创新教育重在解放天性激发热情

近几年,发现上亿年前的生物遗迹,不再是科学家的“专利”:2022年夏,南昌市东湖区豫章小学的一名学生在野外观鸟时在路边石堆中发现了“拓印”于石块上的植物化石。无独有偶,2021年济南一位10岁小学生在野外游玩发现大面积古生物化石;广东一位初三毕业生在一片工地里发现恐龙足迹。这些发现,均被古生物相关专家予以证实。

善于发现,需要一双慧眼;善于创造,需要创新素养。寻前人所未寻,创前人所未创,创新素养关系着能否自主培养好中国式现代化建设、高质量发展所需的拔尖创新人才,也是检验素质教育成果的试金石。那么,有效激发青年学生创造性的教育究竟有哪些“新的可能”?记者进行了采访。

一天下午,南昌市朝阳小学的STEAM空间,上演着“摩拳擦掌”和“绞尽脑汁”的一幕科技辅导员组织学生在上创意编程课。不一会儿,有的学生做出了一个看家机器人,有的学生搭出了一个推磨机器人,还有的学生拼装出足球机器人。拼装结束后,一场“机器人球赛”哨音吹响,学生不时调整着机器人的位置和速度,“赛场上”欢呼声一片,加油声不断。

在这个STEAM空间,不仅配置了多台自主式机器人套件、3D打印设备,帮助学生了解基础人工智能的编程,还提供了光、热、声、电、磁这几类别具一格的“玩具”。孩子们在光的天空和各种“镜子”一起玩;在热的空间和会变化的“颜色”一起玩;在声音的世界和各种“鸟儿”一起玩;在电的海洋和“手摇发电机”一起玩;在磁的场域和神奇的“磁铁”一起玩他们可以充分调动感官,玩出“与众不同”。

全新的探索式学习也体现在日常教学中。在朝阳小学的VR创新体验课堂,一群戴着VR眼镜的孩子们正手舞足蹈,时不时发出阵阵尖叫声和欢笑声。此刻,孩子们正在通过VR技术探索神奇的恐龙世界。南昌市西湖区打造的VR创新体验课堂以教学软件为核心,附以3D展示设备,提供具备虚拟现实教学、答题互动等功能的创新教室,配备了根据大纲分布的3D视频和课件资源,覆盖小学、初中以及高中数理化生地等学科。

“VR教学完全不拘泥于教科书上那一段段的概念描述,解放了学生们的双眼、嘴巴、手和思维,可以让学生探索不同的世界,实现传统课堂无法实现的学习体验。”朝阳小学教务处主任何晶表示,借助VR教学,学生可以获得高质量的教育“可视化”体验,从而轻松理解复杂的概念、理论,更快消化难懂的知识点。“对学生而言,有的时候一段视频或一次体验,胜过千言万语。”

如何激发学生的创新意识?相比何晶对学生自由探索的重视,云南省会泽县茚旺中学教师赵庆准更注重科学思维和探索过程。

“平地秋千未起,踏板一尺离地;送行二步与人齐,五尺人高曾记;仕女佳人争蹴,终朝笑语欢嬉;良工高士素好奇,算出索长有几?”在讲授“勾股定理”一课时,赵庆准设计了这样一道探究思考题。“大家看看这段文字讲了什么?有一秋千,静止时,踏板离地1尺,将它往前推送10尺,秋千的踏板就和人一样高,这个人的身高为5尺,如果这时秋千的绳索拉得很直,试问它有多长?”

