自助餐式創(chuàng )新實(shí)驗室在上海向明中學(xué)誕生，激發(fā)學(xué)生創(chuàng )造潛能

• 來(lái)源： 原創(chuàng ) 更新時(shí)間： 2018-07-14 點(diǎn)擊： 2348次

•       剛放暑假，上海向明中學(xué)的一座小洋房里，就聚集了不少學(xué)生前來(lái)做實(shí)驗。即將在這兒舉辦的發(fā)明創(chuàng )新夏令營(yíng)名額，已被一搶而空。這座小洋房里有上海中小學(xué)首創(chuàng )的自助餐式創(chuàng )新實(shí)驗室，屋內設置了許多貨架，上面擺放著(zhù)各種物理實(shí)驗器材和元件：電動(dòng)玩具、磁鐵、紅外體感車(chē)、開(kāi)源硬件，以及向明中學(xué)教師開(kāi)發(fā)的各種實(shí)驗器材。

        與其他中學(xué)實(shí)驗室不同，在這個(gè)自助餐式創(chuàng )新實(shí)驗室，學(xué)生可以選擇元器件和套件，做自己感興趣的、課本上沒(méi)有的實(shí)驗課題。向明中學(xué)科技指導老師、上海發(fā)明協(xié)會(huì )青少年創(chuàng )新委員會(huì )主任黃曾新說(shuō)，這種實(shí)驗室和相關(guān)課程可消除中學(xué)實(shí)驗室利用率低、學(xué)生不喜歡不投入的弊端。

  “趣味磁學(xué)百寶箱”激發(fā)質(zhì)疑精神

        據介紹，自助餐式創(chuàng )新實(shí)驗室里有近30個(gè)貨柜、約500個(gè)貨箱和幾千個(gè)元器件，擺滿(mǎn)了4個(gè)房間和過(guò)道。向明中學(xué)校長(cháng)芮仁杰表示，在這個(gè)實(shí)驗室，學(xué)生可以自由組合實(shí)驗器材，進(jìn)行自主實(shí)驗，自主探究感興趣的課題，而不是像普通實(shí)驗那樣只有固定操作和器材。自助餐式創(chuàng )新實(shí)驗室還配備了歷屆學(xué)生制作的近百個(gè)創(chuàng )新項目套件，它們都獲得過(guò)青少年科創(chuàng )比賽獎勵，在校學(xué)生可以在此基礎上做進(jìn)一步研究。

       黃曾新告訴解放日報·上觀(guān)新聞?dòng)浾?，中學(xué)開(kāi)展的實(shí)驗往往是驗證性實(shí)驗，學(xué)生要做的只是再現書(shū)本上的實(shí)驗結果，很難激發(fā)學(xué)生興趣、培養創(chuàng )新思維。因此，他帶領(lǐng)團隊打造了自助餐式創(chuàng )新實(shí)驗室，并開(kāi)發(fā)了一系列實(shí)驗課程和器材。

       “趣味磁學(xué)百寶箱”是他設計開(kāi)發(fā)的實(shí)驗器材之一。只見(jiàn)一個(gè)盒子里排列著(zhù)各種各樣的磁鐵和金屬。他拿起一塊大磁鐵和一塊小磁鐵，問(wèn)學(xué)生：“同性相斥、異性相吸，這個(gè)說(shuō)法一定正確嗎？”他把兩塊吸在一起的磁鐵分開(kāi)后，把小磁鐵翻了個(gè)身，靠近大磁鐵，神奇的一幕發(fā)生了：原本極性相反的兩塊磁鐵吸在了一起。

        黃老師告訴學(xué)生，根據磁性強弱，磁體可以分為硬磁、半硬磁和軟磁。強磁如釹鐵硼合金，制造時(shí)很難充磁，但一旦充上磁性就很難改變，一直“忠心耿耿”。半硬磁如鋼針，相對容易充磁，但磁性也容易改變，像聽(tīng)話(huà)的學(xué)生。軟磁如鐵，當磁場(chǎng)消失時(shí)，磁性會(huì )立即跟著(zhù)消失，像墻頭草。當磁性不一樣的兩塊磁鐵接觸時(shí)，磁性弱的一方會(huì )被改變磁性，從而無(wú)法出現“異性相斥”現象。“所以準確的說(shuō)法是，異性相斥是有條件的，只有當磁場(chǎng)強度相似時(shí)才會(huì )出現。”

         像“趣味磁學(xué)百寶箱”這樣的實(shí)驗器材，黃曾新一共設計開(kāi)發(fā)了4個(gè)，包括電磁感應、無(wú)線(xiàn)傳輸和負壓容器百寶箱。由此開(kāi)展的教科書(shū)上沒(méi)有的實(shí)驗操作，吸引了學(xué)生興趣，也激發(fā)了他們的創(chuàng )新思維和質(zhì)疑精神。

  引導中學(xué)生開(kāi)展“私人訂制”實(shí)驗

        在自助餐式實(shí)驗室里，學(xué)生可以自主選用的不只是各種器材和元件，還可以“私人訂制”。任何有價(jià)值的學(xué)生創(chuàng )意，都能在這里得到驗證，并匹配充足的資源開(kāi)展探究。如果實(shí)驗室里缺少相關(guān)器材，老師會(huì )購買(mǎi)或進(jìn)行外加工。

        建筑玻璃幕墻老化后，可能脫落砸傷行人。對于這個(gè)社會(huì )問(wèn)題，向明中學(xué)學(xué)生想到了一個(gè)方案——利用攝像頭和專(zhuān)門(mén)軟件監測玻璃幕墻，一旦發(fā)現玻璃有變形跡象，立即預警。為了探究這個(gè)方案的可行性，自助餐式實(shí)驗室購置了攝像頭。如今，在計算機老師的指導下，幾名學(xué)生正在編寫(xiě)程序，研究通過(guò)計算機編程控制攝像頭的監控路徑并進(jìn)行建模，收集有效變量和數據。

        陶楊霖等三名學(xué)生則把目光投向了地球同步衛星。他們了解到，地震的發(fā)生是由地球板塊應力過(guò)大，擠壓地面造成的，于是有了創(chuàng )新靈感——如果能用同步衛星觀(guān)測地形變化，是不是可以實(shí)現地震監測和預警？帶著(zhù)這一想法，他們在科技老師帶領(lǐng)下，拜訪(fǎng)了市地震局和計算機專(zhuān)家，得到專(zhuān)家的指導和鼓勵。隨后，他們查閱了很多英文論文，發(fā)現與傳統地震監測手段相比，利用衛星航拍地形的監測方法獲得的數據更多，成本也更低，監測精度有望提高多個(gè)數量級。暑假里，三名學(xué)生整天泡在創(chuàng )新實(shí)驗室，利用沙箱模型和攝像頭進(jìn)行實(shí)驗。

        芮仁杰表示，創(chuàng )造性人才的培養，關(guān)鍵是要營(yíng)造創(chuàng )造環(huán)境、制訂促進(jìn)創(chuàng )造力發(fā)展的機制，讓學(xué)生在活動(dòng)中培養興趣，并由興趣出發(fā)養成想象、質(zhì)疑、實(shí)踐論證的習慣。中學(xué)基礎教育階段的這方面工作，能為學(xué)生未來(lái)成為創(chuàng )造性人才奠基。