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从“科技节”走向“科技创新”——江苏省天一中学探索创新人才培养纪略

作者: 文章来源:天一中学 发布时间:2014-06-03
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    从“3D打印机”到物联网,从纳米到转基因技术,从航空航天发展到互联网搜索,从全球气候变暖到食品安全、药物研究,走进5月的天一校园,到处充满着科技的元素,让人目不暇接,而这只是天一中学一年一度的“科技节”的序幕——“名人课堂•天一中学与高校专家面对面活动”。
    据了解,每年的5月,天一中学都会举行科技节活动,每次为期一个月,至今已经连续举办了22届,平均每年有近90个科技活动项目,而天一中学“科技节”这一品牌活动及活动形式,更在大市乃至省内外引起了相当的示范辐射作用,引发了其他学校对“科技”主题活动的强烈关注。
    同时,一连串数字也吸引了笔者的注意,天一中学——
    每年有10多项专利申报成功;
    每年平均有3-4个项目获国家或省科技创新大赛奖项;
    每年开展1-2个与国际科技合作项目,并发表相关学术研究论文;
    天一学生发现主带小行星18颗,认证近地天体3个,获国际天文学联合会小行星中心确认;
    ……
    每年有30多所国内外顶尖大学的招生官走进天一,美国斯坦福大学、芝加哥大学、宾夕法尼亚大学、哥伦比亚大学、康奈尔大学、加州大学伯克利分校,北京大学、清华大学常年到天一招生。
    正如美国斯坦福大学招生官所说:“天一中学的学生对科学充满了兴趣,有一批学生已经具有相当的研究能力。”带着好奇,记者走进学校,开始探寻在这些数字的背后的故事。

    兴趣做导向 平台来助力

    “科技节上,我听了关于‘转基因技术及其安全性’的讲座,我了解到了我一直很感兴趣的转基因技术最前沿的知识,也了解了我们国家的发展现状,我认为,我们国家与国外仍有一些差距,我可能会在将来报考相关的专业,进行深入的研究。”
    “我听了关于3D打印机的讲座,讲座一开始,原本由机器控制转动的扫描仪变成用的是手持方法,所以一开始没有扫描成功,也就不能打印出来。这说明3D打印技术还有可以提高的空间。”
    ……
    记者随机采访了几位听讲座的学生,学生们表示学校科技节让他们收获颇丰。据悉,近年来,天一中学科技节“名人课堂”每年邀请包括诺贝尔奖获得者在内的30多位高校、高新企业的博导、教授、专家们走进天一校园,不仅为学生们带来了最前沿的科技讯息,更拓宽了学生们的视野,激发了天一学子作为大国青年应有的责任感与远大抱负。
    “科技节仅仅是一个引子,现在各个学校尝试都在开展。我们通过20多年的实践,发现科技节大量的项目活动,能激发学生对某一领域的兴趣,并能发现自己的个性和潜力。现在的学校不仅要引导学生广泛的阅读,更重要的是,要为学生的个性发展提供更多、更好的服务,我们不断打造各种平台,如天一创新实验室的建设,为学生尽可能多的提供了研究的平台与资源。”天一中学校长沈茂德告诉记者。
    2014年5月,距离天一中学在无锡首批签约建设创新实验室两年。2010年,学校和世界500强康明斯公司,南京大学、中国科学技术大学、西安交通大学、南京航空航天大学、中国药科大学联合建设了6个创新实验室,开创了无锡地区高中学校与高校、高新企业联合建设实验室的先河。时至今日,天一的创新实验室已经达到13个。这些突破常规的实验室,实验室均配备先进的实验仪器和设备,孵化学生的个性化研究成果。例如,康明斯天一工程实验室,打造的是一所全英式的工程室,车床、模具等设备从美国引进,并配备专业技术工程师,指导学生探究发电机构造、运作原理等知识,在这个实验室,学生联合天一友好学校英国斯伯丁文法学校的学生,共同进行了垂直轴的风力发电机研究与制作。
    同时,这些创新实验室的设立,也引发教学改革的“连锁反应”。沈校长说,这些实验室研究的内容与高考科目无关,但目的是将学生置于科研环境中,开展真实的项目科研,点燃对科研的兴趣,提高学生对未来高科技工作环境的适应力。为更好地指导学生科研探索,学校将同时引进“外脑”;据了解,每个实验室都有高校、企业提供技术和人力资源支持,比如南大天一计算思维实验室,由南大派出大学生和天一中学生共组团队,合作完成创新计划项目,每个项目都有高校导师进行辅导,其中不乏博士生导师,满足了优秀学生的求知欲和个性特长发展,让学生们通过实践锻炼科学思维能力。

