对中学创新实验室的定位、发展策略与装备原则的思考

吴 强

对中学创新实验室的定位、发展策略与装备原则的思考

吴 强

自2010年起，为适应创新型人才培养的要求，探索创新教育的新模式，上海市教育委员会开始在全市选择部分高中学校进行“创新实验室”建设的试点工作。经过一年多的努力，在上百个申报项目中，经过多次筛选，有19所学校23个项目入选并出版专辑《创新实验室里的时代脉动—高中创新实验室案例撷英》。这无疑是为创新人才培养机制提供了一种有价值的途径，对指导学校以创新实验室为平台培养创新人才有着非常重要的意义，同时对教育技术装备工作提出了新的挑战。我校的“嵌入式系统实验室”入选了该专辑。回顾整个实验室的实施过程，有以下几点值得我们思考。

一、关于中学创新实验室的定位

在所接触到的一些创新实验室案例中，有的把传统的基于学科验证性实验的实验室通过作一些改变即称之为“创新实验室”，有的将一幢多功能的楼称之为“创新实验室”，有的甚至于称整个校园是“创新实验室”，这里涉及一个定位问题。

1.认清“创新”的本质，明确创新实验室培养目标

“创新是人类特有的活动，是在意识支配下进行的创造性活动，在人类社会之外，其他动植物只是进化、演化，而不是创新。”

“创新是突破性的实践活动，它不是一般的重复劳动，更不是对原有内容的简单修补，而必须是突破性的发展、根本性的变革、综合性的创造。创新是继承中的升华。继承是创新的必要。”

“创新是有规律的实践活动，它以扎实的专业知识为基础，以艰苦卓绝的精神劳动为途径，以敏锐的观察力、丰富的想象力、深刻的洞察力为导向，反映符合事物发展要求的基本规律，是一种有规律的实践活动。”

综上所述，创新是人类特有的、突破性的、有规律的实践活动。站在中学教育的角度上看，中学的创新教育应以培养学生的创新素养和创新能力为目标，即“以人为本”，是为学生未来发展而进行的超前教育。因此，在中学创建创新实验室的宗旨便是为实现这个培养目标提供实验环境的保障。

2.正确理解创新实验室与基础学科实验室的关系

创新实验室与基础学科实验室是有着本质上的区别的，这个区别在于：从功能上看，前者是学生进行创新实践的场所，后者是学生进行基础实验的场所；从内容上看，前者侧重于探究性活动，后者偏向于验证性活动；从研究方法上看，前者具有不确定性，后者则相对稳定；从装备上看，前者会大量运用先进的仪器设备，而后者则使用传统的设备较多。由此可以看出，想把基础实验室升格为一个创新实验室，或由创新实验室统领基础实验室，都是有困难的。

这里并不排除少数技术实验室具有一定创新实验室的功能，如计算机实验室、电子实验室、陶艺实验室等，但它们的创新功能只是创新实验室的基础功能。例如，编写一个程序，它是一种创新实践活动，一般的计算机就可以完成，但是若要运行一个特定程序，它们就不具备所需要的功能了。

这可以归纳为实验室的单向性与广泛性，即基础学科实验室具有广泛性，而创新实验室则更具有单向性。

又例如，现行高中物理的DIS实验室，通过运用现代计算机与传感、控制技术，比过去的实验要来得更加准确与方便。但是，它只是运用了一些较先进的技术来完成基础的验证性实验，由于其精度及技术条件的限制，利用它来进行创新实践活动则显得力不从心。因此，它不是创新实验室概念范畴。诸如生物实验室、化学实验室等，也是如此(但有的学校的生物实验室配置的仪器设备甚至已经超过了专业研究机构，这类配置为学生进行创新实践活动提供了很好的条件)。

3.以功能为标识，为创新实验室命名较为恰当

当我们考察各式各样的实验室时，社会上它们现有的功能呈现出单向性，功能定位十分明确。如物理实验室、化学实验室、有机化学实验室、生物实验室、电子实验室、金工实验室、计算机实验室等，它们都是以功能来命名的。

又如，复旦大学遗传工程国家重点实验室，以遗传学和遗传工程学研究为基础，面向国家在生物技术领域的战略需求，积极开展能提高人民生活水平、促进国民经济持续发展的创新性研究工作。通过与医学、药学以及其他生命学科的合作，力争在生命科学的基础和应用方面做出具有重大理论价值或应用价值的原创性成果，为我国国民经济的可持续发展提供新理论、新技术、新材料和新产品，并通过高水平的研究工作培养出高层次的科研、管理人才。

复旦大学聚合物分子工程国家重点实验室，针对国民经济、国家安全和人民健康生活等方面的重大需求，瞄准相关高分子材料研究中的关键性问题，汇聚了一支多学科交叉的研究队伍，聚焦于“通用高分子的高性能化”“生物医用高分子的设计”“高分子相关的功能介孔材料”和“高分子多尺度制备科学与技术”等4个主要研究方向开展研究。

从中可以发现，实验室的命名以功能为依据更为贴切，因此，中学创新实验室的命名最好也以功能来命名。如金融创新实验室、嵌入式系统开发实验室、机器人技术创新实验室。

4.中学“创新实验室”以“室”为主，彰显功能性

既然我们把“创新实验室”定义为一个“室”，一个“实验室”，这也就决定了这个实验室只是由一个或多个功能相关的“室”组成的，这就是它的“边界约束”。

由此看来，有的学校把一幢包含各式各样的不同学科甚至不同内容的实验室、展示室等称之为“创新实验室”，有的甚至把整个校区的自然保护称之为“创新实验室”，这种组合不利于对创新实验室功能的划分，容易引起误解。因此，学校的创新实验室以“室”为主(一室或几室)较妥。

