2018年是上海中学率先开展高中生创新素养培育的第十年。在这一年的4月21日,学校邀请了120多名专家、教授来校,进行了以“新时代·新标准·新高度”为主题的第三届“拔尖创新人才早期培育链建构”研讨会。学校对这些年的探索进行了总结,外请的专家也对此话题进行了讨论,媒体进行了相关报道。在探索拔尖创新人才早期培育链的建构上,学校一直在奋进中踏歌而行,引领者这方面人才培育的探索。
1.学校拔尖创新人才早期培育链构建经验
学校通过此次研讨会,进一步推进以大中合作为基础的拔尖创新人才早期培育链的建构形成了具有自身特点的经验主要包,,括以下三个方面。
第一,关注“链”的阶段重点与学生的潜力、内力。在拔尖创新人才培育链中,不同教育阶段的学校承担的重点任务不同,激发兴趣、保持兴趣、在兴趣基础上的创新应该是每个创新人才成长的几个必经阶段。因此,如果要让这个“链”真正环环相扣,需要每个阶段根据该阶段学生的特点进行有针对性的培育。如果从志趣、潜能的角度来分析的话,小学、初中阶段主要是激发兴趣、保持兴趣;高中阶段主要是聚焦志趣、激发潜能,并能够预测潜能的发展水平与可达高度;大学阶段主要是让学生在志趣与潜能匹配的领域获得更深入发展。对于高中阶段的学生来说,其潜力已经得以初步显现,要激发其内动力就必须对其潜力有准确的认识。但由于社会上对高中阶段学生的定位,使得高等院校过于低估了高中生的能力,在很大程度上挫伤了高中生创新的积极性。因此社会、高校、科研院所等机构通过培育“链”这一形式的早期介入,能使社会对高中生的创新潜能有更清晰的认识,有利于建设良好的社会认可环境。
第二,关注“链”的专业智慧与学校的活力、动力。创新是学校发展的不竭动力,中学与高校、科研院所在拔尖创新人才培养机制上的合作模式创新,更能够为参与的学校带来活力。这种活力的彰显需要高等教育和基础教育的有机对接,而这种对接若想发挥更大的效力,需要把握双方的在育人方面的优势。在拔尖创新人才早期培育链的建构过程中,我们既要认识到自身作为基础教育阶段的重要组成部分,夯实学生学业、立志、人格等方面的基础,也要考虑到他们的可持续发展,推进他们感兴趣领域的聚焦、优势潜能的识别与开发、基于一定领域的创新思维养成。高校、科研院所在专业知识教育上具有优势,中学可以通过邀请一些大学专家和学者参与高水平课程的开发、授课、参与对学生的评价等,在创新人才早期识别、专业智慧引领、非学术领域评价等方面提供助推力。
第三,关注“链”的激励平台与环境的张力、魅力。搭建多维的激励平台是拔尖创新人才培育“链”稳固的软性条件。对于中学来说,宜构建好三类激励平台:其一,目标激励。学校在拔尖创新人才培育链的构建过程中,对学生成长过程中每个阶段成就评价要有明确的规范。从而可以根据目标达成度对培育“链”的运行有所掌控。其二,学校文化激励。培育“链”的构建需要多所学校的合作,因此每所学校的文化都是整个培育“链”所呈现出的价值的一部分。对于学生来说,这是激励他们持续发展的一个重要途径,而对于参与培育“链”建设的学校来说,这也是一种能够吸引更多资优学生的文化上的优势。其三,中学、大学、教育管理部门甚至整个社会都应该着力营造适宜拔尖创新人才培育“链”发挥作用的环境。中学的环境营造包括学校的软硬件设施、校园文化、管理方式等的匹配;而大学则需要以大师的风范、学术的魅力、专业的引领来感染学生;教育管理部门宜给予政策上的宽松环境。
加强与高校、科研院所的实质性合作,远不只是招生阶段的介入,更重要的是介入他们在高中阶段的优势潜能识别、开发与创新意识、思维的培育,才能更好地识别与培育在不同领域有创新潜质的学生,才能有效地推进不同志趣、不同领域的拔尖创新人才早期培育,才能更深入地促进学校的多样化办学与内涵发展。随着我校拔尖创新人才早期培育链构建的进一步深化,上海市以及其他省市的许多兄弟学校已经开始认识到与高校、科研院所合作培育有潜质学生的价值,正在积极行动起来,这是学生多样化发展与高中多样化发展的福音,更是我国拔尖创新人才早期培育的福音。
在此次研讨会上,冯校长的致辞也能体现诸多以大中学合作为基础的拔尖创新人才早期培育链的构建经验,摘取呈现如下:
今天,来自多所高校、科研院所的120多名教授、专家齐聚上海中学,共同讨论“拔尖创新人才早期培育链”的建构工作。关于拔尖创新人才如何科学地培育,一直是全社会关心的重大课题。上海中学在上海市教卫党委、市教委的领导下,从2008年起,率先在上海市高中开展“高中生创新素养培育实验项目”;2010年被批准为国家教育体制改革项目——“探索建立拔尖创新人才培养基地”试点学校以来,与复旦大学、上海交通大学、中国科学院等17所高校、科研院所以及中航工业商发集团等高新企业建立了良好的合作。今后,还将加强与上海市税务局等行政部门合作开设实验组。学校将进一步探索如何与高校、科研院所乃至企业、行政部门建立实质性的合作,推进不同领域、不同类型的拔尖创新人才的早期培育,为他们的兴趣激活、潜能开发创设宽广的平台。
