冯丹沁
在江苏省天一中学,有着许多兴趣趋同、学习意愿强烈的科技爱好者,学校将他们按学术领域的不同组建成13个科技社团,统称“天一科学院”。学校参照兰祖利丰富教育模式的三类活动,因地制宜地规划了“三类丰富教学课程”,为这些科技社团的组建、相关学术领域的基础培训、基于真实问题的各类挑战性项目研究搭建平台、创造条件。
一、激发兴趣,组建科技社团群
让学生直面各类新概念、新课题,内容包括各类参观、实地走访、书籍阅读、网络活动、专家讲座、成果展示等活动,激发学生对某个或几个科技领域的兴趣,为组建科技社团群服务。其中最具特色的有:
一年一度的科技节。科技节在我校成功举办了21届,已成为各学科组、各科技社团展示成果、凝聚学术团队的大舞台。科技活动项目数超90个,参与师生人数超4000人次,获奖人次超800人。活动还邀请高校教授、企业工程师来开设科技名人课堂,邀请大学生科技社团来校技术交流。每次科技节一般能收到200份创新方案,其中有价值的获奖方案均会落实后期项目孵化。
一年一度的科技夏令营。夏令营举办了两届,已成为各科技社团优秀会员学术成果展示与评定、表彰与奖励、会员招募的盛宴。一月一次的指导、优秀科技社团获奖证书、社团自主活动公共奖金的颁发、精彩的科学素养培训讲座、自主研究活动项目的选择、天一院士与天一工程师的评选、优秀会员代表的发言、13个科技社团的学术荣誉奖证书与纪念金银奖牌的颁发、还有喜气洋洋的闭营仪式、国际一流高新企业的走访考察与聆听体验,学生们尽情享受着全新的科技人文大餐。
二、培育基础力,为学生发展奠基
着力培养学生五个方面的技能与素质:一是认知和情感技能,二是意志力,三是学习技能,四是使用高层次的资料查找、引用方法与开展研究的技能,最后是书面、口头和直观形式的沟通技能等。其中最具校本性的有:
学术基础培训课程。“天一科学院”包含工程研究院、信息研究院、模型研究院、物理研究院、生物研究院、化学实验研究院、智能研究院、3W网络工作室、视频研究院、电子研究院、天文社、矿石爱好者协会、魔方社等13个分院。每一个分院(即科技社团)均配有一个创新实验室作为活动基地,每一个科技社团活动基地就是一个学术研究领域,既可以面向全体学生定时或预约开放,也可以开展相应科技社团的系列活动、专业性校本选修课、学术性课题研究活动等。每个进入创新实验室活动的学生必须通过基本的社团基础培训(校本选修课),领取自主活动合格证书后才能自选项目学习。
技术整合课程。学校在高一高二试点进行每周2节课连排的“通用技术+信息技术+研究性学习”一体化课程整合。试点的核心内容,就是通过对原有教学内容适当的压缩、重构、重组,梳理出“设计图样与模型制作”“信息获取与加工”“设计一般过程”“信息集成与网站开发”“结构与设计”“系统、流程与控制”六大核心内容进行更新与拓展,并渗透部分研究性学习课程内容,构建重基础、多样化、综合性、选择性的技术课程结构,倡导分组式学习的课堂组织形式和项目式任务驱动的教学方法。
具体做法就是以现有教材为基础,积极探索和创新开发基于“6+5+N项目”的任务驱动教学方式。这里的“6”是指每个学生必须参加的,为六大核心内容配套的研究活动项目;“5”是指五个新技术选学项目,学生可根据自身兴趣及职业取向选定;“N”是指学生自主发现问题、自行申报的许多个性化研究项目。基于必修课堂的新技术选修课程,让学生粗略了解新技术领域的项目研究,培养学生学术研究的兴趣,为后续个性化的挑战性项目研究打基础。目前成功开设的有趣味电子技术(电子类工程作品)、智能机器人技术、CAD数控技术、图形图像设计技术、微电影技术,均是基于生活中工程类真实问题的研究与解决。
三、提升创造力,为学生展翅搭台
学生要像真正的专业人员那样去实实在在地解决生活中存在的问题,主要面向部分优秀会员。其中最具挑战性的有两大项目。
E学习自主研究项目。在E学习自主研究平台上,有三类不同层级的、基于真实问题研究的挑战性项目,前两类均由各科技社团老师联合社会力量共同开发。第一类是数百个已解决问题的项目库,含尽可能多的解决问题参考资料,供学生选择模仿并进行革新创新。如东南大学大学生挑战杯得奖项目篮球运动娱乐器,内容涉及电子、机械、编程、单片机技术等。第二类是近百个老师有能力指导但未提供解决方案的项目题库,只有研究方向,需要学生从零开始,收集资料→明确科学问题→明确项目研究课题→建立和使用模型→设计和实施调查研究→分析和解释数据→利用数学和计算思维→建构科学的解释→设计项目解决方案→基于事实的讨论→获取、评估和交流信息→最终不断优化并实施解决方案。如校园微风力发电系统、校园科技景点、校园太阳能洗手池等。第三类则完全由学生自主发现问题,并通过E项目管理平台实施,内容含项目征集、项目申报(通过能力测试帮助建立学生档案、帮助学生选择最佳研究项目)、项目审批(可行性论证)、项目研究过程提交(通过丰富个性化数据库、帮助学生根据模板来设计项目、形成学生全方位才能档案)、项目成果评比与奖励、资源支撑系统等板块。
中外科技合作交流项目。《低成本垂直轴风力发电机研制》项目,是我校与英国斯伯丁文法学校、康明斯公司联合完成的。两年中双方同步组建电子、机械、商业三个学生研究小组,通过专题网站合作研究,成果共享,共同经历了一个科技项目从零起点、资料收集、项目分析论证、项目设计到项目开发、零部件采购及创作、半产品集中于天一中学联合组装、调试的系列研究过程。“月球陨石坑研究”、“陨石坑模拟实验与形制研究”、多国天文合作“月地测距”三个项目,是我校与英国瑞德克里夫中学联合开发的,两校师生三度互访进行项目研究和交流活动,在特殊的学科领域,学生通过跨国交流和跨学科研究提升了国际视野、综合研究能力,并合作撰写了学术论文发表在国际教育期刊上。
(作者单位:江苏省天一中学)