二、中学创新实验室建设完成后的策略分析

中学创新实验室的完成最大的成就在于提出了中学“创新实验室”的概念，提供了参考案件，提供了讨论思路，应该说是一个十分成功的创新之举。但是，更希望它能够可持续发展，最终成为创新人才培养的一个成功范例。

1.应基于国家战略，以培养本土化创新人才为目的，全面开展中学创新实验室建设

这种建设应以国家发展战略需要为根本目的，结合在国家发展战略层面下上海市的发展目标，培养本土化创新人才，满足中华民族创新发展的需要。

根据上海市当前与未来的发展方向，可以有意识地引导中学创新实验室培养金融、生物制药、汽车、集成电路芯片、航空航天等方面的创新人才。这将有利于上海市本土化的人才培养，也是为国家培养创新人才。

2.复制案例，引导中学有目的地为培养专门人才

从第一期创新实验室案例中选择部分案例进行复制，分区分片创建创新实验室，形成系统培养机制，培养创新人才。

3.统筹技术装备，实现创新人才培养的可持续性

以复制方式有目的地推广创新实验室，实现了技术装备的可控性，发挥教学技术装备的主渠道和统领作用，使创新实验室建设达到事半功倍的效果。

三、中学创新实验室技术装备的原则

1.明确目的

任何创新活动都有一定的目的，这个特性将会贯彻于整个创新过程。中学创新实验室面向的是中学生，而这个年龄段的学生在心理发展上是追求精确的，是敢于创新的；但是中学生进行创新活动的目的不是出于经济效益，而是培养创新意识与素养。因此，在技术装备上应结合培养目的进行统筹，有目的地装备合适的设备仪器等。这个目的就是：适应中学生创新需要和创新实践活动需要。

2.先进性

创新以求新为灵魂，具有明显的时代特征。创新实验室的技术装备，应反映时代先进技术与方法。通过运用先进的技术与方法，使学生的创新实践在一定程度上成为可能。

3.经济性

目前，国家投入的教育经费越来越多，为中学创新实验室建设提供了有力的支撑。创新实验室由于其特殊的功能属性，决定了所装备的技术设备必定是较为先进的。越是这样，越要注意经济上的控制。在满足学生创新实践需要的前提下，注重经济性。有的学校为创新实验室配置一些超越中学培养目标的“专、尖、深” 的甚至于超过大学、专业研究机构所配置的仪器设备，这种做法偏离了创新实验室的培养目标，有浪费之嫌。

四、中学创新实验室案例分析

案例：嵌入式系统实验室的定位与装备

1.定位

(1)目标与理念定位

基于环境的创新活动，决定了创新的质量。基于高技术环境下，学生创新活动带有高技术的特征和创新思维品质。而基于高技术的创新教育，我们从最基本的创新思维方式、最底层的技术、最基本的技能入手，体现出“一高一低”的基本理念。

着眼于未来社会对人才的需求，利用嵌入式系统平台创设一个基于高技术的环境，引导学生进行创新实践活动；在创新活动中引导学生专业方向；为大学输送更多的有思想、有能力、有专业志向并具备一定创新能力、掌握一定专业技术与技能的“定制式”杰出人才，为强盛国家的现代工业培养后备领军人才。

(2)功能定位

嵌入式系统实验室作为面向中学生的创新实验室，它有4个功能：

①培养基本的技术与技能；

②面向嵌入式系统及应用软件系统进行创新实践活动；

③基于嵌入式系统开发与应用实践的背景下，培养学生的创新实践能力。

(3)特色定位

①新颖、经济、实用。嵌入式系统实验室是许多大学的重要实验室，在中学尚少见。该实验室可以与电子实验室合并为综合实验室，减少成本和对空间的占用。由于开发所需要的计算机对配置要求不高，只要能够运行Windows操作系统即可；可以使用一些被淘汰的计算机，学校也喜欢。学生所用的实验器件为自主开发产品，成本低廉，经济实惠。

②创新教育与素质教育的有效结合。由于课程设置的挑战性、趣味性及采用任务驱动的教学方式，学生十创新能力的培养，使创新教育与素质教育的有效结合。

2.课程与内容

(1)课程名称

①单片机应用与开发(入门)：在高三年级开设，为必修Ⅰ类。

②机器人设计与制作：在高一、高二年级开设，为必修Ⅱ类。

(2)教学内容(见表1)

表1

(3)教学方法

均采用任务驱动方法组织教学。

(4)教材

由我校教师编著的校本教材《单片机应用与开发(入门)》，2010年5月由复旦大学出版社正式出版，全国统一书号：ISBN 978-309-07202-0，并于2010年9月起在我校2011级学生中使用。为配合教学，开发有配套的学生实验板“复旦大学附属中学2008 V1.0”。

3.技术装备

仪器设备配置清单见表2。

表2

吴强，本科，中教高级，副教授，上海市特级教师，教研组长。

复旦大学附属中学。

稿件来源：第二届城市教育装备合作与发展论坛征文优秀奖文章。