激發(fā)辦學(xué)“芯”動力

王振亞 李俊偉 劉祎霞 曾蓓

一個傍晚，長沙市周南梅溪湖中學(xué)初一女生李雨軒發(fā)現(xiàn)家里的電風(fēng)扇無論怎樣調(diào)檔，都滿足不了自己對舒適度的要求，便萌生了改造風(fēng)扇的念頭。一個學(xué)期后，由她主導(dǎo)創(chuàng)造的發(fā)明———空氣凈化型智能溫控風(fēng)扇“誕生”。這種風(fēng)扇能隨著溫度的高低主動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，還能有效過濾空氣中的PM2.5等多種雜質(zhì)，凈化空氣。

在剛剛結(jié)束的2018年第二屆中國（上海）國際發(fā)明創(chuàng)新展覽會上，周南梅溪湖中學(xué)選送包括空氣凈化型智能溫控風(fēng)扇在內(nèi)的4項學(xué)生作品參展，斬獲3項金獎、1項銀獎。

近年來，該校師生在各級各類科技創(chuàng)新活動中共獲得國際金、銀、銅獎15項，國家級獎28項，省級獎35項。科技創(chuàng)新教育成了該校叫得響的名片。

把創(chuàng)新基因貫穿辦學(xué)全過程

2014年9月，一所高標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)辦的完全中學(xué)———周南梅溪湖中學(xué)在風(fēng)景如畫的梅溪湖畔建成并投入使用。葉雙秋，一位擁有豐富教育經(jīng)歷與管理經(jīng)驗的教育人受命擔(dān)任該校校長。

這所承載著眾多期望的新學(xué)校究竟要打造什么樣的辦學(xué)特色？先后擔(dān)任麓山國際實驗學(xué)校副校長、長郡雙語實驗中學(xué)常務(wù)副校長兼湘郡未來實驗學(xué)校執(zhí)行校長的葉雙秋有過一番深入思索。

從地理位置上看，學(xué)校所在的梅溪湖國際新城素有“國家級綠色低碳示范新城”“長沙未來城市中心”之稱，是長沙市的智能科技中心和創(chuàng)新高地。從辦學(xué)模式上看，學(xué)校是長沙市第一所實行“多推一”辦學(xué)模式、第一所真正踐行小班化教學(xué)的學(xué)校。葉雙秋說：“這樣的地理位置與辦學(xué)模式，決定了我們必須把學(xué)校‘與生俱來的創(chuàng)新基因貫穿在辦學(xué)全過程。”

從互聯(lián)網(wǎng)、3D打印、虛擬現(xiàn)實到人工智能，科技深刻改變了人們的生活方式與生產(chǎn)方式，但中國科技“缺芯少魂”問題依然沒有得到根本解決。創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)一直是我國教育體系的短板，升學(xué)壓力導(dǎo)致許多學(xué)校盲目追求分?jǐn)?shù)，忽視了學(xué)生綜合素質(zhì)、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與發(fā)展。

“創(chuàng)新的關(guān)鍵在人才，人才的成長靠教育。培養(yǎng)青少年的探索、創(chuàng)新精神，提升青少年的綜合素質(zhì)，是時代賦予每一位教育工作者的重任。”葉雙秋說，經(jīng)過一番分析論證，決定將科技創(chuàng)新教育作為學(xué)校打造辦學(xué)特色的突破口。

謀定而后動，周南梅溪湖中學(xué)一連做了幾件開創(chuàng)性的大事。

有道是，專業(yè)的事必須交給專業(yè)的人去做。專業(yè)的輔導(dǎo)教師是做好科技創(chuàng)新教育的前提。學(xué)校做的第一件大事是，出臺優(yōu)惠政策引進(jìn)了一名科技創(chuàng)新方面的專業(yè)輔導(dǎo)教師。2015年，被譽(yù)為“學(xué)生科技創(chuàng)新領(lǐng)路人”的特級教師秦有才被周南梅溪湖中學(xué)惜才愛才引才的誠意打動，加盟該校。學(xué)校隨即成立“秦有才科技創(chuàng)新名師工作室”，并以此為基地建立了專兼職結(jié)合的輔導(dǎo)隊伍。

