創新實驗室：中學創新教育的實驗平臺

何年

近年來，上海市教育主管部門推動創新教育，在100多所中學開設了創新實驗室，學校不僅有物理、化學實驗室，還有音樂實驗室、自動控制實驗室、機器人實驗室、能源實驗室、化工技術實驗室、生物技術實驗室、數學實驗室和靜模工作室、頭腦奧林匹克活動室等。創新實驗室里的教學，形成了創新教育的模式。

實驗室里的音樂課

從2010年開始，向明中學圍繞“素質教育”以及“創新思維”的培養主旨，在校內推行“激情課堂，創新教育”行動。該校的原創音樂實驗室，以音樂為核心，讓學生在學習歌曲創編的過程中使用數字技術，從而開闊思維，并學習現代音樂制作流程。教學時，從歌曲寫作入手，過程中融入音樂理論、音樂欣賞、鍵盤彈奏等基礎知識，并結合電腦音樂制作技術，如：MIDI、打譜、制作、錄音等內容，讓學生通過自主創作編曲，提高學習音樂的積極性，拓展音樂知識面，激發創造性思維。

在音樂實驗室中，教師把設備交給學生，培養學生的創新能力。原創音樂實驗室具有音樂欣賞、電子琴彈奏訓練、音樂創作、歌曲錄音及合成、即時反映教學情況的五大功能。在此功能的基礎上，音樂教研組的教師設計了一門全新的校本課程——歌曲創作。因為歌曲寫作是一個完全從“無”到“有”的創新過程，他們認為有4個步驟：歌詞創作——主旋律創作——伴奏音樂創作——錄音制作。這4個步驟由易到難、由簡至繁，步步遞進，有利于學生創新思維和能力的培養，如歌詞的字句、主旋律的音符、伴奏的和聲配置，以至學生對演唱的整體把握，都可以把思維瞬間閃爍的創意記錄下來，整個過程能使學生的音樂創作能力不斷得到強化訓練。

這樣，原創音樂實驗室就形成了兩大特色：音樂審美與音樂實踐相結合。學生在學習歌曲創作的實踐過程中接受音樂的審美教育，從而激發情感，開拓想象空間，發展音樂創造力和培養音樂實踐能力；在實踐中將音樂理論學習和基本技能訓練結合，在音樂理論學習的同時，立足于學生音樂實踐能力的培養和技能，反過來在技能訓練和音樂實踐中又促進了音樂理論的學習，并使知識轉化為技能。

實驗性的教學，也采用了實驗性的考核與評價方法：重視學生的自評，考核內容注重學生的創新精神和實踐能力的發展。每學期考核1次，每學年考核2次。考核不以試卷的形式出現，而是綜合學生平時的課堂情況以及最終完成的創作作品加以評價。考核與評價的權利也不完全屬于教師個人，而是將每個學生的作品展示、共享、交流，由學生自主評價，達到相互促進、相互學習的效果。

學校整體辦成創新實驗室

上海市從2010年陸續推出各類創新教育實驗室以來，在不同的學校，創新的方向和重點各有不同。上海市七寶中學把學校整體變成了一座“創新生態實驗室”。

七寶中學原本并不“搶眼”。但是近年來關于這所孕育于江南古鎮的歷史名校的各種報道漸漸多起來：無論是才華橫溢的哈佛女孩，還是被牛津大學和麻省理工學院同時錄取而苦于選擇的數學女生，抑或是手繪綠色世博出行地圖而廣受社會好評的“地理怪才”，再有是從小癡迷于青銅器的北大考古小才子……從七寶中學走出來的學生，用他們在不同領域的出色表現，引起社會各界的極大關注，人們對他們的母校也產生了濃厚的興趣。七寶中學用什么方法為這些孩子鋪設了成功之路？該校尊重師生個性發展，以“全面發展，人文見長”為辦學理念，以“平民本色，精英氣質”為育人目標，形成了“以德育為核心，科技與人文相結合，身心智協調發展”的育人模式，對文理科班分別進行了“文化與人生”“智慧與創造”系列課程設計。對所有學生，開展多種多樣的創新活動，用新理念、新體驗（多樣的競賽與社團）促進學生個性化發展

每年10月，學校舉辦教育集團內及全區學校的“七中杯”科技競賽，主要針對初中生進行。這項賽事旨在檢驗科技基礎教育的結果，并為優秀學生能夠在七寶中學科技教育體系中持續進行科學研究提供機會。針對高中學生的科技競賽，參照“上海市明日科技之星”的要求，舉辦本校的“明日科技之星”評選。

在學校組織的一次“幫盲童做一天事”的社會公益活動中，學生志愿者們到位于虹橋路的上海市盲童學校進行慰問。有同學發現，盲人倒水通常是靠耳朵來分辨聲音的不同從而估測水位；倒熱水時，用手指感受熱氣的密集程度或溫度來估測水位，常常是手被燙到了才停。同學主動幫他們倒水，“你們明天還會來幫我們倒水嗎？”一位盲童的話深深刺痛了大家。志愿者服務隊的同學們決心要制作一款方便盲人倒水的水杯，可以代替他們天天為盲童倒水。通過上網檢索，同學們了解到：特殊人群倒熱水時使水不會溢出的提示杯有觸摸式和報警式兩種，但它們都有延遲效應，從水位到達指定報警位置到發出報警信號，其間會有較短的時間間隔，水流過快，容易導致水溢出。有的水杯容易滋生細菌，有害健康。于是，他們決定要發明一種方便、準確、清潔的液位提醒杯。

