中国近代化学启蒙者、近代造船业的奠基人、化学元素的中文定名人,徐寿是第一位在国际顶级科学杂志《自然》(Nature)发表论文的中国学者。近年前,推崇“究察物理、推考格致”的徐寿和时任英国驻沪总领事麦华佗联合创办了格致书院,也就是现上海市格致中学的前身。
以理科见长的格致中学将创办人的理念沿袭至今。“学校的创客空间一定要在教学中使用,而不是专门用来参观的。”在2月17日的世界顶尖科学家论坛(WLF)——“有请校长”节目中,格致中学校长吴照谈到,如果创客空间高大上的非常多,但参观的时候摸一摸全是灰,这显然是表面工程,“我对老师说,东西来了用不要紧,你不用就浪费了,折旧了。”
格致中学如何走在科创教育的前列?在此次演讲中,吴照从开发与引进创客教育的资源、搭建和完善创客教育的平台、积累和借鉴创客教育的案例三方面进行了详细介绍。
据介绍,格致中学的科创教育在实践中主要强调两点。首先是流程符合规范,“麻雀再小,它一定要做得样样到位,从他的选题、论证、实践,到最后反思,还有迭代优化,我们对每个同学课题的每个环节都是有要求的。”其次,需要真实的记录,“比方说他做了哪些过程环节,他自己需要有创客的一些档案作为记载。照片也行、图文也行,你要有真实的记录。”
值得一提的是,格致中学还对学生课题的真实性进行查重,“他最后课题的查重率不超过10%-12%,我觉得这是一个硬性的规范。”
吴照还谈及评价方式的创新。他认为,不能仅仅评价成果,对于设想、方案、过程,包括学生团队合作的精神,都应在评价范畴之中。吴照由此展开提到一点,“我也听过国外的学生上课的课程,他们小组合作以后,比方说A同学起来回答问题,首先他怎么说?他说某某同学他有什么观点,某某同学有什么想法,最终我总结大家的。可能在我们的课堂上听的更多的小组合作以后,学生起来回答问题是只说自己的。这会导致一个什么后果?认为是他个人的,实际上不是的,是团队的,所以我们一定要培养团队精神。”
创客教育又面临哪些困难?在吴照看来,如何可持续发展和与时俱进是一个长期存在的挑战。另外他还在思考,如何让这种教育在学生身上烙下终身印记?“一直以来,外界都说格致是理科见长,或者叫科学教育见长的学校,学生能够持续地参加各种各样的活动,而不仅仅为了得一个奖。”
吴照强调,“取得成绩不是最终的目标,我们希望通过几年高中生活,开展这样的活动以后,首先他有兴趣,最主要是他能够有毅力、有恒心。”他希望在人生这一长跑过程中,格致的“烙印”能给予学生终身力量。
上海市格致中学前身为“格致书院”,始建于年,由清朝重臣、洋务派代表人物李鸿章倡议,近代著名化学先驱徐寿和时任英国驻沪总领事麦华佗联合创办,是中国近代最早开办的中西合办、最先传授自然科学新知、培养民族科技人才的新型学堂之一。
学校于年被评为上海市重点中学,年被命名为首批“上海市实验性示范性高中”,年被教育部评为“普通高中新课程新教材国家级示范校”。学校秉持“在传承中创新,在创新中发展”的改革思路,继承“爱国、科学”的优良传统,弘扬“格物致知,求实求是”的办学理念,彰显“和谐、崇理”的办学特色,为国家培养了大批优秀人才(包含12位两院院士、1位俄罗斯自然科学院士、4位欧亚科学院院士)。
吴照系上海市格致中学校长,正高级教师,特级教师,国家“万人计划”教学名师。兼任教育部中学教师培养教学指导委员会委员、教育部基础教育教学指导专业委员会委员、华东师范大学特聘教授、上海师范大学特聘教授、中国教育学会地理教学专业委员会理事,上海市第四期“双名工程”高峰计划主持人、上海市地理学科德育实训基地主持人、上海市教育学会地理教学专业委员会副主任、黄浦区名师工作室导师等职务。