非常高兴的是,越来越多的大学、科研院所教授、专家都愿意投入到高中阶段教育过程中,参与到有优秀发展潜质学生的早期识别、培育中。每年来我校开讲座、教授微课程、指导创新实验室建设、引领学生开展基于专门课程学习基础上的课题研究等方面的教授、专家近200名。正是大学专家、教授早期介入与辛勤付出,让更多的学生的发展潜质得到了良好的开发,学生的志趣得到了有效的激活,学生的创新素养得到了早期的培育,使更多的学生找到了阶段最佳发展取向。
长期以来,我国高中阶段教育与高等教育,在科技、人文等多个领域专业教育之间存在着衔接盲区,在一批批有潜质学生的培养过程中,由于缺少方法、平台与机制,错失拔尖创新人才的早期培育黄金期,造成了人才培养周期中的“引桥”缺失,让孩子们“立大志、干大事”只是停留在口号性鞭策,而缺乏学术支撑。从2008年以来,我们与高校、科研院所建立专门课程、共建实验室,开展基于“项目”的科学研究与体验性学习,就是希望改变上述状态,将“立德树人”落实在学术基础之上。通过对拔尖创新人才早期培育链建构的实质性探索,我们已形成了大、中、小、微四种目标要求不同的课程为主题的学校课程体系,搭建了创新实验室平台,每一个孩子可以依据自己的兴趣、特长与能力选择“个人的轨道”,在拓展视野、聚焦志趣的同时,产生对于“学术”的敬畏感,养成良好的学习习惯,找到最适合自己的学习方法。
经过长期的努力与坚持,在各所大学与科研院所的支持下,在各位教授、专家的帮助下,学校已基本形成了“基于学术志趣培育与导师制结合”的拔尖创新人才早期培育模式:建构了以“聚焦志趣、激发潜能”为导向的专门课程群,形成了有利于学生创新素养培育的现代创新实验室系统,建立了导师制运行的路径,完善了基于研究性学习、Blackboard等网络平台为支撑的,学生课题研究的过程性评价与管理体系。
实践过程中,我们将“兴趣相同、潜能相当”的学生相对集中,配以“导师制”为主的个性化指导,强化“生生与师生”之间的高效交流。形成了:科技班、工程班在十多个方向上的“专门课程学习+课题研究导师指导”模式;复旦计划中的“微课程+导师面对面”模式;STEAM综合课程指导模式,等等。我们欣喜地看到:学生开始认真思考“进入哪个大学、选择哪个专业学习”这个本来很自然的问题,并能清晰地了解自己到底在哪些地方与众不同。
在建构拔尖创新人才早期培育链的过程中,需要及时总结与反思,请参与过我校项目的教授坐在一起,头脑风暴,非常重要。今天的研讨会,是继2013年、2015年之后,第三次举行,我们要定期做这样的学术研讨。学术高度与执行标准是一所名校最重要的指标,希望在今天的研讨会上,各位教授、专家畅所欲言,好听的话与刺耳的话我们都喜欢听。
此次研讨会上所有的建议都将会被重视,我们将认真思考人才培育的新标准与新高度,进一步推进学校“培育链”的建构,一步步向国际一流的“研究型、创新型”中国基础教育顶尖名校的目标迈进。
2.高校专家在拔尖创新人才早期培育链研讨上的思考
上海、浙江从2014年实施新高考改革“三(语文、数学、外语)+三(从思想政治、历史、物理、化学、地理、生命科学、信息科技等学科中选三门学科参加等第考计入学生总分成绩)”,在新高考改革背景下大中学合作模式得到了进一步深化与推进,上海市上海中学形成了诸多经验,在清华大学、复旦大学、同济大学等举办的校长研讨会上做了学校这方面率先探索分享。新高考改革,为学生的选择、多样学习提供了广泛的发展空间,高考改革方案对大学、中学教育改革形成了“倒逼”之势,为大中学合作带来新契机。对于普通高中来说,需要思考学生的选择学习与大学的衔接,积极探索以专门课程开发、现代创新实验室建设、课题项目指导为基础的改革,形成中学与大学在育才、选才方面的联动效应与合作机制。对各类创新人才的早期培育,仅靠中学的力量是远远不够的,需探索与大学的合作模式,让不同类型发展潜质与优势潜能的学生得到适合发展。在2018年4月21日的这次拔尖创新人才早期培育链的构建研讨会上,学校邀请了六位专家来校讨论有关拔尖创新人才早期培育链的建构思考,值得分享(根据录音整理,未经本人审阅)。
资料1:以学术兴趣与素养培育引导学生全方面提升
(时任复旦大学原副校长陆昉教授)
今天的探索主题是大中学怎么能够密切结合来培养我们的高素质的人才。那么大家可能一定会思考,我们究竟应该怎么样培养学生?如何培养学生?应该培养学生成为怎样的学生?教育部最近花了三年的时间,组织了多位专家定出了中国学生的核心素养,实际上就是要培养我们学生的全面发展。
学生的培养包含了从小学、中学一直到大学,我认为最关键的是高中阶段,因为这时候正好是从青年向成年的转型,并且对他今后发展是非常关切的。对于我们大学来讲,我们是人才培养的最后一环,但是它的前端对于我们的后端的培养实际上是至关重要。因此,在2014年的时候,我们当时就和冯校长策划了怎么样把大学和中学的力量能够整合起来,形成早期的学生培养链,使学生能有一个很好的成长,所以关注的重点非常明确,就是要培养学生的学术兴趣与培育素养。
冯校长在这方面还是非常有先见之明。我想先把这个项目做个简单介绍,下一步应该怎样来思考。
