智慧校園應(yīng)用案例：聚焦志趣、激發(fā)潛能：構(gòu)建數(shù)字化創(chuàng)新實(shí)驗室的思考

1、聚焦志趣、激發(fā)潛能：構(gòu)建數(shù)字化創(chuàng)新實(shí)驗室的思考簡介：數(shù)字化時代的到來，不同類型的學(xué)校需根據(jù)自身的實(shí)際與學(xué)生的特點(diǎn)進(jìn)行有效應(yīng)對與改革思考。上海中學(xué)創(chuàng)始于1865年，今年將迎來建校150周年。學(xué)校堅持“樂育菁英”的教育傳統(tǒng)，從這里，走出了55位兩院院士，100多位省部級領(lǐng)導(dǎo)，各行各業(yè)專家難以盡計。校園面積約23公頃(340余畝)，綠樹成蔭、安靜美麗，擁有一流教學(xué)條件和師.發(fā)展故事內(nèi)容導(dǎo)圖數(shù)字化時代的到來，不同類型的學(xué)校需根據(jù)自身的實(shí)際與學(xué)生的特點(diǎn)進(jìn)行有效應(yīng)對與改革思考。上海中學(xué)創(chuàng)始于1865年，學(xué)校堅持“樂育菁英”的教育傳統(tǒng)，從這里，走出了55位兩院院士，100多位省部級領(lǐng)導(dǎo)，各行各業(yè)專家難以盡計

2、。校園面積約23公頃(340余畝)，綠樹成蔭、安靜美麗，擁有一流教學(xué)條件和師資隊伍，是中學(xué)生夢想的讀書圣地?，F(xiàn)階段學(xué)校最大的特征是：一校兩部，其中本部在校生約1200人(高中10-12年級。每屆約400名學(xué)生，他們是上海市最好的學(xué)生)，國際部學(xué)生近3000人(1到12年全建制，平均每屆200多學(xué)生，對象是外籍學(xué)生)。本部的每屆畢業(yè)生都能進(jìn)入國內(nèi)外名校，其中90%以上能進(jìn)入國家“211工程”“985”工程的著名高校。國際部是上海市最早的國際文憑學(xué)校，先后被授權(quán)設(shè)立IB、TOEFL、PSAT、SAT、AP、A-LEVEL、ACT、GRE考點(diǎn)。目前國際部IB課程開設(shè)27門，IB全科平均分連續(xù)5年超過

3、41分(滿分45分)，今年IB全科平均分再創(chuàng)新高，達(dá)42.4分。AP課程開設(shè)20門，參加AP考試的人次超過600，覆蓋在讀11、12年級學(xué)生數(shù)的約80%，平均分大于4.5分(滿分5分)，處于國際領(lǐng)先水平。國際部畢業(yè)生以升入國外名校為主，今年報考美國大學(xué)的畢業(yè)生中有90%的學(xué)生被美國排名前50的大學(xué)錄取。進(jìn)入21世紀(jì)以來，學(xué)校依據(jù)自身的辦學(xué)條件和特點(diǎn)，針對校內(nèi)高中資優(yōu)生群體，提出了“聚焦志趣、激發(fā)潛能”的辦學(xué)理念，著力探索國際視野下拔尖創(chuàng)新人才早期培育的新路。如何抓住數(shù)字化環(huán)境帶來的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，尋找有利于資優(yōu)生基于數(shù)字技術(shù)平臺的學(xué)習(xí)與探究的突破口，成為學(xué)校一直關(guān)注的重要課題。通過多年的實(shí)踐與探索