經過資料查詢和研討之后，同學們確定了一種較為可行的方法。以連通器的形式，將杯柄制成中空，與杯容相導通；柄內安裝有機玻璃細導管，導管內為細長形電路板，并聯連接4個干簧管開關；導管由1個環形浮子環抱，內置永久磁鐵。當杯中液位上升，托起浮子，達到一定高度時，磁鐵將干簧管的簧片觸點磁化，從而接通電路，發光二極管通電，使得在4種不同的水位情況下有不同顏色的光電警示，用以提醒視力相對健全的弱視者關注當前的水位情況；當水位達到最高處的干簧管時，除了光電提醒之外，還會有語音或音樂提醒，警示水將滿，用來提醒盲人停止加水。

同學們將完成的水杯帶到盲童學校和敬老院，經過講解，盲童與老人們都親手試用了液位提醒杯，實踐證明它能夠出色地完成任務。盲童學校的學生說：“使用前還有點擔心，但是嘗試之后發現擔心是多余的。這個杯子及時提醒了我，水沒有絲毫溢出。”“發出提醒后停止放水，發現實際水位離杯滿尚有兩三厘米的距離，十分保險。”敬老院的一位老人說：“杯柄里的亮燈提醒很好，我就不用費勁看杯子里面了，而且即使倒水的時候分心了也會有聲音提醒，很方便。”

同學們的創新意圖是為了幫助他人、服務他人，出于強烈的人文關懷和道德情懷，也彰顯了科技以人為本的新時代精神。以德育引領創新，既培養創造性思維和能力，也促進學生人文精神的提升。

重點課題推動創新教育

《基于課程的中小學創新實驗室建設行動研究》是上海市重點科研課題。上海市黃浦區教育局局長姚曉紅表示：“我們在學校建設各種類型的創新實驗室，提供方便學生參與體驗和學習。我們希望與創新實驗室相伴而生的一批具有探究性、選擇性的優質校本課程，從培養學生的創新興趣和實踐能力入手，通過更加開放、靈活的教學，拓展學生的知識范疇和能力空間。”“黑板上看實驗”“作業本上做實驗”這種尷尬教學模式，在上海各學校正在淡出。到2015年底，上海已陸續建成100多個具備相當水準的中學實驗室，成為創新教育的有力支撐。

上海市市西中學，“開關的控制與電路設計”課堂就在新建的“自動控制實驗室”里，同學們利用這里的設備，試著設計電路……校長顧正卿說，實驗室為培養學生的動手實踐能力和創新意識提供了基地。

中學實驗室，最早是為物理、化學、生物等學科而設，是一種教學輔助手段，基本屬于“驗證型”——用直觀的實驗來驗證課堂上講授的抽象知識。進入新世紀以來，配合上海“二期課改”理念和基礎型、拓展型、研究型三類課程的設置，電腦、機器人、無菌接種技術等“探索型”實驗室出現在滬上中學，為學生自主學習、拓展興趣愛好創造了條件，不少學校也因此發展出特色教學內容。而今，與培養學生創新意識、開發創新潛質的教育理念相適應，實驗室再次轉型升級為開發型實驗室。

據統計，目前上海市各中學實驗室，涉及生命科學、物理、化學、工程技術、機器人制作、地理、金融和音樂等眾多學科。實驗室從教學驗證型到辦學特色探索型再到創新潛質開發型，從一個側面反映了上海基礎教育理念與方法的進步。上海中學、復旦附中等聚焦學生的志趣養成，創造各種實驗條件，不僅配備良好儀器設備，更倡導同學提出探究性課題，營造良好的科研氛圍，幫他們在實驗探索中學會質疑、學會選擇、學會堅持、學會合作。上海中學何星儒等同學的“金魚視網膜自身修復”，原野、劉文輝、史天澤、陳文樸等同學的“大豆耐鹽基因的預測與篩選”等一批創新成果，由此孕育而成。

有專家總結說，滬上中學的這些實驗室，有著“新、特、實、擴”四大特點。

“新”，是指瞄準科技前沿。同濟一附中的“低碳創新平臺”、上理工附中的“機器人創新實驗室”，都是指向“未來科技”的。

“特”，是指講究獨特創意。上海財大附中的“金融實驗室”和向明中學的“原創音樂實驗室”，豐富了中學實驗活動的內涵，拓展了外延。金融理論和應用，如今已與信息科技、數學、工程學等緊密結合，上財大附中針對新的發展趨勢，選用能提供全球主要股票、外匯和期貨市場實時行情的資訊軟件系統，在實驗室同步展現真實市場的動態環境，讓學生身臨其境地學習、體驗和探索。向明中學“數字音樂制作實驗”，強調學生的高度參與互動和綜合能力培養。

“實”，是指注重動手實踐。格致中學提出“讓創新發生在每位師生身上”的愿景，他們的地理創新實驗室努力讓學生通過動手掌握“過程”、擁有“經歷”。嘉定二中更以“勿離手”命名物理實驗活動，可謂一語中的。

“擴”，則是指借助校外資源。上海眾多高校的科研和人文資源成為滬上中學創建新型實驗室的依托。徐匯中學與上海交通大學生命科學學院、晉元高中與同濟大學土木工程學院的合作都很成功；大團高中在上海市海洋局支持下，建成了全市第一個綜合性海洋科普教育基地。不少大學教授甚至院士，直接參與了中學實驗室的規劃設計。