这个项目实际上是三个方面,首先通过讲座使得我们的大师走进中学,我们教授实际上有非常丰富的学术和人格魅力来影响中学生。其次通过微课、暑期课程对学生稍微有一些系统影响,因为微课是要有一些基本的对学生引导的要素,可通过这个课程来实现。但最关键的是我们高校的导师和学生能够有一个非常近距离的接触、了解,来培养他们的价值观、学术管理。我们参与讲座的教授大概有60多位。其中也包括我们的院士、资深教授,涉及方方面面的学科。
微课,这几年实际上我们学校也到上海中学组织了22门。因为每一门微课大概有6个多学时,不可能完整来介绍各个领域,主要介绍一些前沿的知识。最重要的是导师制。也就是说我们基本上1位导师对5位学生、6位学生,面对面地对学生做引导。我非常高兴,这个学期我也加入导师队伍,实际上就和6位学生来进行这项活动。不仅仅是师生的见面,更多地来传递一些科学前沿,包括我们的思维方式,根据这些学生的特点,有针对性地提出一些建议。在与学生交流后,也都有很多的邮件给我们,来谈他们对问题的看法。
有一个比较突出的例子,我们上中的一位同学,他对应的复旦大学导师是张老师。这些学生通过经典阅读以及在导师的见面会上,与导师谈了他的一些想法、看法,导师引导他关注社会,开展社会调研。张老师又对这位学生怎样来进行这方面的研究,包括文献的检索,包括立题、立项、研究的方法进行了指导。学生通过这样一个环节的训练,不仅了解了社会,同时也提升了他的学术的能力。去年高考,他进入了北京大学的元培学院。我相信导师制计划对他今后的发展会起到非常大的作用。经过这样一番培养,实际上使得学生能够非常早期就与我们大学的教授有了密切交流,从一个比较高的角度来引领,来指导,使得他能够有更好更快地飞速的发展。
我还想对这个项目如何来进一步地开展,提一些这方面的思考,也就是如何来改进,使得效果能够达到更好。首先我觉得还是追根溯源,我们的初心实际上就是要激发学生的学术兴趣,培育核心素养。这是非常关键的,因为在中学阶段,学生的学术兴趣的培养是要靠我们的教授来指引的。因为我上个星期正好在某个大学做审核评估。好多学生进了大学还不知道自己要干什么。那样的话,实际上对于我们大学的培养,就带来非常大的困难,他的目标都不明确。所以在中学阶段,实际上就是要来给予他们一点引导、指导、提升他的学术圈,这是最关键的。同时在这个过程当中,按照教育部所提出的学生全面发展,在核心素养上面能够进一步提升。
为了做好这件事情,我觉得还是要做一些顶层设计。我建议能否成立专家委员会,来完善计划的设计,因为现在基本上依靠每位教授与学生来沟通,能否有一个顶层的设计,我们在制度、措施、方法,大家一起来探索,能够把这个项目做到更好,还得要加强教师之间的密切联系。
我觉得要把学科导师引导与学生培养有机地结合起来,形成有针对性的、个性化的培养。有一位上海中学的同学,他在高中阶段实际上就已经进入了大学的培养环节,现在在大学阶段已经进入了研究生的培养环节,还可以引导他在物理学科领域的一些志向和意愿,我觉得完全是可以的。还有就是应该组成学生团队,也就是说学生应该是跨年级跨学科的学生团队,而不是仅仅局限在我们现在的5个人、6个人。
怎么样在学生之间能够有更好的密切联系,可以围绕一些专题、一些课题来进行跨学科的一些援助。因为我们现在所面临的问题,不是说跨学科的,是怎样从小去激发学生的这方面的兴趣爱好。
最后一点实际上就是要怎么样利用现在的信息技术,包括我们在建的AP课程、在线的微课,能够更加有效地培养学生自主学习、探究学习的能力。这也是我们下一步要做的,因为现在教育信息化实际上是下一个发展重点,那么能否借助于大学中学合作在这个方面发展?希望通过这种研究探讨,能够获得大家一起进步的核心。相信通过我们齐心协力,为我们未来学生的培养,会作出我们应有的贡献。
资料2:多方面协同合作,创人才培育新理念
(时任上海交通大学教务处处长吴静怡教授)
首先讲一下人才培养的理念。上海交通大学实际上要培养第一等学问、第一等事业、第一等人才,必先独立第一等品行。在学生的培养中,提出了我们的培养理念,实际上是价值引领下的知识探究、能力建设和人格养成。大学与中学能够更好的联动培养早期的创新人才,对后端我们希望能够贯通、培养和打通本硕博课程,是我们总体的一个培养理念。
实际上从学科来讲,上海交通大学更多的、最多的是工学,大家可以看到它的工学占55%,然后实际上包括医学和我们的理学都在10%左右。交大希望能够建设强势的工科、坚实的理科、领先的生命医学和精品的人文社科,这也是我们总体的一个目标。从拔尖的创新人才的早期培养来讲,我们实际上涉及四个方面。
我们参与了国家的“英才计划”,也是早期拔尖人才的计划。这个计划中有非常多的高层次的人才参与了学生的培养。第二块我们每年会做学生的早期的课程培养,也建设了自己的大学先修AP课程,每年有许多中学来参与大学先修课程。第三块是做了“瞭望科学夏令营”,这是指暑期邀请全国各地(包括港澳台)的中学生来上交大,做一周的培训和了解大学。上海中学学生每年也参与这样的活动。还有第四块是建设早期拔尖人才培养基地。我们跟很多中学实施了,尤其是跟上海中学,我们最早很多的老师来参与学生的培养,给学生作很多的讲座。这是我们在拔尖人才中的一些典型的例子。比如说我们教授指导的小魏(洵婧)同学获得了明天小小科学家的称号,在这样的一个培养过程中,确实培育了很多这样的学生。