少年運(yùn)土？對！你沒聽錯。運(yùn)土、播種、澆水、施肥……這樣的農(nóng)業(yè)體驗在周南梅溪湖中學(xué)正成為學(xué)生們喜歡做的事。這得益于學(xué)校做成的第二件大事。通過從校外運(yùn)土，學(xué)校在天工館和聽梅樓之間連廊的頂上，開辟了一塊種植基地，美其名曰“生物科技種植園”，作為學(xué)生種植和創(chuàng)新實驗的樂土。

學(xué)校為名師建立工作室時有耳聞，可為學(xué)生創(chuàng)設(shè)工作室，你聽說過嗎？最厲害的還是第三件大事。為鼓勵學(xué)生不斷參與科技創(chuàng)新的積極性，學(xué)校專門成立以學(xué)生名字命名的科技工作室。2016年5月10日，長沙市周南梅溪湖中學(xué)“文加質(zhì)觀鳥護(hù)鳥工作室”正式掛牌成立。這是全國首個中學(xué)生工作室，當(dāng)時還不滿13歲的學(xué)生成了工作室的主人。其實，在工作室成立之前，文加質(zhì)就已是學(xué)校的觀鳥護(hù)鳥“專家”，擁有大量“粉絲”。工作室的成立吸引了更多志同道合的同學(xué)一起觀鳥護(hù)鳥。一年之后的同一天，學(xué)生工作室又“添新丁”———“溫馨科技創(chuàng)新工作室”掛牌成立。G1501班學(xué)生溫馨是長沙市有名的科技創(chuàng)新達(dá)人，剛滿18歲的她已在高中階段獲得了29項大大小小的科技創(chuàng)新獎，其中國際級4項、國家級5項、省級9項、市級11項。

“這兩個學(xué)生科技工作室的成立，是周南梅溪湖中學(xué)的創(chuàng)舉，既激勵了校園科技創(chuàng)新達(dá)人創(chuàng)新的積極性，又聚集了一批有相關(guān)興趣的學(xué)生，培養(yǎng)了更多學(xué)生的科學(xué)探究和創(chuàng)新意識。”葉雙秋說。

第四件大事是，投資了500多萬元建設(shè)了創(chuàng)客基地。葉雙秋介紹，學(xué)校的創(chuàng)客基地是長沙市首家中學(xué)生創(chuàng)客基地。這個設(shè)在天公館二樓的創(chuàng)客基地涵蓋3D打印室、機(jī)器人創(chuàng)新實驗室、數(shù)字探究實驗室、生物數(shù)碼互動實驗室、生物科技種植園、創(chuàng)客工作室等功能室，是學(xué)校開展科技創(chuàng)新活動的大本營。

“創(chuàng)新的核心是發(fā)現(xiàn)、保護(hù)、扶植、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。”葉雙秋說，以創(chuàng)客基地為龍頭，以學(xué)校科技創(chuàng)新名師工作室為依托，整合學(xué)校科技創(chuàng)新資源，將科技創(chuàng)新、機(jī)器人、網(wǎng)頁制作、模型比賽、科學(xué)影像、防震減災(zāi)、生物科技、觀鳥護(hù)鳥等各個方面的工作都納入科技創(chuàng)新輔導(dǎo)中來，形成了周南梅溪湖中學(xué)科技創(chuàng)新教育的獨立模式和特色。

讓課堂與創(chuàng)新“結(jié)緣”

如果說，課程是教育的主陣地，課堂是教育的主戰(zhàn)場，那么，周南梅溪湖中學(xué)的科技創(chuàng)新教育則是立足主陣地，聚焦主戰(zhàn)場。

在周南梅溪湖中學(xué)，課內(nèi)外、初高中學(xué)段完美結(jié)合的課程體系激活了學(xué)生的科技創(chuàng)新基因。

嚴(yán)格按照國家的規(guī)定，開設(shè)通用技術(shù)、研究性學(xué)習(xí)、信息技術(shù)等綜合實踐課程是每所中學(xué)的“規(guī)定動作”。在周南梅溪湖中學(xué)，這些課程不僅開足、開齊，還上得風(fēng)生水起。