吴照获上海市先进工作者、上海市环境保护先进个人、长三角教科研标兵、黄浦区专业技术拔尖人才、上海市教学评比一等奖等荣誉及奖励40余项。主编和参编基础教育教材、教参11本,合著1本,发表论文30余篇,主持上海市教育科研课题4项。
“有请校长”则是WLF打造的系列论坛。此前的年第三届WLF期间,世界顶尖科学家协会(WLA)上海中心,携手国内千余所顶尖学校,共同发起成立了世界顶尖科学家协会科学教育联盟。校长论坛即是该教育联盟和科学T大会的衍生模式,汇聚全国知名中小学、重点高中校长,从教育实践者的角度,分享科学教育新理念和实践经验,探讨未来教育模式发展趋势。
上海市格致中学校长吴照。以下为吴照的主题演讲(经编辑):尊敬的各位老师,亲爱的同学们,亲爱的各位线上的朋友们,大家好,我来自上海市格致中学。上海市格致中学前身叫格致书院,创建于年,由洋务派代表人物李鸿章提议,由中国近代化学先驱徐寿和英国的麦华陀共同创办。格致中学是上海市最早传授自然科学新知、培育民族科技人才的新型学堂。
今天我们这一个话题主要是讲创客教育。什么是创客呢?我的理解是勇于创新、努力将自己的创意变成现实的人。像美国麻省理工学院对创客赋予的解释是具有创新的理念,根据客户需求或者实际问题,开展设计与制造的人。
创客一词实际上是一个新名词,在年它成为年度十大流行语之一。但是对我们格致来说,创客的内涵和理念却有着非常悠久的历史渊源。如果我们大家翻开格致中学近一个半世纪的厚重历史,我们的创始人徐寿、华蘅芳等,在创立格致书院的时候,他们可以说是创客和创客教育的开山鼻祖。
当年我们格致书院开设哪些课程呢?主要有矿务、电务、测绘、工程、汽机、智造,六门课程。如果用我们今天的眼光来看,这更多的属于工科类的课程。在19世纪60年代,徐寿、华蘅芳等有识之士之,掌握了化学、物理、机械,数学、医学等多门学科的基础知识。他们在安庆军械所集中力量率先研制蒸汽机,借助一些零星的资料,苦心设计,手工铸造,克服当时缺少制作各种各样机器的机床设备,解决了一个个技术难题。在年8月,成功制造了中国人自主设计创造的第一台蒸汽机。此后又经过了4年多的不懈努力,在年成功制造了中国人自行设计、以手工劳动为主建造的第一艘蒸汽机动力轮船“黄鹄”号。可以说是揭开了中国近代船舶工业发展的大幕。除了这些第一之外,像第一艘军舰、第一场科学讲堂、第一本科技杂志,叫《格致汇编》,都与我校的创始人徐寿有关。
那么我今天的第一个观点是什么呢?就是说创客不能局限于某一门学科,需要开拓视野,探索跨学科融合。因为格致书院创始人之一,刚才我讲的徐寿,他是20世纪前中国最杰出的化学先驱之一,是第一位在国际顶级科学杂志《自然》(Nature)发表论文的中国学者,先后翻译了《化学鉴原》、《化学考质》、《化学求数》等十余部西方科技书籍,将西方近代无机化学、有机化学、定性分析化学、定量分析化学和物理化学部分,非常系统地、完整地引入中国,促进我国停滞长达几百年的古代化学转向世界先进的近代化学。
我们大家学过化学的都知道,化学元素周期表是从西方翻译过来的。而在那个年代,我们中国研究化学的可能更多的是什么人?那些炼丹师,他在干嘛?人们追求长生不老,所以他要炼丹药。现在我们才发现,实际上丹药是导致这些人不仅不能长寿,反而短命的。因为我们考古发现,在这些古墓里面的名人可能就是重金属含量超标了。而格致书院创始人徐寿,他在翻译过程中有很多化学元素,中国当时没有这个字,他们当时造了24个字,就是24种元素,这也体现了学习西方先进的自然科学新知,然后开创我们的自然科学的教育。