我们“瞭望科学夏令营”,凸显了交大在拔尖人才培养中,兴趣为导向,项目为抓手,配备了很多的导师,激发学生的科学兴趣,树立科学志向。大学和中学联动来培养拔尖人才,是创新实践的一个育人体系。
上海交大是首批入选国家双创示范基地的学校,在这个国家首批示范基地里面,投了大概将近两个亿,其中有一半的经费是建设学生创新中心。我们把原来的工程训练中心转变为学生创新中心,而这个学生创新中心的目的主要是希望能够形成开放式的学生创新服务图书馆。所谓开放式学生创新服务图书馆,就是期望同学们可以在创新中心借助文化工具来实施创新想法。我们这个项目也向社会开放,未来一些很好的中学生愿意动手一起来参与,也可以向他们开放。还有就是我们的学生的学习工厂,它可以做各种加工、各种尝试、各种动手的一种行动,包括无人机也好,机器人也好,均可参与。
我校还有一个优势利用校企合作基地来育人,实际上最近学生创新中心做了非常多的项目与企业合作,而这个合作往往是一些特别的高新企业。这些高新企业希望把他们的先进理念与创意带入学校,而学校也希望学生把更多的前沿思考和亮点的想法给企业。我们学生创新中心的建制里面包括了服务中心,3D打印,切割中心,还有就是我们的创新工作坊和学生的创新实践的一些地方。中学生愿意做的,也可以去参与尝试。
我校每年六月和十二月会举办大规模的课程项目展,展出各年级、各类型的创新产品。我们可以邀请特别有兴趣的中学生,来看看我们大学生在做什么?其实这个课程项目展,我们主要邀请的都是企业,毕竟有些项目也是企业出资的,来看看同学们做点什么东西,这样企业也得到了很多有亮点的东西,那我们的中学生是不是也可以得到很多有亮点的东西?我们的高端,有致远学者研究计划,它是聚焦世界科技发展前沿和国家的重大战略的需求,所以这个也是非常有意思的一些展览,我想中学也可以参与进来。
大学和中学有多方面可合作的机会,这里包括参与大学教授的论坛,大学导师参与学生的指导,包括中学生参与科学营等;开放学生的创新中心,来为中学生提供实践的场地,大学课程项目展邀请中学生参与交流讨论等。我想这些实际上都对未来我们中学生打开他们的思路,看看现在世界在关注什么,我们大学在做什么,这样可为未来他们的理想和想法,打下一个理想的基础。
资料3:个人、机遇、奉献造就杰出人才
(全国政协原常委、复旦大学葛剑雄教授)
最近经常会收到中学生的邮件,特别是上海的中学生,因为我有一篇写霍金的小文章被选为上海语文课本的课文。他们学了以后经常问我:如现在霍金逝世了,你有什么新的看法吗?因为老师让他写读后感。这个问题为什么引起大家的兴趣呢?其实我当时站在霍金身边,我的观感其实就是我长期的思考问题:怎样造就一个霍金?我自己从19岁开始当实习教师,到现在50多年了,接触过很多学生,我自己从教初一的学生教到现在博士生,跟博士后合作。我自己的博士生中间,专业的背景很复杂,相当一部分来自理科、工科。有的是电子中心的,从电子实验室转到我这里来的,但他们都有一个共同的特点,他们对人文、对历史、对哲学同样有兴趣。加上我自己在研究中间,涉及历史人文地理,其中有一个历代那些人才,他们的分布,他们有什么变化?他们怎么产生的?我一直凭着自己的兴趣思考这些问题。
这些年我自己觉得我已经理出一个头绪了,我认为人类的杰出人才,他最后的成功,其实取决于三个基本的条件:第一个是个人的天才。这一点到现在科学家还很难做出一个完整的结论。但是这一点大家都承认,这些天才没有办法复制。而且的确是现有的科学所没有办法解释“他为什么有超常的能力”,这是事实。而且它不仅是反映在个体,有的是反映在群体。比如天文学家告诉我们,到现在天文学家没法理解,为什么当时希腊人突然拥有了这么高深的天文技术,这样的天文知识,即使在现在,用先进仪器也不容易得出结论来,而希腊人突然想出来了。难怪有的人猜测这是外星人给他们的。
当然这只是一种设想,但是你用常规来理解的话,那么照理知识是慢慢积累的,是逐步提高的,怎么他忽然产生这种飞跃,并且相当长的时间,其他民族、其他人群没有办法突破。个人也是如此。古今中外很多天才人物,用常规来理解他,来解释他,是讲不通的。所以我认为尽管我们还不能认识到,但是及早地发现天才,使天才人物能够拥有它以后的机会,这是最重要的。所以从这个角度讲,我们现在有一些超常的学生,那些尖子,我们怎样及时地发现他们,给他们机会,这是非常重要的。
我一直跟中学生讲,老师跟你们说天才出于勤奋,这只是鼓励你们努力,但是这个话是科学的,不是天才,再勤奋也成不了天才。
这是第一个,那么第二个条件就是机遇,没有机遇也是不行的,像我自己的同学里面好多人,我认为他应该是个天才,但是很可惜,有些人连大学都没考上,为什么?说句不好的话,这就淘汰了。我们都知道以前,解放以后的高校招生曾经都是放开的,中间开始紧,就是有一些出身不好的学生,对指导性的专业(比如说可以去考古,去地质勘探,去财会)这是可以的,有些就不能让他们学。