教學(xué)內(nèi)容涵蓋修馬桶、做凳子、換燈泡等日常生活常用技術(shù)的通用技術(shù)課，是一門培養(yǎng)學(xué)生動手能力的課程。這門課程不僅培養(yǎng)了孩子們的動手能力，更培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新意識和參與科技創(chuàng)新的熱情。科任教師吳萬紫向記者講述了一個真實案例。不久前的一次課上，她布置了這樣一個作業(yè)———讓學(xué)生們觀察身邊的物品，自由發(fā)揮，設(shè)計一件功能更豐富的常見物品。一位學(xué)生設(shè)計了一款能將書本與文具自動分類擺放的智能課桌，“整個模型設(shè)計得非常完善”。這也讓吳萬紫忍不住感慨：“孩子們的創(chuàng)新意識和創(chuàng)造力真的很強(qiáng)，有時候只需要稍稍引導(dǎo)一下，就能得到驚喜的回應(yīng)。”

不久前，長沙市第三十五屆青少年科技創(chuàng)新大賽頒獎典禮舉行，高三學(xué)生溫馨被授予“長沙市優(yōu)秀青少年科技創(chuàng)新人才”稱號。一身校服，黑框眼鏡，白凈小巧……見到溫馨的第一眼根本無法將她與“科創(chuàng)達(dá)人”聯(lián)系在一起。“其實我就是比較喜歡觀察生活。”溫馨說，高一時，為完成研究性學(xué)習(xí)課題“以梅聚魂，同心筑夢”，她組織全班同學(xué)全力以赴，從此與發(fā)明創(chuàng)造“結(jié)緣”。

“研究性學(xué)習(xí)”是與“接受性學(xué)習(xí)”相對的一個概念，它強(qiáng)調(diào)教師不把現(xiàn)成結(jié)論告訴學(xué)生，而是指導(dǎo)學(xué)生自主地發(fā)現(xiàn)問題、探究問題、解決問題。根據(jù)國家課程設(shè)置的要求，研究性學(xué)習(xí)占14個學(xué)分。這是一門很重要的課程，也是一門十分考驗教師教學(xué)能力的課程。從2017年下半年開始，周南梅溪湖中學(xué)全面實施研究性學(xué)習(xí)教學(xué)工作，由秦有才全面擔(dān)綱主持教學(xué)。在秦有才的努力下，這門課程上得有聲有色。

課堂上，秦有才側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維能力，并鼓勵他們自主選題、自主研究。于是，學(xué)校周圍得天獨厚的山湖風(fēng)光成為了孩子們開動腦筋的絕佳對象，“桃花嶺一日的氧氣產(chǎn)量研究”“梅溪湖的水質(zhì)研究”一個個有趣的研究課題如雨后春筍般出現(xiàn)。

雖然這些課題有一定的難度，僅憑借學(xué)生的力量不一定能研究出精確的結(jié)果。但是，孩子們在研究問題時積極思考并學(xué)會了許多研究問題的方法與手段。

“還記得孩子們研究梅溪湖水質(zhì)時，不僅查閱了相關(guān)資料，還設(shè)計了調(diào)查問卷，甚至還找到了相關(guān)的工作人員去咨詢。這個開動腦筋、發(fā)散思維的過程才是最重要的。看到他們?nèi)绱苏J(rèn)真，我也覺得很欣慰。”秦有才笑著說。

一張張工作臺和展示臺前，擺放著電腦和各種零部件，十多位學(xué)生正在各自開展研究。有的學(xué)生在用電腦寫程序，有的學(xué)生趴在地下組裝零部件，有的學(xué)生在跟小伙伴商量設(shè)計方案……走進(jìn)學(xué)校機(jī)器人創(chuàng)新實驗室，記者看到學(xué)生們正在熱火朝天地進(jìn)行著機(jī)器人課程的自主學(xué)習(xí)。

開設(shè)機(jī)器人課程是學(xué)校的“自選動作”。指導(dǎo)老師戴啟迪告訴記者：“在平時的研究過程中，老師不會對學(xué)生研究的過程多加干涉，而是讓他們自主探索，充分發(fā)揮想象力與創(chuàng)新能力。”