徐寿不仅是一个化学家,他在科学技术领域涉猎非常广,比方说律吕,就是我们现在说的音乐,还有几何、重力,就是我们现在学的力学,像矿产、汽机、医学、光学、电学,可以说他都是非常感兴趣的。在那个闭关锁国、科技落后的清朝,徐寿求知若渴地翻遍了历代科技书籍和西方的科技著作。他推崇“究察物理、推考格致”的求实精神,为了求证书籍中介绍的内容,他曾自制过指南针、炮用象限仪、结构极其复杂的自鸣钟等。当年清朝同治皇帝授予其“天下第一巧匠”的牌匾。
可以说我们从徐寿的身上不难发现,要培养和造就高水平的创新人才或者说创客人才的话,需要涉猎广泛、积累厚重、热爱钻研、跨学科实践。
第二,创客教育理念需要渗透到学校的校园文化之中。置身一所学校,往往能够从学校的文化中领略和感受学校的办学特色。作为我国近代最先系统传授自然科学新知、培养民族科技人才的新型学堂,格致书院的宗旨在于“兴行格致之学”。
我这里要解释一下格致,当年科学就叫格致学。我们现在学习有分科,有理、化、生、自然地理等等,当时这些学科在中国就叫格致学,研究格致学的学者叫格致家。当年格致书院内设有以新学书籍为主的藏书楼——格致书馆,所以我们现在还在沿用,我们的格致图书馆不叫格致图书馆,叫格致书馆,格致书院内还有陈列工艺机械、实验器具以及动植物化石标本为主的博物院。格致书院还常常举办科学展览,开展科学讲座,并赋予实验演示,讨论科学知识,进行科学普及。我们也沿用了这些方法,最近几年我们引进高校资源,如同济大学、上海交大、上海大学等等高校的资源,请高校的这些专家来给我们学生开展科学讲堂。
近一个半世纪以来,学校努力传承格致文化,弘扬爱国科学的优良传统,坚持“格物致知,求实求是”的办学理念。我们提出让每一位师生在创新中发展的办学目标,在校园中创设创新的大环境,学校不断完善和优化特色课程开发,拓展创新实验室和创新的学习空间的建设。组织学生参加校园科技节和校园的科创活动,整合各类优质资源,搭建创新的平台,服务学生的创新实践、科学探究和研究性学习。通过探索高中生创新素养培育的途径和方法,更好地着眼于每一位学生的终身发展。
另外,我们学校响应上海市教育均衡化发展的要求,在年由黄浦、奉贤两区合作创办上海市格致中学奉贤校区,我们采取的是一个法人、两个校区的模式,奉贤校区发展定位是打造国际化、信息化特征鲜明的高科技特色高中。
我的第三个观点是,高科技特色课程、创新实验室、创新教师是开展创客教育不可或缺的三驾马车。
像高科技特色课程,我们学校通过创建纵横开阖、多元交融、文理兼容的高科技特色课程。具体来说,纵向分层:分层到不同课型和活动中,遵循学生发展规律,符合科学教育多维度、多层次的特点。线下拓展电子编程模块课程——App手机编程、Arduino电子编程、机器人编程;横向解构:整合高科技内容,创造性地变换映射到学科知识体系内,解构到各个学科。如开发线下智能智造模块课程——3D设计与打印课程、激光切割与雕刻课程、智能家居系列课程;线下航空航天船模模块课程——无人机课程、船模的艺术加工、卫星应用课程等等。
纵横开阖、多元交融、文理兼容的高科技特色课程,第一层面实现覆盖面向全体的基础性课程。第二个层次是面向部分学生选修的跨学科实践应用课程。第三个是面向精英学生的前沿探究课程,形成凸显高科技特色的纵向金字塔,分层结构的课程体系,为每一个学生的个性化发展提供培养的路径。
第二驾马车就是创新实验室,我们学校是中国大陆第一家引进FabLab3D打印创新实验室的中学,而且我们还先后申请并完成了有8个市级的创新实验室,主要包括物理创新实验、化学创新实验室、地理创新实验室、环境综合实验室、无人机实验室等。目前我们两校区共有创新实验室近40个。
第三个就是科创教师的挖掘和可持续地培养。我想这个我们后面会展开,对这个方面进行叙述。