改革开放以后,我们的年轻人,我们的学生机遇非常好,可以说中国历史上面几千年最好的机遇,那么我们怎么样给他一个好的机遇?在这机遇里面,学生可能自己还不知道自己天才在哪里,或者他天才被他的兴趣,被他眼前突然之间碰到了的牵着走,说我们要给他更多的机会。这个机会就是让他有一段时间自由的阅读,通过阅读激发出他的潜能,激发他的兴趣,还要让他接受更多的新的事物,开阔眼界,比如机器人这些最新的科技,也许将这些跟他的才能契合起来,那么他这一方面潜能激发起来,会作更好的选择。
选学一门学科也是如此。我的老师谭其骧先生曾经告诉我,他进大学的时候首先是在中文系。当年他的老师还带他们去跟鲁迅先生座谈,他也试着写个小说,但后来发现这个不行,他又转到外文系,外文系他觉得也不行,最后转到社会历史系,实际上学历史。最后他认为他的选择是对的,为什么?他发现自己形象思维能力是有限的,但逻辑思维比较强,果然他成为我国杰出的历史地理学家,他还当选了科学院院士。所以我们怎样在小的机遇里面给学生插上飞翔的双翅。
最后就是个人的奉献,以至于信仰。有很多有才能的,他不是江郎才尽,而是因为到了一定程度,他放弃奉献,更没有信仰。我们看到有些艺术家为什么他能够表达出这么一个高的境界,其实他最后是一种信仰。比如米开朗琪罗,他画的画,一般的画家都认为他已经超出了常人所能够承受的能力,他怎么做到呢?其实最后是定力。一个人在有了信仰的情况下,的确可以有超常的发挥和他人所不能想象的一种理解。所以我认为这一点也是非常重要的。我们对这些尖子学生,除了在专业上面加以培养以外,更主要的全面提高。对于有才干的这些人,特别要提高他的人文素养,使他能够基于一种奉献精神,最终提升到他的一种信仰。
我们最后真正成功培养出来的人,或者说我们给他提供条件,使他能够自己成长这些东西,这些人也许是少数甚至个别的,但他们不仅是对上海,对中国,对世界,而且是对人类会作出伟大的贡献。(www.daowen.com)
资料4:新教育需要新评价机制
(上海交通大学自动化系主任陈卫东教授)
非常荣幸能有么个机会,汇报一下我们关于工程方向创新这人才的早期培育,特别是怎样在上海中学开展这方面的工作?我们把机器人方向作为一种教学的平台,创新的平台,而且我们在这里再探索一些教学的方法,重点在创新平台的培养。我们工程方向,一直是要跟社会需求相关联,新工科是教育部提出的一个发展方向。
新工科实际上是由工程方面的复合型人才匮乏引起的。举个例子,就像人工智能,国际上无论是欧洲、美国还是亚洲,均是一个竞争的核心或关键点。新一代的信息技术,包括新能源、机器人、新材料等,就这些产业相关的人才集聚是匮乏的。我们国家在这些领域,特别是基础的核心技术领域,缺乏相关的人才。创新型国家实现产业升级,需要改革人才培养的机制体制。
新工科新在哪里?新的教学理念,新的教学体系,新的教学模式和新的教学结构,追求新的人才的质量。这就是我们的新工科的新。那么,我们为什么选择机器人作为工程教育的切入点?大家都可以看到机器人技术跟很多基础科学相关,从生物学,到心理学,到数学,还有电气工程、计算机、人工智能等都密切相关,还涉及认知科学、法律等,它可以触及当代科学技术的方方面面。以工程为切入点,我觉得是一个非常好的方面。
教育机器人学都包括哪些内容?它包括机器人教具,教材,课程开发,教学方法,以及竞赛活动一系列。在整个教育机器人学的发展上,可能大家更关注的是机器人教具和竞赛活动。其实教材、课程开发、教学方法,确实都有非常重要的作用。单单通过机器人教具,简单地让学生参加比赛,其实这与我们人才培养距离还非常大。我们基础教学的理念和理论是基于建构主义的学习理论。还有一方面能够促进基础科学,数理化都能够有相关体现。另外,能提高学生的认知能力。让学生关注社会,要把机器人相关的在社会的应用,引导同学们在项目开发上体现不少处世的社会的技能,包括沟通、团队协作等。
在教学方面,可以采用三个方面的方法:一个是主题式的教学法,把一些关键的与机器人相关的(其实也是工程学的)一些基础方法、基础知识授予学生,可以学生为主体进行项目设计开发。二是以点带面,把各个方面相关学科串联起来,让学生形成一个新的认知结构。三是不同学生可以深入到不同的深度,寓教于乐,脑手并用,让学生能真正地接触物理世界和现实世界。
我很荣幸能够在2008年就参与上中的机器人方向的教学。当时跟冯校长一起探讨,到底哪一个切入点更适合高中生,就设立了这个方向。现在整个教育机器人,无论是教具的市场还是商品化等,与现在现实的工业和民用的应用,就已经贯通了,成为一个很大的产业体系了。这个产业,包括在教学上的应用,其实还存在很多问题。目前大家更重视结果而轻视过程,重视的是知识和技能灌输,而轻视探究,课程体系还不够健全,教育方法也不适用,师资力量还是非常紧缺。
