新型立體收納盒、押韻靈感查詢軟件、可變輪椅的殘疾人用床、海綿城市樹池……從文化類軟件產品到助力殘障人士便利生活的工具、推動綠色發展的城市設計,自2021年集團化辦學至今,深圳明德實驗學校(集團)的師生在三年內獲得了19項發明專利,高一學生文暄和參與了其中6項專利的設計,是學校目前獲專利最多的學生。
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據文暄和回憶,她從小就愛“拆家”,電腦鍵盤、手電筒、門鎖、燈具……這些在眾人眼中平平無奇的日常用品她都拆過,且樂此不疲。因此,出于興趣,她從小學就開始在校內外學習科創知識,參與大大小小的科創活動和比賽,也獲得過不少大獎。
但讓人意外的是,文暄和評價自己的創新思維能力“其實并沒有那么出眾”,從小學到高中對科創的堅持,用她自己的話說,叫“為愛發電”。可如果真的去了解她的成長經歷,就會發現,在文暄和堅持科創的成長道路上,還有一群同樣熱血的人在默默陪伴、支持她前行。
▲明德學子榮獲首屆深港澳青少年創意設計大賽“新銳組金獎”。
把“興趣”當做老師
小學二年級時,文暄和第一次在老師指導下制作了一把“手工槍”,她始終記得那次讓人興奮的經歷——從模型結構到動手制作,整個過程她都感到十分新奇。科創的種子就此悄然種下。
升上初一那年,文暄和發現了一個新的機會,她申請加入了由明德實驗學校科技總輔導員莫峻博士創立的發明社團。在社團里,莫峻會帶領學生了解具體的社會問題或現象,并引導學生從中找到切入點、想辦法解決問題。文暄和獲得的6項專利都由此而來,而其中有3項與海綿城市相關。
據文暄和回憶,對海綿城市的興趣初始于科學課上,老師講到資源稀缺的問題。“我當時聯想到平時雨天路面積水的場景,而且井蓋似乎沒有很好的儲水能力,于是我就開始思考,有什么裝置可以讓雨水最大化利用?能不能緩解水資源被浪費的問題?”結合在發明社團和學校海綿城市實驗室所學,在莫峻的指導下,文暄和與另外5位同學共同研討,走訪了學校周邊的道路和社區花園,根據不同環境和地形特點,基于海綿城市的理念設計出了三種幫助循環利用自然資源的實用設計。
從一個小的想法到一步步讓它貼近現實,文暄和表示,最難的就是開始跨出第一步,她說:“一開始我們這方面的知識儲備并不完備,所以前期工作耗費了很多時間”,了解海綿城市理念、學習結構設計和材料選擇,每一步都不容易。
對文暄和而言,從小學到高一,“把興趣當老師”是她在科創過程中最大的收獲。如今,她仍就讀于明德實驗學校,學校的人工智能、大數據等18個不同主題和領域的實驗室,以及在教學上認真負責、在科創上富有能力的老師,都在吸引著她。談及此,文暄和分享道:“從初中到高中的學習難度一下就增加了,如果我把學習當作一個任務,我可能就并不想學,但如果把知識當作一個個信息去學習,就能學得更好一些。比如化學,我一開始并不喜歡,后來聽到了一些在化學實驗室發生的小故事,就覺得化學還挺好玩的。”
▲明德學子文喧和(右)熱愛科創、堅持科創。
將“好奇”發揮到底
早在創立發明社團前,莫峻就持續深耕生態文明教育、校本課程開發等拓展教學內容十數年,研發了多門拓展課和校本教材,包括《濕地研究》《海綿城市研究》等等。也正是在拓展課上,莫峻發現有些學生的動手能力強且特別有研究精神,為了給這些孩子一個施展的平臺,主動申請創辦了發明社團。
但帶領學生設計出專利也并非易事。為了引導學生的好奇心,讓學生主動思考、真正形成發明,莫峻會給學生布置拆家里舊電器的課后小任務。學生拆的東西也各式各樣——小的有門鎖,大的則有電風扇、空調。就在一次次動手實踐中,激發出學生的探索欲和觀察力。文暄和就受此啟發,利用編程研發制作了一個移動垃圾桶,在家里使用了一段時間。
為了豐富課堂內容,莫峻將國外學者提出的發明方法和原理進行歸納,把“青少年常用的發明12法”和“TRIZ40發明原理”納入課程,以更科學、系統的方式教學生如何進行發明創造。
除了形成系統的發明知識框架,莫峻也為課堂上的小組分工提供了可靠的依據。莫峻介紹,發明通常從“RP(Real Problem)”開始,“我首先會拋出一個問題,讓學生了解某個社會現象或某一類突發事件,然后讓學生根據自己的特點確定在小組中的角色,包括組長、美工、策劃、計劃撰寫、文案以及策劃者,然后引導學生利用他們學到的發明12法和TRIZ40發明原理作為工具,循序漸進地完成發明創造。”
在莫峻的指導下,明德發明社團有19項發明獲得了國家實用新型專利。談及創新,莫峻說:“從腦科學的研究來看,人類的創新是有其生物學基礎的,孩子的創新能力最終還是要體現在他個人的腦部發育上,這是一個長期的過程,就像植物發芽、抽枝生長、開花結果。創新就是要想不同的解決方案,發散思維是需要培養的。”
據了解,莫峻的微信頭像是他和一位學生在實驗室做實驗的場景。如何利用好孩子的好奇心、把他們的創新能力發揮到極致,似乎才是莫峻最關心的問題。
▲明德一直鼓勵學生在觀察中學習。
向善正心,育創新人才
在明德,還有許多和文暄和一樣熱愛科創、堅持科創的學生,更有許多像莫峻一樣用心培養并渴望點燃學生的優秀教師,發明社團也只是明德科創教學體系中的一小部分。
一直以來,明德對標前沿科技需求,依托各類創新實驗室,開發了200多門跨學科融合課程,明德學子每年在藝術、體育、科技、學科競賽類上獲得的獎項近1500人次。
在明德,每年3至4月,學校都會開啟“創新季”,在30余天的時間里,展開趣味電動機制作、航海模型遙控船體體驗、機甲大師體驗、自行車發電賽、AR體感運動、計算機能力挑戰賽、“明德號生態瓶”挑戰賽、紙橋承重比賽等40余項活動和比賽,為學生創造一種具有儀式感的創新環境。
▲學校擁有18個不同主題和領域的實驗室。
在明德,學生孫行洲因為看到一則幼童被困車內中暑的新聞,探究研發了兒童滯留車內報警裝置;學生趙鶴至則因為看到特大暴雨引發人員傷亡,走訪了5個社區公園,開始探索建設共享單車地下停放網絡;除此之外,還有防高空拋物的智能安全網、可變成輪椅的殘疾人用床、隨孩子長大而變大的書包、一次只能倒出一片藥的藥瓶……
明德是一所創新的學校,“明德正心,自由人格”的8字校訓飽含了它對明德學子的期待,也是警醒——它提倡人格自由,然而它更看重向善正心,這是明德最基礎的教育學習環境。
劉夏藍 向奕蓉/文
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責任編輯:Rex_23