些創客活動,首先它是一個項目驅動,這個項目要解決的問題剛剛我們顧老師有一些案例,解決真實問題的情景,真實的問題不是單學科的。你看剛剛的案例里面也提到了,要明確這個任務,以真實問題的解決作為導向組織學生,這個必須要開展合作學習的。盡管我們說一個學生提出想法,但實際上是一個團隊在研究,不是某一個人能解決的問題,它牽涉到多學科的。
第二個,我們感覺到方法的引領、引導很重要,就是我們老師或者我們借助外力的資源的方法,小組探究的過程中,我們老師始終要以科學的研究的方法和流程引導學生,你不能憑空出來的,因為這些科研成果當然有很多設想是很好,但整個的過程,讓學生在實踐的過程中逐步地內化科學實驗的方法,尤其是規范的流程,我們也非常關注規范,因為我們的學生未來就是潛在的科學家。
第三個就是我們覺得評價的創新,評價方式不能僅僅評價成果,對于他的設想,對于他的這個方案,對于整個過程,包括我們也關注學生團隊合作的精神。因為一個項目,學生每個人到底在里面起什么作用,我們覺得這個重要。
由這個話題我想引開一下,我也聽過國外的學生上課的課程,他們小組合作以后,比方說A同學起來回答問題,首先他怎么說?他說某某同學他什么觀點,某某同學有什么想法,最終我總結大家的。可能在我們的課堂上聽的更多的小組合作以后,學生起來回答問題是只說自己的。這會導致什么結果?認為他的,實際上不是的,是團隊的,所以我們一定要培養團隊。現在我們的孩子個人能力都很強的,但是團隊的力量更大,所以我們覺得團隊很重要的。
像這個方面,我們顧老師也可以聊一聊這方面的一些問題。
顧偉軍:其實吳校長剛才說的,就是我們不管你是一個小項目或是一個大項目,我們強調的實際上是有幾個方面。第一個,你的流程一定要符合規范。麻雀再小,它一定要做的樣樣到位,就是這種感覺。從他的選題,從他的的論證,到他的實踐,到最后反思,還有迭代優化,我們都是每個環節對每個同學的課題都是有要求的。在實際操作中,比方說他們每年做的課題到最后那一關都是我來看一看。我覺得他們還能夠規范操作的同學才能進入到下一輪環節,這是第一個。第二個,我們都有真實的記錄。比方說他做了哪些過程環節,他自己需要有創客的一些檔案作為記載。照片也行,圖文也行,你要有真實的記錄。我們對學生的課題的真實性也要進行去查重。比方說我這邊規定我們格致中學的學生,他最后課題的查重率不超過10%-12%,我覺得這是一個硬性的規范。
吳照:也蠻高的。
顧偉軍:這個是算蠻高的,我定下來是不超過12%,你超過你得給我改,一稿一稿改。所以在我們格致中學基本上最后出去的課題呈現上,他不會出現網上那種作假的成果,基本上這個是可以保證的。因為他不達到這個,他送不出去。
再下一步,我們精英的課題里面,我們借鑒了一些大學的做法。比方說有導師制,因為我們的老師大多數是新進來的,年輕老師對這方面更有熱情,我們學校有一個常規機制,叫做生涯導師制,年輕老師一般擔任了生涯導師。而生涯導師的具體活動多數都是以課題的方式來呈現的,來作為載體。所以從這個過程當中,每一輪等同于說他都有一個明確的導師在里面。
比較偏研究性的課題,我們還有例會制。就像大學里研究生、博士生課題組的那種例會制。年前我們有幾個課題就還在網上開了一次例會,給學生的體驗都是不錯的。這樣他們研究的合作性、規范性,靠這種方式也得到了一些保障。以上是我們在實際做一個課題的時候,我們要學生都要完成的一些工作環節。實際上不是僅僅出于熱情,熱情過來之后還有理性作為基礎與要求。
WLF:我特別想問一下的是創客教育的實施的過程當中,有沒有碰到一些問題或者是困難的?