    项目做铺垫 研学两不误

    “可能我和很多同学一样,小时喜欢拆装家里的家用电器,想搞清楚电视机、电脑的运行原理,但是都是自己在琢磨。进入天一中学后,我发现学校有各种设计社团,还有配备‘高大上’的实验室,于是,我参加了‘智能研究院’,还开发了《基于脑电监测的疲劳驾驶报警系统》。”谈起研究项目的初衷,魏晓乐说:“之前看到一个报道,目前交通事故多发,每年交通事故死亡人数竟有10万人,而其中大约有20%的交通事故是由于疲劳驾驶造成的;我们当时就想,能不能研究一个装置,提醒一下司机?”
    事实证明他成功了,凭借这个项目,魏晓乐同学不仅获得了2013年江苏省青少年科技创新大赛一等奖,首届无锡市中小学科技发明奖,还在今年5月获得了上海交通大学软件工程专业的预录取。他的项目研究经历,仅仅是天一中学学生众多科技项目研究的一个缩影。据了解,天一学生每年要自己组成小组寻找研究方向,开展100多个科技研究性课题的研究,学校同时开设80多门校本选修课,学校配备专门指导老师,进行项目指导与孵化,在此基础上,学校每年平均有3-4个项目获国家或省科技创新大赛奖项,每年成功申请10多个发明专利,仅2013年一年,就有发明专利20多个。
    像这样的项目研究,每天在天一的60多个社团里真实的发生。天一天文社的孩子们不仅发现主带小行星18颗,认证近地天体3个,获国际天文学联合会小行星中心确认,绘制了无锡首张“光污染”地图,还在进行《中英合作月坑项目研究》,更是作为中国唯一与哈佛大学联合进行项目研究的中学生社团,参与了哈佛大学“引力透镜-宇宙发现项目”……
    当记者提出疑问,这些项目研究是否会影响学业的时候,今年录取美国常青藤大学的郑凯文同学这样说,“在天一的项目研究中,我逐渐学会了一心多用而保证质量的方法。我准备托福时同样漫游在‘小行星搜寻’研究项目中,一边备考SAT一边不忘自己的FTC机器人比赛。我将活动视为独立于学习之外的一面,两者之间互不影响但都是高中生活不可或缺的一部分。打个不恰当的比喻,成绩是饭,活动是菜。饭是填饱肚子的根本,而菜则决定了这一顿的综合品质,而我们无非就是用尽看家本领做一桌子可口的饭菜。”
    智能研究实验室的邓一波老师给记者讲了这样一个故事:每年3月,天一的孩子们会参加全国FTC机器人大赛,有一年一放寒假,研究团队有几个孩子们甚至把宿舍的被褥都搬到了实验室,他们“乐在其中”。孩子们的研究获得了认可,“天一蓝色巧克力队”在FTC科技挑战中国赛区获“思索奖”,在最近继举行的2014年全国科技活动周暨无锡市第二十六届科普宣传周活动开幕式上,天一中学人工智能社团作为唯一的高中代表队应邀参加机器人表演赛,展示了精彩的机器人搬运、格斗、升旗、单杠……

    创新是关键 氛围最重要

    沈茂德校长表示,“中国不缺创新人才的种子,但我们的孩子缺好奇心,缺兴趣,缺科学意识与创新精神。高中时期,是创新能力培养的最佳阶段之一,在这个阶段,我们要引导孩子们寻找自己感兴趣的领域,为他们提供尽可能多的机会,真实的项目研究,让孩子们学会运用知识,学会研究的方法。学术性高中,不能引导孩子们成为‘茶客’,我们要培养孩子们创新、创业的意识与能力。”
    在天一中学创新实验室里,记者看到了不同的工作小组,每个小组都有自己不同的研究项目——3D打印机组装及改良、磁悬浮应用项目、智能机器人调试、电动车无线充电项目……每张桌子上,甚至都摆放着整齐的工程笔记,里面记录着详细的研究设想、调试过程、改进过程……更重要的是,记者更看到了在这些真实的研究中,学生们的专注与投入。
    正是因为这些天一中学鼓励创新的氛围,鼓励开展真实的研究,天一学生的科技项目成果迭出——
    2013届的徐奕凡同学对新能源应用研究非常感兴趣,他的《树木生物电及其应用》更是获得了国内外专家的认同,并作为唯一的高中生在亚太电力与能源工程国际会议(APPEEC大会)上,进行了会议发言,而现在他作为2013年全球录取宾夕法尼亚大学能源专业的25个学生之一,已在宾大开始了他的大学生活;2009届的周文佳同学因为看到了“太湖蓝藻”的爆发,发明了《江海河流船载油污收集器》,获得了第24届全国青少年创新大赛决赛银牌,被东南大学破格录取;2013届的徐安炯同学因为了解到太阳能利用率不高,而发明了《蜂窝直热太阳能热水器》获第27届青少年创新大赛中获英特尔英才奖……2014年,学校国际部高二的郑怡又凭借着《改进型多生理参数疲劳驾驶报警装置》获得了第25届江苏省青少年科技创新大赛一等奖(工程学类第一名)……
    “孩子们不能总是做‘科技的受益者’、‘科技的旁观者’,我们国家需要更多的科技人才,需要‘创新者’、‘创造者’,需要更多的‘创新拔尖人才’。因此,作为学术性高中,要营造宁静、学术性的学校氛围,要形成真正培养孩子兴趣、能力的课程体系和资源平台,为人才。天一中学在近期省政府评选中获得省级基础教学改革成果奖特等奖,证明了学校的方向是正确的。”
  
 

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