“千年银城,苏颂故里。”
同安区,厦门岛外坐落着一座曾孕育了北宋杰出天文学家、天文机械制造家、药物学家、政治家苏颂的老城。城中的四口圳,是一个典型的“城中村”——这里常住的2万人,其中有1.8万主要来自云南、贵州、四川、广西。他们在附近的工业园区打工,用自己勤劳的双手创送幸福的生活。
为了解决外来务工人员对优质教育资源的需求,2021年9月,一所带有千年银城科创基因的九年制学校——厦门市新教育学校诞生。提到学校的战略,校长王益民坚定地说:“改变学生的学习方式,以动手实践的方式实现学生创新能力的培养。”在王益民的引领下,学校发起了被称作“新科创”的教育行动。
仅去年一年,学校便申报了国家发明专利13项,授权9项;获得教育部“白名单”比赛国家级金奖(一等奖)4人次,银奖(二等奖)17人次,铜奖2人次。另有省、市各级各类赛获奖300多人次。
2022年秋季开学,七年级小张同学收到了一张课表,看到课表上一周一节的创造发明课,他的内心充满期待。可转念一想,小学的科学课无非就是让自己死记硬背,不知道这里的创造发明课会不会也是如此。怀着忐忑的心情,小张走进了校园“航天馆”。课堂上,老师没有多说什么,开门见山道:“同学们,我们第一节创造发明课开始了,你们每个人的面前都有一些材料,你们就用这些次材料制作任意一个物品,工具挂在墙上可以自取,然后我们一起来看谁的作品最有创意。”动手实践,是新科创行动的特色。除了创造发明课外,新科创有“1+3+N科学大素养”课程。“1”是指国标科学类课程;“3”指发明创造课程、STEAM课程和家庭实验室三大课程;“N”,是指各年级开展的特色科学课程。并且,“1+3+N”的课程,都是基于表现性任务的课程。
在多重课程的熏陶下,小张同学在家中使用台灯时有了新发现。他认为台灯的照明范围比较单一,便动手设计了一款名为“变形灯”的新型产品。这款变形灯通过转动连接件实现主灯体和边灯体照明角度的调节。他还在这款变形灯的设计中加入了金属触点,实现了主灯体和边灯体之间的电路连接,这款新台灯在2023年顺利获得了国家知识产权局授权。
发明创造有没有“捷径”?新童少儿科学院首席顾问、著名中学科学特级教师常建强回答说:“有,捷径就是阅读。而提到阅读,人们首先想到的是读小说、读历史。其实,对科学类作品的阅读也十分必要。”小黄同学坐在操场边观看同学们上足球课,在训练过程中,他发现同学们经常需要跑很远的距离去捡球。这不仅耗费了他们大量的体能,还容易让他们对足球失去兴趣。这一现象让他心中升起一个想法——能不能发明一种可以帮助同学们训练的足球训练器。
他把自己的想法告诉了彭院长,彭院长说:“我给你一本叫做《数学发明法》的书,里面介绍了发明创造的几十种方法。例如:加法、减法、扩法、缩法、分类法、6W智能联想法等。”
在阅读了这本书后,小黄眼前一亮。将底座、卷收组件、球绳和球“加”在一起,底座可以拆卸设置在地面或墙面上,卷收组件则包括外壳和卷收器。外壳可以活动地设置在底座上,而卷收器则位于外壳内部。球绳的一端连接着球体,另一端通过卷收器将球体拉出的绳子收回,从而使球体被限制在一个特定的范围内。
专利发明人小袁同学说,一次偶然的机会,她在鼓浪屿参加一个音乐活动,被现场钢琴演奏者的精彩表演所吸引。但她发现,观众们虽然陶醉在美妙的音乐中,却无法亲自参与演奏。如何让钢琴变得更加便携,让更多人能够随时随地享受弹奏的乐趣?小袁带着这一疑问冥思苦想,最终一个大胆的想法就此萌芽——她想让平时穿的衣服能够变成一架可以弹奏的“钢琴”。
最初的版本功能过于复杂,经过删减和调整,小袁不断将自己的发明简化。第二个版本,采用了智能控制器和触摸式传感器,但由于传感器过于沉重,穿戴不便,这一版最终也被小袁否掉。在第三次设计中,她决定采用导电胶带,将导电胶带裁剪后贴在衣服上,并与控制器相连,通过编程实现所需功能。最终,通过手机蓝牙连接控制器后,用户可以在衣服上弹奏出美妙的音乐。
“发明创造的过程为什么是一个不断迭代的过程?”面对小袁的提问,她的导师说:“迭代的过程就是一种‘用中学’‘创中学’的过程,发明的第一个客户是自己,在用的过程中不断发现新问题,在解决新问题过程中提升自己的认知。”
全球发明大会(中国区)是教育部批准的23项科学素养类中小学全国性竞赛活动之一。一所新办的学校,“新科创”行动也刚开始推进,这样重要的竞赛互动到底要不要组队参加?面对老师们的疑问,我钉截铁地回答说:“当然要去,要交给孩子们一个‘望远镜’。”
学校的小发明家们历时四个多月,分别完成了发明原型(模型)、发明日志、发明展板、路演视频等任务,并就市场潜力、社会价值、原创性等方面进行了广泛的社会调查以及网络“查新”等工作,每个同学的发明日志都超过50页。
小阮同学发明不发霉筷子盒获得国家知识产权局授权时才8岁!一想到要远赴郑州参赛,小阮的父母多少还是有点担心。他的指导老师鼓励道:“参加一次国赛,可能是发明创造的一辈子内驱,也是成为科学家的起点。”参赛后,小阮用自己稚嫩的笔写下这样一段话——“去年暑假在两位老师的带领下,去郑州参加了全球发明大赛。当时我既紧张又兴奋,又得了个银奖,这一次我们当然更高兴,但高兴之余我们感到自己需要学习的东西太多太多。”
一次家长大会上,我向到校的家长提议:“新教育学校的家庭,要有两个‘一平(方)米’,一平(方)米阅读区,一平(方)米实验区。”自此,“家庭实验室”就便在1000多组家庭中赫然诞生。只要能找到一个属于自己的角落,在角落里摆上喜欢研究的东西,然后做喜欢的研究,那么就构成了最简洁的家庭实验室。而家长们最头痛的问题,就是不知道如何指导学生做家庭实验。彭院长表示,一招就能搞定——按照《家庭实验室实验手册》,每周写“观察日记”。
“写”是一种最精确的表达,也是一种高级的学习方式。鞋用杀菌架发明人,才读三年级的小吕同学说:“我的发明来自爸爸的‘臭鞋’,更来自自己的观察日记。很多字不会写,我就用拼音代替”;肩背带发明人,已经读八年级的小袁同学说:“一项发明,无数次迭代,几万字的发明日记。意外的是,写的东西越来越多,一不小心‘满分作文’都写了好几次!”
“五学”,不仅属于“新科创”,也是学校“学为中心”课堂的一个组成。朱永新老师在《新科学教育论纲》一书中提到:“践行‘做中学、读中悟、写中思’三者合一,是科学探究实践的主要方法。”对于学生而言,野百合的春天是自我生命的一次理性的觉醒,而“新科创”教育行动,是野百合觉醒的温床。
文稿 | 王益民
排版 | 张庆
审核 | 金鑫 朱埼铖
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