吳照:比方說怎么平衡各個學科?總體來說,我們感覺到創客教育應該還是比較受到孩子、家長歡迎的。但是具體的有一些問題,比方說創客教育它可持續發展的模式,從教學內容到教學的實施,我們怎么能夠與時俱進?這也是問題。
比方說3D,我們學校已經開了7年了。開設之初的時候,可能更多的就是學生設計,做一些小東西,學生感覺到很開心了。但是現在我們怎么能夠利用3D為我們的科創教育服務的問題。比方說我們學生有一些設想、有一些想法、有些設計是不是3D能夠實現從設想到產品的過程,因為這個我們原來簡單的東西容易了,真正基于真實問題解決的有一些,可能對我們來說這也是一個挑戰的問題。
還有一個就是學生,他的學習應該是終身的,怎么讓他烙下終身的印記,尤其是對我們這樣一個理科見長的學校。因為一直以來,社會上都說格致是理科見長,或者叫科學教育見長的學校。學生能夠持續地參加各種各樣的活動,而不僅僅為了得一個獎。我得一個獎之后,馬上就啥都不干了,我們覺得這不應該的。應該怎么來激發,我們覺得這個也很重要好。因為取得成績不是最終的目標,我們希望通過我們這樣的幾年高中生活,開展這樣的活動以后,首先,他有一個興趣,我就不說了。最主要是他能夠有毅力、有恒心,等于是一個長跑,人生成長的過程是一個長跑,我們也希望在這個方面有所發展。
WLF:好,我來問一下,創客空間的建設方案有哪些提議?吳校長,其實我們也知道,格致中學的確在這個方面發展的可以說是行業當中的老大哥,非常有經驗。
吳照:不能這樣說,我們還在路上,一切都在路上。
WLF:我們特別想了解到的,是不是也可以給我們分享一下,在創客空間的建設方案上面有些什么樣的建議。
吳照:雖然我們也建了創客空間,剛才我們顧博士也介紹了,但實際上我們覺得做的遠遠不夠,永無止境的。你如果叫我談建議,第一個,學校的創客空間的建設應該有自己學校的特色,每個學校肯定有自己的特色,他要有自己的建設理念。我為什么這樣說呢?因為現在有很多企業做這個,我不知道我說的對不對,我感覺有些企業做這個他是做生意的感覺。他生產了一些標準化的學校創客空間方案,但這個方案你如果仔細去研究,基本上是大同小異、千人一面的,他沒有考慮學校的特色。我們學校可能也要借助外力,但是借助外力你要結合學校的實際情況。學校的創客空間建設你要充分地思考理念,突出學校自己的創客教育特色。如果所有的學校都引進標準的企業版,我覺得這個好像對教育多樣化的發展肯定是不利的,所以一個建議就是結合自己學校的特色。我們學校能做什么?比方說我們能做什么我們才引進。我們的師資力量夠嗎?我們借助的外力能不能達到這樣一個學校的特色?
第二個,學校的創客空間一定要在教學中使用,而不是專門用來參觀的。我為什么講這個?因為有些學校確實有一些現象,高大上的東西非常多,如果你去參觀,手摸一摸好像全是灰,都放得非常的規整。你到我們學校有些實驗室去看,亂七八糟的,我覺得越亂越好。
我給你舉個例子,就是當時中國大陸為什么第一家Fablab創新實驗室放在格致,他考察了好多學校,我們原來叫勞技中心,類似科創中心,進去之后那叫一個亂,但是專家就是專家,他亂中發現你確實有些東西正在進行中,有些已經完成的,有一些還在剛開始的,他看得很清楚的,所以我們講就真正使它用,用壞了不要緊。我對老師說,東西來了用不要緊,你不用浪費了,折舊了。
還有一個你管理的方式要創新,因為傳統的實驗室跟創新的實驗室有所不同,傳統的實驗室里面做實驗比如化學實驗室要求很嚴的,特別危險化學品的管制,這個都是要求很高的。但是創新實驗室要大膽地開放給學生,當然要在保證安全的情況下。
你比方說切割機,我們引進的是Fablab的切割機,第一防塵的,因為它切割的過程中要產生危害,還有一個也防止學生不小心誤操作。在首先保證安全的基礎上,使得學生有歸屬感,那么配套的設施,這個對學生要全天候開放的,我們覺得創客空間隨時隨處學生都能夠使用的。
WLF:在這里的話,我想借著這個機會,請您再跟我們來介紹一下創客教育的未來的展望和規劃。
吳照:我們覺得還是從幾個方面,一個我覺得理念方面還是得不斷地更新,要跟上時代發展或者創客教育或者科創教育發展的步伐。我還是講你不能是空談,我們格致“格物致知”,傳承格致精神。我們格物致知的精髓是什么呢?就是探究萬事萬物獲求真知,所以第一個學它的精神。格物致知對創客教育的作用,我覺得不止于應用,應該是要用科學的態度,剛剛我們顧博士也說了,我們當然需要應用,但是又不止于應用。