戴啟迪說，機(jī)器人課程又分為常規(guī)課程和競賽課程。常規(guī)課程面向所有學(xué)生開課，主要向?qū)W生普及有關(guān)機(jī)器人的控制原理和操作知識。競賽課程以機(jī)器人競賽知識為主要教學(xué)內(nèi)容。兩者雖然拉開了梯度，卻不是老死不相往來，而是互相“通氣”。常規(guī)課程是選拔科技競賽苗子的孵化基地，競賽課程是對機(jī)器人擁有濃厚興趣且想繼續(xù)提高的學(xué)生磨練的大本營。戴啟迪說，通過常規(guī)課程的普及，學(xué)校發(fā)現(xiàn)和選拔了一批創(chuàng)新意識強(qiáng)且對機(jī)器人感興趣的“苗子”。

每次參加機(jī)器人比賽前，學(xué)生們都會感到十分緊張。他們總會在實驗室加班加點對參賽機(jī)器人反復(fù)調(diào)試。對此，戴啟迪積累了兩點經(jīng)驗：一是要順著學(xué)生的心態(tài)對機(jī)器人進(jìn)行調(diào)試。一旦老師幫助學(xué)生實現(xiàn)了他的想法，學(xué)生的心態(tài)就會變得平穩(wěn)，對比賽也就更有信心了。二是將往屆學(xué)生的參賽經(jīng)驗傳授給學(xué)生。通過觀看往屆學(xué)生參賽視頻，讓學(xué)生提早感受參賽氛圍，放松心情。

現(xiàn)在，學(xué)生參加大型比賽時，也會主動拍下參賽過程的視頻，撰寫總結(jié)報告，總結(jié)得失。這些經(jīng)驗與得失又構(gòu)成了獨特的課程資源，傳給一屆又一屆學(xué)弟學(xué)妹。

在周南梅溪湖中學(xué)，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)不僅僅局限在這些課程里，學(xué)校的“創(chuàng)客文化”早已滲透到所有科目的教學(xué)工作之中。物理、化學(xué)、生物等科目是與科技創(chuàng)新教育結(jié)合最緊密的科目。這些科目的老師在教學(xué)中常常有意無意地進(jìn)行科技創(chuàng)新教育滲透。

“前不久，我們教到了‘動量知識并根據(jù)這個知識點讓學(xué)生們分組進(jìn)行了‘水火箭比賽，比一比哪個小組制作的‘水火箭飛得更遠(yuǎn)。”科任教師黃小滿說，這樣的試驗開動了學(xué)生們探索和創(chuàng)新的腦筋。

楊梅吃到嘴里味道酸酸的，這再正常不過了。沒想到學(xué)習(xí)了《酸堿鹽》一課后，彭嘉駿和劉舒逸卻決定探究楊梅酸的秘密。在化學(xué)老師秦有才的支持和鼓勵下，他倆利用化學(xué)課上所學(xué)的知識，來到湖南師范大學(xué)實驗室進(jìn)行檢測、驗證，分析楊梅的化學(xué)成分與酸堿度并將全過程拍成了微電影。后來，該微電影在第七屆全國青少年科學(xué)影像節(jié)上榮獲三等獎。

這兩個孩子的做法不是個別案例。化學(xué)老師喻彬說，學(xué)習(xí)了化學(xué)知識之后，不少學(xué)生在家里設(shè)置了小型“化學(xué)實驗室”，他們經(jīng)常會在自己的“實驗室”里“搞事情”。

用活動拓展創(chuàng)新能力

鼓勵學(xué)生在生活中發(fā)現(xiàn)線索，在課堂上尋找靈感的同時，還要求他們在活動中付諸實踐。這是周南梅溪湖中學(xué)開展科技創(chuàng)新教育的一貫做法。

在周南梅溪湖中學(xué)，社團(tuán)活動承載了提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和實踐能力的重要任務(wù)。數(shù)據(jù)顯示，該校共有學(xué)生社團(tuán)42個，其中涉及科技創(chuàng)新的就有12個，包括創(chuàng)新社、小小科學(xué)家、化學(xué)社、觀鳥護(hù)鳥社等。學(xué)校設(shè)有專職科技創(chuàng)新輔導(dǎo)員5人，兼職科技創(chuàng)新輔導(dǎo)員12人，專門輔導(dǎo)這些社團(tuán)開展各項科技教育活動。