以下为世界顶尖科学家论坛(WLF)和吴照等人的对话(经编辑):
WLF:您好,非常感谢刚才您给我们介绍了学校在创客教育方面的历史和一些理念,现在又为我们带来了一位嘉宾,顾伟军老师,顾老师是博士后,同时现在也是学校科创中心的主任,也欢迎您。
顾伟军:谢谢主持人。
WLF:好,我想接着下来就请吴校长和顾老师一起,给我们再介绍一下科创教育方面的一些实践的内容。
吴照:具体来说我们格致的科创教育,我主要从三个方面,第一就是开发与引进创客教育的资源;第二个就是搭建和完善创客教育的平台;第三个就是积累和借鉴创客教育的案例。下面我将会和我们顾老师,我们一起跟大家聊一聊这些问题。
WLF:好,咱们首先先说一下开发和引进资源。
吴照:好的,资源我们主要是三方面,一个是内部资源,我们怎么挖潜?本身我们学校有一些资源,怎么能够更好地为我们创客教育服务呢?第二个就是外部资源如何借力?第三个,上海本身高校科研院所特别多,我们就借助高校和科研院所的力量。
第一个方面,比方说构建创客的环境,我们努力搭建形式多样的学习空间,比方说奉贤校区,我们专门有一个科创中心、人文艺术中心等等,还有一个就是我们的创智空间,以及丰富多彩的创客活动。我想这个我们顾老师,一直在带领奉贤校区的这些科创的老师们和小创客们,开展各种各样的活动,他来给大家具体来谈一谈这个问题。
顾伟军:我接着吴校长的话往下讲。我们奉贤校区学习空间的形式是非常多样化的,有公共的学习空间,也有一些专用的学习空间,也有一些线上线下整合在一起的学习空间。
对于专用的学习空间来说,我们突破了以往老师在上面授课、学生在底下听课这种不太符合创客精神的学习方式,我们把它摒弃掉。我们打造类似于围坐式的、互动式的、交流式的学习空间。前面是讲台,后面我们就是实验的台架,可能我们有个idea,后面马上就开始动手制作,实践我们的想法。
而对于某些公共学习空间,可能仅仅起到一些美观的作用,可能摆着也浪费了,所以我们也多样化去利用它。比方说我们的天文学广场经过改造之后,学生仰望星空、脚踏实地,到月圆的时候他们真的会去观察一些天文现象。
线上线下的一些学习空间的整合更加体现在互补性上,比方说有些实验比较难以操作,可能甚至有一些危险性的实验,我们就用线上的方式给他录播、给他做好示范。
这种多元化的学习空间整合在一起,体现了我们格致奉贤整个的创客空间与创作环境,相当于我们随到随用,而且我们idea可以随时实现,差不多我们就是以这种模式进行学习。
吴照:除了这个空间之外,还要开发创客课程,我前面也简单地讲了一下,我们格致构建了四类八群百门课程体系。我简单地介绍一下,第一类是公民人格类,首先成人为先;文化科学类保障成才;我们跟创客相关的主要是创意技类课程‘另外还有一个心理心智类,就是意志品质培养方面的。
像创意技艺类课程,我们刚才讲的主要是创客类的课程,比方说我们专门开设创新学,开设自然科学建模课程,比方说像数学、物理、化学、生物和自然地理等方面建模的课程,头脑奥林匹克,这是传统项目,机器人ABC、电子技术、智能机器人,3D打印类,包括灯具的创意设计,另外还有一些围绕参加各种比赛的课程,像英特尔大赛或者明天小小科学家这样的项目,以项目来引领的这一类的课程,以及发明创造与专利申请,包括人工智能,还有Flash动画制作等等。我们还开设了综合才艺拓展课程,什么意思呢?我们说“STEAM教育”要把艺术、科学、数学、工程结合在一起,学生要能够展示自我,他的东西做出来了,他的设想也很好,综合才艺类课程帮助他们展示自己的科创成果。
另外第三个方面主要是创客师资。我们最近几年引进老师特别