在上中的10多年实践,可以说其实包括两方面,一方面就是主题课程,把这些基本的基础知识和技能传授给学生。引导学生的兴趣,在课程设计阶段开始引入小项目,但这个项目是我们引导学生、告诉学生的项目,比如说你现在有个机器人,你要完成哪些功能、任务,然后把这相关的要达到目标所需要的知识5%,介绍给学生,那么学生要在基础上去实践,有编程、装配、遥控等,强调学生之间的配合,比如有两三位学生协作。最后考试也是跟传统的不一样,我们完全是实验测试的形式。让学生在这样一个建设当中提前表现不同的自主性的能力。我这里有个项目的答辩环节,锻炼学生的表达和讨论能力。我们教具和教材方面,也是紧扣当代信息技术发展的潮流,把机械学、电子技术的新的一些芯片、编程的方法都介入到这个课程,学生也非常感兴趣。
第二个方面就是项目学习。引导学生在主题课程学习基础上开展项目学习。这个过程是学生为主体,我们老师只是一个辅助引导的作用。可以看到学生是千差万别的,这个过程就体现了他们独立的思考,自主的意识。涉及知识领域是非常广泛的,信息、电气、仿生、机械、人工智能、控制、材料等,全部都让学生接触。另外,可以培养他们的能力,有硬能力的,还有软能力的。硬能力主要有问题去自己解决,还有观察能力。还有就是软能力,有批判的能力,对前面人的工作怎么去批判,然后怎么提出自己的想法。最重要是对社会的关爱,如怎么防止老人摔倒,把有关市场使用的拐杖做市场纠正等。学生其实已经融入社会性的题目,然后他们怎么去表达自己的思想。怎么与同学沟通?甚至是遇到困难怎么去解决?需要学生有信仰、有意志,能坚持下来。
最后谈一下关于高中生创新教育的一些思考。一个是不断地去发展新的课程体系。我觉得核心的一点就是加强学科教学,数理化的理科基础课要教他们,甚至于现在新兴的机器人、人工智能等新科技和人文科学都要进行教学。第二方面就是新的教学方法,探索新的教育方法。我觉得重要的是面向开放式的,把学生放到一个没有标准答案的这么一个环境里,让学生去探索。这就需要探索新的工科教育、新的教具、新的评价机制。
还有一个核心就是师资队伍建设,需要多学科教师的联合指导,包括我们高中校内的多学科老师来这边做指导。我们高中与高校,校外的教师,这是与多学科交叉能够相对应的。实现从教育思想、教学理念和技术素养的师资培养方面的新的突破,才能为我们培养高质量的创新人才奠定基础。
资料5:“独上高楼,望尽天涯路”
(华东政法大学张栋教授)
我到上海中学来讲法学讲座已经足足有七年了,这七年来不管有什么事情,我一定是保证至少来讲座两次。为什么这样坚守?其实我自己也有一些想法,刚才听葛剑雄老师讲人的成才,他讲了几个因素,也讲到这个机遇。其实我自己也想,自己进入这个行当,实际上像我们那代人都是非常偶然的,或者是碰运气。就是好多人实际上进入一个专业以后,他很长时间他就发现自己不合适,然后再换,付出非常高的试错成本。
人在选择自己的道路时,实际上往往是没有足够的信息来帮助自己做选择的。
拔尖创新人才早期培育链的建构格外有意义。我自己就有一个体会,我们学生很容易因为喜欢一个老师而喜欢一门学问。我们也很容易讨厌一个老师而讨厌一门学问。所以有时候你想想教育是一件很可悲的事情,我们同学都很容易愤怒,有时候觉得制度不合理,不能很好地评价我的能力,或者是压抑天性。
教育最可悲的是什么呢?是你的愤怒,有可能使你和一门非常重要的学问失之交臂,但是那位令人讨厌的老师和不合理的制度却安然无恙。有鉴于此,我扪心自问,我并不一定是一位好老师,但是我为什么很愿意做这件事情?我是希望能通过这个机会让同学了解我所在的学校法律相关的专业真实状况是怎样的?因为我本人从毕业以后就做检察官,做法官,后来又做学问,考察过很多国家相关的法律制度。
我在这个行当里已经做了20多年,如果我跟学生谈谈我对这个行当的理解和体会,经验和教训,能够给他们一些极其直观的感受。我们同学实际上对很多学科,如果你没有这样的直接的沟通的话,很多情况存在着非常大的误区。比如对法学来讲,好多学生误以为法学是需要死记硬背的学科,或者是通过影视剧来了解法学,他所理解的自己很适合,实际上他不一定适合。甚至我们的学生有时候已经读到博士了,实际上他的天资可能做另外一门学科更合适。
王国维在《人间词话》里,讲古之成大事者必经三个阶段。第一个阶段是“昨夜西风凋碧树。独上高楼,望尽天涯路。”第二个阶段是“衣带渐宽终不悔,为伊消得人憔悴。”第三个阶段是“众里寻他千百度,蓦然回首,那人却在灯火阑珊处。”葛老师刚才讲了,说天才不是勤奋,你就能实现的。其实《人间词话》里讲这个东西,实际上是同样的道理,就是我们从小教育孩子说你只要努力就能成功,实际上到了我们这个年龄,回过头想想,只有在正确的方向上努力,你才能成功。
为什么不是上来就“衣带渐宽终不悔,为伊消得人憔悴。”他一定要先去“独上高楼,望尽天涯路”。因为眼界和境界更重要,然后辅之以努力。我们歌词里讲说“借我一双慧眼吧,让我把这纷扰看得明明白白、清清楚楚、真真切切”。对于中学生来讲,在高中阶段,人生这么关键的一个阶段,其实有时候不光是他自己睁开眼睛看,可能是需要有人把他领到高楼上,还需指给他看。你环顾四周,甚至你去把栏杆拍遍,可能你才能看到哪条路是对你最佳的。