大名鼎鼎的創(chuàng)新社這幾年在學(xué)校干了不少大事。2017年10月26日，創(chuàng)新社30多名社員聚集在生物科技種植園，進(jìn)行首次集中活動———挖紅薯。

生物科技種植園里的紅薯熟了，同學(xué)們一個個摩拳擦掌。讓人犯愁的是，盡管大家都吃過烤紅薯，卻不知道怎么挖紅薯。怎么辦？創(chuàng)新社成員專門請來秦有才為大家講解和示范。秦有才分三步進(jìn)行了詳細(xì)講解。他說：“首先是殺苗，把覆蓋在土上的紅薯植株全部用刀或者其他工具除掉，留下紅薯藤根部很短的一節(jié)。第二步是挖紅薯，在土中找到露出來的根系，看到紅薯的蹤跡后，以紅薯為中心，從四周挖土，讓土變得松動，再鏟走土壤。當(dāng)紅薯大部分都露出來的時候，就可以把它完整地挖出來了。”秦有才還告訴社員們?nèi)绾螐母岛透客恋男螒B(tài)判斷土中紅薯的大小和大概位置，如何分辨不同品種的紅薯等。同學(xué)們掌握了要領(lǐng)之后，馬上進(jìn)入“瘋狂尋寶”模式。看著一個又一個紅薯被挖了出來，大家樂得合不攏嘴。“我覺得自己種的紅薯自己挖，特別有意思，特別有成就感。”“我們收獲了天然、綠色、無公害的大紅薯，真高興。”同學(xué)們七嘴八舌。劇情到這里還沒完，挖出的紅薯又成了一些同學(xué)搗鼓和研究的對象。秦有才感慨道：“實踐是最好的老師，讓學(xué)生‘背起鋤頭比紙上談兵的教育意義大多了。”

除了社團(tuán)活動，名學(xué)生工作室也是學(xué)校科技創(chuàng)新活動開展的重要平臺。文加質(zhì)觀鳥護(hù)鳥工作室的成員多次赴梅溪湖水域、桃花嶺公園開展觀鳥護(hù)鳥活動。

2016年9月13日下午，文加質(zhì)觀鳥護(hù)鳥工作室組織第一次戶外觀鳥活動。觀鳥活動開始前，文加質(zhì)代表工作室，用精心制作的PPT為一起參與觀鳥的5名同學(xué)上了一課。她以“鳥之詩———觀鳥護(hù)鳥活動”為題著重介紹觀鳥前的準(zhǔn)備、如何識鳥、觀鳥等知識。當(dāng)天的觀鳥活動中，一共觀測并拍攝到11種鳥類，每個學(xué)生用望遠(yuǎn)鏡清楚地觀看了2種以上的鳥。“真的很興奮。”大家高興地說，觀測鳥、認(rèn)識鳥不僅長了知識還是美的享受。

一天，一則大橋坍塌的新聞報道讓溫馨陷入了沉思：事故產(chǎn)生的原因竟然是水泥表面不平整。有沒有專業(yè)的裝置檢測水泥表面的平整度？溫馨馬上帶領(lǐng)工作室的成員一起行動起來，查閱資料、工地調(diào)研……同學(xué)們經(jīng)過多次試驗發(fā)現(xiàn)，可以利用激光技術(shù)檢測水泥表面是否平整，再進(jìn)行處理，讓水泥變得平整。經(jīng)過10多次修改，“大型水泥構(gòu)件表面缺陷的檢測與標(biāo)示裝置”問世，并榮獲第三十八屆湖南省青少年科技創(chuàng)新大賽一等獎。

每年一屆的校園科技節(jié)是學(xué)校的大事。秦有才說，校園科技節(jié)調(diào)動了全校學(xué)生參與發(fā)明創(chuàng)造的熱情，30%以上的學(xué)生在科技節(jié)上上交了自己的作品。在學(xué)校科技節(jié)上表現(xiàn)突出的學(xué)生，還有機(jī)會被推薦到各級各類科技創(chuàng)新活動繼續(xù)參賽。