“这道题取材自数学家程大位所著的《算法统宗》,用一首通俗易懂的古诗作为典例,旨在提高学生学习兴趣,感受古人发现和提出数学问题、分析和解决数学问题的过程,体会数学知识与实际生活的密切联系,开阔学生的数学视野。”赵庆准表示。

“科学的概念、定理等都是前人定义、归纳的,要培养创新思维,首先要重视探索发现的过程。”赵庆准分析,日常教学中教师应抓住学生好奇心强、求知欲高等心理特征,重视归纳、演绎推理思维方法,设置科学问题情境,把学生引入一种与问题有关的情境过程,激发学生进一步探索研究的热情。

张兴逸是北京八中大兴分校高三年级的一名学生,在生活中,他发现独居老年人越来越多,缺少互动陪伴。拥有一些编程基础的他便想发明一台可以陪老人下棋的智能机器人,通过人机交互,缓解他们独自在家的苦闷。

然而,万事开头难,在确立了研究方向,他很快遇到了难题机器是三维的,棋盘是二维的,怎么解决编程问题?怎样才能让机械臂灵活起来?在学校社团辅导老师刘维维的帮助下,他反复思考、不断探索,最终完成了将视觉处理系统、算法系统、动作执行机构三大部分有机结合的设计构想。

“在设计过程中,我通过查阅网络平台,搜索相关的文献资料,明确任务中心和疑难点,了解了机械臂的主要结构与各部件对应功能,以及在制作博弈算法处理系统时会遇到的困难。通过网上查询相关机械臂论文、实际考察、制作实物、编程并不断调试,最终完成这件作品。一次次发现问题、探究学习、攻克难题,不仅自己的处事能力提高了,对科技也产生了更浓厚的兴趣。”张兴逸说。

据刘维维介绍,近年来,在大兴区“远航计划”推动下,北京八中大兴分校不仅设有人工智能、金鹏创新、航模、生物组培等专项科技社团,每年还会举办校园科技节活动,并积极组织社团学生参加国家级、市区级的科技竞赛。

“经过这次车内酒驾识别系统的研究发明,我学习到了更多的专业知识,并能加以运用。虽然在此过程中,经验尚不丰富的我总是难以发现方案中的漏洞,比如车内他人饮酒会不会导致酒精传感器检测出现偏差等。但是在反复的检查和实践中,我考虑问题更加全面、系统,也更体会到科技创新中严谨的重要性。”上海市卢湾中学八1班的学生陈冠佑说。他设计的“一种车辆安全装置酒驾识别系统”在第37届上海市青少年科技创新大赛中获得了二等奖。

“人人有课题、人人会研究”,作为黄浦区创新教育标杆培育校,学校在六七年级每周的科创课中全面普及创新探究的基本方法,鼓励学生撰写课题研究报告。在科创课的基础上,学校广泛发动对课题研究有兴趣有特长的学生进入学校创新课题社团,在课题指导老师和专家的引领下,进一步深入课题探究,发掘、推荐其中优秀的课题申报参赛。

“科技创新教育要依托课程,借助社团活动的空间和平台,融合科学、数学、物理、化学、艺术等学科知识,才能生根发芽,才能开拓学生的想象力、创造力,提高学生解决问题的能力。”刘维维说。

“创新是很综合的素养,绝不是某一个方面有特殊天赋所能定义的。如果我们的课程不够多样化、教学管理和学制不够灵活,显然会限制学生的发展,但个性化的培养环境到底个性化到什么程度,这个问题不少国家都在探索,到现在也难说有了很成功的模式。”中国教育科学院教育体制机制改革研究所所长、研究员王烽分析。

四川省广安市广安区东方小学学生在科技创新教育活动中心与电脑博弈。张国盛摄/光明图片

王烽认为,无论是选课走班、个性化作业,还是各种兴趣社团、小组,以上探索都是非常有价值的,但他们面临的共同问题就是“升学魔咒”。“不管有多少探索,最终还是看在激烈的升学竞争中能否出类拔萃,换个说法就是,应试教育绑架,让这些试验落地艰难。”王烽说。

王烽表示,考试招生制度改革一直尝试为有学科特长和创新潜能的孩子留出通道,但实行起来非常困难,主要原因还是与通行的总分录取模式有关。“在高考总分之外,其他标准的使用是非常敏感和谨慎的。当把初步甄选的权力交给地方或学校的时。

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