所以我们现在这个项目,我们所做的这件事情,我觉得是非常重要和有意义的。尤其我觉得我们与上海中学合作,也进一步增加了我对中学的认识。在合作之前,我一直以为上海中学是科技强校,理工很牛的,上海最聪明的孩子就在这里,但是我很高兴地看到上海中学并没有偏废人文学科。
器物之学对于强国富民确实非常重要,但是像读史使你明智,制度的进步和现代化,对于一个国家的富强和它的发展也非常重要。我们需要这些最聪明的、最优秀的孩子,这些合适的人才,能够到我们法学行当来,法学的确需要第一流的人才来参与。所以我觉得我们这个项目,“拔尖创新人才早期培育链”确实是一件意义非常重大的事情。因为上海中学的学生,实际上他代表着我们将来不管是在科技还是人文领域,我们国家最精英的这些人。
所谓“少年强则中国强”,所以我这里表个态,我还愿意继续为这个培养链做些事情,我已经七年和上海中学结缘,我也愿意继续来做这样一件事情,“但有所需,义不容辞”,或者用我们法学的话,就是传唤后及时到案。
资料6:创新人才从培养学生自信心及胆识开始
(美国国家科学院院士、中科院神经所所长蒲慕明教授)
我们怎么样做拔尖创新人才早期培育?我先讲讲自己的一个故事。我在20岁的时候,在中国台北的清华大学物理系念书。我有一个物理学李老师,他在大学二年级的开放暑假的时候把我找去。他说,香港徐氏基金会要在台湾出一套科学科普书籍,要翻译一些书,好像你的外文还不错,交给你一个任务,去翻译《汤普金梦游记:近代物理探奇》,这是由美国一位天文学家伽莫夫写的,是讲近代物理的一个简单的语言,给中学生看,我就在暑假把这个东西翻完了。翻了十万字很辛苦,因为老师交的任务,表示对我有信心可以做成。我做出来之后拿到很好很高的稿费,很大的一个收获。
到了我三年级暑假,他又给我一本书,叫《趣味的科学实验》,也是给高中生做实验看的,在家里瓶瓶罐罐拿出来,做一些物理化学的实验,有关废物利用的一些实验,很厚的一本书,也翻译出来了。我觉得我个人得到了一个收获,这位老师带着我做这件事情,这是一个机遇,这个机遇是很难得的,别的同学没有。我从事这项翻译的经验,给我后来做科研有很大的帮助。因为它告诉我怎样去做趣味实验,怎样去把这个问题用很简单的语言讲清楚。甚至我做实验,我都不需要买很好的仪器,我自己在实验室的东西拼凑一下,就可以自己做一套东西出来,这些收获确实很大。而且对我个人,后来这些书在台北变成高中生的暑期推荐的读物,一直到了20年以后还不断在修改再版。
后来我到了美国,华人教授们组织了一个国内科技教育发展趋势研究的科技教育协会,我就很积极参与。在这协会开始办科技导报,科技导报现在在国内出版,但最早几期是我在美国帮着编辑出来的。这10年每一年的暑假,我组织我们研究生,到中学去办夏令营,当然都是到乡镇的学校,安徽、四川、江苏等比较偏远的地方的中学,办夏令营,办三天。我办夏令营的目的是什么?其实你说做这个事情对科学发展有什么作用,就像大海的一滴水一样,这个三天能够教出多少学生,对大中学有多少影响?这些都不是主要的原因,我最重要的是要培养我的学生,带着这些研究生,他们能够通过这种活动,对他们自己也是一种教育,他怎么样把东西给中学生讲清楚,他该怎样投入并接受中学生,他们能彼此学习。
我觉得我们很多老师都比较热衷于学,要做活动,我们把研究生带到像上海中学这样的中学来授课、指导课题项目,很重要的一点,就是要让他们培养学生对社会的关心,他们自己怎样把他所学的东西去传播。这是第一点我想说的。
第二点就是创新人才怎么培养?我觉得我们现在最关键的就是孩子们的兴趣。兴趣怎么来的?脑科学里面有很简单的道理,我们的活动都是大脑的网络决定的,是大脑的网络里面一个叫做奖赏网络,奖赏网络是什么呢?你做一件事情得到奖赏,你就做得好。要有收获,要得到奖赏才会有兴趣,这是一点,这是基本的道理。我们培养孩子们的兴趣,一定要让他获得奖赏的,使他能够尽早尽快地得到奖赏。做事情做成,他就有兴趣。你比方说题目也是,我们设计这个题目的时候,不要搞一个很难的问题,半天做不出来,就越做越没兴趣。但是你要循序渐进地把这个问题,简单地做对,做对有兴趣以后会做得更好,再设计更难的问题,把它做得更好,这信心就慢慢地建立起来了。
建立信心,得到兴趣,就是要让他成功。做事情要完成,不一定要难题,但是要做成,而且要越早做成越好。我们对科学家培养也是一样,你给研究生的第一个题目,要是很难,做不成,他就丧气了,再做也不成,还没开始做成,慢慢越做越难,越做越死,他信心就完了。所以这兴趣与信心的培养跟我们怎么设计的问题,怎样引导学生直接有关。
最后我再讲,需要培养学生一种胆识。我觉得我们的科学家,四五十年来做研究,他的成就完全跟着他的胆识成正比,敢冒险,敢做人家不做的东西。胆识怎么来的?这是很有意思的事情,他怎么会出现胆识呢?我前天从牛津大学来,大家都知道牛津大学神经科学很有名,这个大学神经科学的一位曾获得诺贝尔奖的鼻祖教出了四五个学生也得了诺贝尔奖。在晚上吃饭时我跟他们请教,我说他怎么挑学生挑这么好?其实不是说他的学生,都是可以有过人的资质可以获诺贝尔奖的。而是这些学生在他的指导之下建立了信心,老师给学生信心,说这个东西可以做成,他自己也培养了信心。所以像牛津大学、剑桥大学,几十个诺贝尔奖,要说进去的每个人都是很了不起的天才也不见得,只能说他们有相当的资质,但是进去之所以能够做出大事来,就是一个胆识。