2017年3月，學(xué)校組織學(xué)生參加第八屆全國青少年科學(xué)影像節(jié)。在選題大會上，學(xué)生們一起進(jìn)行“頭腦風(fēng)暴”，初一年級學(xué)生覃威勛、鄭任和唐麟沙提出了《暖寶寶的真相》課題，并在吳萬紫的指導(dǎo)下開始了為期7個月的研究之路。“同學(xué)們的自主學(xué)習(xí)能力很強(qiáng)，一切都從零開始。由于影像節(jié)需要記錄課題研究的過程，他們一起學(xué)習(xí)拍攝視頻技術(shù)，嘗試配音。實驗中需要大量的化學(xué)學(xué)科知識背景，盡管初一沒有開設(shè)化學(xué)課程，他們也會主動向老師請教，提前學(xué)習(xí)化學(xué)知識。”吳萬紫說，2017年10月，這項課題獲得了第八屆全國青少年科學(xué)影像節(jié)全國二等獎的好成績。

如今，周南梅溪湖中學(xué)科技創(chuàng)新活動的影響力已經(jīng)輻射到全省乃至全國。學(xué)校成功舉辦了湖南省“知識產(chǎn)權(quán)進(jìn)校園”活動、“航天科技連著我和你———全國院士專家校園行湖南省活動”、省電教館舉辦的湖南省機(jī)器人競賽、市科協(xié)市教育局等聯(lián)合舉辦的長沙市機(jī)器人競賽、長沙市地震應(yīng)急疏散示范性演練等活動。

“2015年5月30日，學(xué)校成立不到一年，就承辦了第十二屆湖南省中小學(xué)機(jī)器人競賽活動，取得極大成功，獲得活動組織者和參賽師生的一致好評。學(xué)校師生更是碩果累累，由信息技術(shù)老師戴啟迪和武濤帶領(lǐng)的機(jī)器人團(tuán)隊，獲得了1枚金牌、1枚銀牌、2個二等獎和4個三等獎的好成績。”秦有才頗為自豪地介紹道。

目前，學(xué)校參與科技創(chuàng)新、機(jī)器人競賽、綜合實踐活動等的骨干學(xué)生達(dá)到120多人，設(shè)有13個科技（興趣）活動小組。當(dāng)更多的學(xué)生參與進(jìn)來，更多的榮譽(yù)也隨之而來。翻開近百頁的《周南梅溪湖中學(xué)科技創(chuàng)新成果冊》，記者看到了周南梅溪湖中學(xué)科技創(chuàng)新的累累碩果：譚浩夫的“基于衛(wèi)星實時監(jiān)控的過境道路十字路口智能交通指揮系統(tǒng)”獲全國宋慶齡少年兒童發(fā)明獎銀獎；劉之洋、朱嘉懿的“北斗實時監(jiān)控型農(nóng)村過境干道十字路口智能交通指揮系統(tǒng)”獲“北斗杯”全國青少年科技創(chuàng)新大賽二等獎。統(tǒng)計顯示，截至目前，周南梅溪湖中學(xué)已經(jīng)申請了國家專利35項，授權(quán)24項。2016年，學(xué)校成為湖南省知識產(chǎn)權(quán)教育試點學(xué)校。2017年，成為全國知識產(chǎn)權(quán)教育試點學(xué)校，還獲得全國青少年科學(xué)調(diào)查體驗活動推廣示范學(xué)校、全國青少年科學(xué)調(diào)查體驗活動特色學(xué)校、中國科協(xié)調(diào)查站點、湖南省科技創(chuàng)新十佳學(xué)校、湖南省中小學(xué)科技創(chuàng)新教育基地、湖南省創(chuàng)客教育基地等20多項科技創(chuàng)新榮譽(yù)稱號。這份成績單記錄了周南梅溪湖中學(xué)近年在科技創(chuàng)新方面的驕人成績。

科技創(chuàng)新教育帶給學(xué)校的又何止這些？葉雙秋說，在科技創(chuàng)新教育的帶動下，學(xué)校的管理、教學(xué)、科研等各項工作都被激活了。一子走活，全盤皆活。科技創(chuàng)新教育為學(xué)校發(fā)展提供了強(qiáng)勁的“芯”動力。