第二個,“求實求是”剛剛也說了,我們查重率控制的很低,說明你初步做到了求實求是。我覺得創客作品還應該可再現,不是說我做好了就擺在那里了,可以復制。
第三個,現在講的工科到新工科,我看很多高校都發布了他們的新工科,像我們黃浦區有一所高中,叫儲能中學,是我們教育集團的一所學校,與上海理工大學合作的,它叫上海理工大學附屬儲能中學,他們要打造新工科的教育。我們教育集團還有所學校原來叫浦光中學,現在它叫上海市同濟黃浦設計創意中學,可能更多的也是創客類的高中。
還有一個就是提升創客教育的品質,為什么?因為科學它應該不是冷冰冰的,它是為人服務的,所以要加上它的人文情懷的一些東西。剛剛我們顧老師舉的例子,狗狗問題,我記得他還講了一個例子,那個叫微波爐,你說說看。
顧偉軍:對,有一個學生他暑假家里沒人管,他爸媽弄好菜了,他就微波爐熱,他就覺得熱出來怎么那么難吃?他老是覺得這很難吃。
他覺得是不是微波爐里面缺了什么,他分析下來就是缺少加濕的環節,他就在微波爐里面加了一個加濕的裝置在里面,這樣既提高了熱效率,因為蒸汽也可以加熱,又可以保證食物的鮮度。這個課題從傳熱散熱,包括管道的設計,他都查了相關的資料,也把這個實物做出來了,很多學生精彩的idea就是這么來的。
WLF:來源于生活。
吳照:我們覺得有人文情懷,我們原來一個同學也是這樣做的,他是給養老院的老人拍照,拍照的過程中,他發現老人痛風的比較多,他就研究添加什么東西在里面可以減少痛風。他從關心人的角度來切入的,我們覺得應該是這樣的。這是理念方面,從模式方面我還是請顧博來講一講。
顧偉軍:從模式上來說,我覺得現在我們需要解決一些問題,我們覺得在選題上,其實創客和其他真正搞科學還有所差別。我們選題上一定要精準的、可以操作,突出創客的精神畢竟是創造為主,一定要做出一個實物出來。如果太過于虛擬的或者說仿真類的東西,我們還是建議學生要少一些,以實物的呈現為多。
在實踐當中,師生角色和定位的一些轉換,未來我們把這個空間到底打造成什么樣,老師最終在這個過程當中是怎么樣的方式來呈現,甚至未來AI技術普及了,在創客教育上是不是老師局部功能會被AI替帶?我們都在思考這些問題。怎么樣最大激發創客的一個自主研究性探討的比較多,也是一個很重要的方面。指導模式肯定是要多元化的,線上線下這種混合式的指導方式也是我們學校重點關注的問題。
最后對于評價模式,我們也是希望能不能達到一些量化的考察,目前可能是做等級的考察或者評定,能不能更精準的把脈到學生創科的素養,他的未來從事科學研究的潛能到底怎么樣,也是涵蓋在我校宏觀的規劃里面。
吳照:像環境方面我們希望說像硬件和實體資源新一輪的升級,這個可能我們也在進一步的設想之中,包括一些軟件、一些數據庫的建設,包括一些案例,我們積累的一些案例,我們現在分析得還比較少,怎么分析這個案例?為什么成功,它成功在哪里?這個案例哪些地方有一些小瑕疵,它為什么出現了這種情況?我覺得你有大量的數據之后不分析也不行,我們后期也要開展這方面的工作,以及你平臺使用效率的問題,我們也打造了那么多平臺,那么多實驗室,有的實驗室效率高,有的實驗室效率低,但是我們也要分析。可能跟學生的興趣也有關系的,包括剛剛也講了,家校還有社會的結合,我覺得這就是剛才講的呼吁,光靠我們學校是不行的,家長也要支持。
我覺得還有一個環境是什么呢?學生要有時間去搞。像上海市的老牌重點高中,像包括四校,包括我們這樣的所謂八大金剛,我們也呼吁家長不要總是看高考,當然高考重要,它是一個敲門磚,很重要。但是如果僅僅看高考,導致各個學校壓力都很大。學校壓力大了,老師就壓力大,壓力大了,學生做題目就做多了,然后創客的時間就少了。我們覺得從環境方面我們也要進一步地引導家長。因為家長也發現自己孩子發生變化了,不是原來死做題目了,我覺得這才是好事情。包括課程,剛才講的像新工科課程,我們也在學習大學的這些經驗,引進這樣的課程。
包括師資方面,我們現在準備要成立創客名師工作室。你看創客教師項目化培養方面,我們現在的培養可能還不是很系統的,那么能不能思考這樣的一個問題?包括校外導師。校外我們現在借助更多的,可能一部分是我們的校友資源,因為我想每個學校都有校友,校友對學校都是很有感情的,對師資方面我們還要進一步的強化。沒辦法,為什么?因為高校培養目前來看,它不可能都是有科學老師培養的,因此跨學科的老師還是比較少的,這個可能是未來我們要進一步思考的問題。






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