在越大的环境里有一个胆识,告诉他可以做大事,可以做大问题,这就是我们登高望远,看尽天涯路里面就有的大事情,你就好好去钻研,这就是一个胆识要培养。我们的拔尖人才在中学、在大学研究所都要培养,先要培养出胆识,才有真正的拔尖创新人才。走人家不敢走的路,要有一个环境,有这些胆识去走创新的路。我觉得形容胆识的一句话,毛主席一句诗讲得最好,是“乱云飞渡仍从容,无限风光在险峰。”这样一个情怀跟感受,我们要在学生中培养这种胆识。
资料7:拔尖创新人才早期培育,如何激活创新兴趣和胆识[2]
(《解放日报》官方微信《上观新闻》记者许沁采写)
高中阶段教育与高等教育在科技、人文等多个领域专业教育之间,或多或少存在一定的衔接问题,在一批批有潜质学生的培养过程中,因缺少方法、平台与机制,可能错失拔尖创新人才的早期培育“黄金期”。
如何架起人才培养周期中的“引桥”,激发学生兴趣,培育早期拔尖创新人才?在4月21日上海中学举行的拔尖创新人才早期培育链建构研讨会上,专家认为,兴趣是关键,其次是胆识,让学生做“主角”,给予他们信心。与此同时,从顶层设计,建立更为稳定的高校、院所专家师资。
让学生做“主角”
老年人容易摔倒,如何设计一种防止摔倒的保护措施?不少同学想到,汽车里的安全气囊遇到意外时,会第一时间弹出;那么,如果老年人身上也“带”一个类似的安全气囊,摔倒前的一刻及时撑开,为之提供支撑保护。但这样的安全气囊也要可以控制,预防随意爆开。于是,孩子们开始尝试立项,考虑通过传感器装置,比如:从手机信号来检测摔倒的“信号”,预防老人发生意外。同学们热衷选择兼具社会意义和实际意义的课题,在与交通大学自动化系主任陈卫东教授的交流中,设想一步步深入,目标也逐渐明晰。
上海交大与上海中学在工程领域创新教育的合作实践开展已久。“从生活中发现问题,让学生成为‘主角’,专家只是‘配角’,激发课题研究的兴趣。”陈卫东教授说。面向学校创新实验班的学生,每周二、四的下午,11个科技类专门领域方向配备了导师跟踪,每年邀请各大高校、院所200余位专家来学校授课指导。
早在2009年,同济大学汽车学院与上海中学合作成立节能汽车实验组。在同济大学汽车学院副院长谭丕强教授看来,创新主要是激发孩子的兴趣,开发潜能,比如:在探索汽车的试验项目中,虽然很难,但也要鼓励孩子能做成一件“事”。“独立思考,不轻易相信别人,热爱生活,关心别人,这对探索科研,都很重要。”谭丕强说。
创新关键是兴趣
上海中学2016届学生魏洵婧,曾获得第16届“明天小小科学家”称号,也是上海唯一一名“明天小小科学家”。她当时的课题是《恒温热源上方气流形态的研究》和《烟颗粒疏密条纹成因的研究》。小魏平时爱好广泛,对数理化特别有兴趣,热衷建立模型,编写程序。如何才能坚持研究?在她看来,首先要自己感兴趣,然后不断钻研。唯有不放弃,才能坚持下去。
华东政法大学张栋教授认为,当学生有了眼界和境界,再向一定的方向努力,会更有成效。在美国国家科学院院士、中科院外籍院士、中科院神经所所长蒲慕明教授看来,创新人才的培养,关键是兴趣。“现在大家普遍感到,好学校、好老师很重要。其实,激发兴趣,需要一个‘奖赏’机制——要鼓励,才有兴趣。”他打比方说,不一定要“难题”,但通过努力学生要能做成,然后再设计更难的问题,这时候,信心和兴趣就都来了。这种激励要尽早尽快,才能让孩子更有兴趣。除了兴趣,在他看来,胆识对创新人才的培育也很重要,敢于冒险,登高望远,走别人不敢走的路。
助力找到志趣方向
从2008年起,上海中学探索建立拔尖创新人才培养基地试点学校以来,与复旦大学、上海交大、中国科学院等17所高校、科研院所以及中航工业商发等高新企业建立了良好的合作。越来越多的大学、科研院所教授和专家都愿意投入到高中阶段教育过程中,参与对有优秀发展潜质学生的早期识别和培育。每年,近200名教授、专家来上海中学开设讲座、讲授微课,指导创新实验室建设,引领学生开展课题研究。目前,学校已经基本形成了“基于学术志趣培育与导师制结合”的拔尖创新人才早期培育模式。
在与高校、科研院所建立专门课程、建实验室,开展科学研究与体验性学习中,学校让每个孩子可以依据自己的兴趣、特长与能力,选择“个人的轨道”,在拓宽视野、聚焦志趣的同时,产生对“学术”的敬畏感,养成良好学习习惯,找到最适合自己的学习方法。
“早期介入与辛勤付出,让更多学生的发展潜质得到良好开发,学生的志趣得到有效激活,创新素养也得以早期培育,使更多学生找到阶段最佳合适发展取向。”校长冯志刚说。
在业内人士看来,如何从顶层设计,建立更为稳定的高校、院所师资队伍,尤为重要。交大副教务长、教务处处长吴静怡教授表示,希望通过大学与中学合作的多渠道联动机制,推动创新教育贯穿整个教育体系始终,提供可持续发展人才。
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