4、，我們覺得：用數(shù)字技術(shù)整合的創(chuàng)新實(shí)驗室已成為我校促進(jìn)學(xué)生“聚焦志趣、激發(fā)潛能”的重要平臺，是提升學(xué)生基于志趣能匹配領(lǐng)域的創(chuàng)新素養(yǎng)培育的切入點(diǎn)和突破口。用數(shù)字技術(shù)整合的創(chuàng)新實(shí)驗室如何構(gòu)建?怎樣使用?以學(xué)校2013年創(chuàng)建的環(huán)境工程實(shí)驗室為例，這個實(shí)驗室是學(xué)校借助華東理工大學(xué)的力量構(gòu)建的，它配備很多數(shù)字化設(shè)備，包括“PPM甲醛檢測儀”“優(yōu)萊博加熱循環(huán)器SE-26”“PM2.5氣體測試儀”等先進(jìn)儀器，該實(shí)驗室2013年開始啟用，對象是對科技、工程領(lǐng)域感興趣或有志趣的學(xué)生，使用過程中強(qiáng)調(diào)與它相關(guān)的專門課程的學(xué)習(xí)、相關(guān)課題與項目的研究。類似目標(biāo)要求的各領(lǐng)域的創(chuàng)新實(shí)驗室，我校自2002年起開始構(gòu)建，目前累計

5、構(gòu)建了33個，包括：激光與光纖、人體醫(yī)學(xué)、病理學(xué)等科學(xué)類實(shí)驗室、節(jié)能汽車等工程類實(shí)驗室、數(shù)字視頻創(chuàng)作等技能類實(shí)驗室、iPad音樂教室等藝術(shù)類實(shí)驗室，共四大類型(如圖1所示)。圖1：上海中學(xué)部分?jǐn)?shù)字化實(shí)驗室為何要建構(gòu)用數(shù)字技術(shù)整合的創(chuàng)新實(shí)驗室?在2002年我校率先建構(gòu)此類實(shí)驗室的時候，就其必要性、應(yīng)用率、投入與產(chǎn)出等多方面都引起過爭議。上海中學(xué)原校長唐盛昌曾說過：“我們未來的創(chuàng)新人才培育，需要適應(yīng)乃至引領(lǐng)數(shù)字時代的發(fā)展，主動參與國際競爭，能夠掌握并運(yùn)用好數(shù)字技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)、探究與創(chuàng)新，提升未來數(shù)字化時代人才的核心競爭力。用數(shù)字技術(shù)整合的創(chuàng)新實(shí)驗室，就是為了培育在科技、工程等領(lǐng)域能適應(yīng)未來國際競爭與

6、數(shù)字時代挑戰(zhàn)的創(chuàng)新人才奠基”。因此，我們在創(chuàng)新實(shí)驗室建構(gòu)與探索上，一直堅持著、領(lǐng)域也在不斷拓寬。這一做法，開始在很多學(xué)校得到了推廣與運(yùn)用。在用數(shù)字技術(shù)整合的創(chuàng)新實(shí)驗室的建構(gòu)與使用過程中，關(guān)鍵點(diǎn)在哪里呢?關(guān)鍵在于要有與之匹配的專門課程，有課程配套的實(shí)驗室才能迸發(fā)出活力、才有吸引力。沒有適合高中生的專門課程去匹配，創(chuàng)新實(shí)驗室就難以發(fā)揮其應(yīng)有的育人價值。與創(chuàng)新實(shí)驗室匹配的專門課程，不同于大學(xué)的專業(yè)課程，也不同于一般意義的發(fā)展課程，它注重于某一領(lǐng)域前沿或整體概貌的介紹，也能引導(dǎo)學(xué)生在某個專門領(lǐng)域的一點(diǎn)上去深入學(xué)習(xí)和探究、挑戰(zhàn)性很強(qiáng)，它有一定的專業(yè)發(fā)展指向性，對知識學(xué)習(xí)不求全，它是一種為資優(yōu)生培養(yǎng)量身打

7、造的新課程。針對創(chuàng)新實(shí)驗室應(yīng)用的專門課程設(shè)計主要應(yīng)關(guān)注三個匹配：第一，專門課程的整體內(nèi)容與某個或幾個創(chuàng)新實(shí)驗室匹配。以學(xué)校針對科技班學(xué)生的化學(xué)領(lǐng)域?qū)ｉT課程設(shè)計為例，其內(nèi)容有“從分子到分子組裝”、“從化學(xué)的角度看待納米世界”、“化學(xué)電源的昨天、今天與明天”、“新能源”等等，相匹配的創(chuàng)新實(shí)驗室有“納米合成基礎(chǔ)實(shí)驗室”、“現(xiàn)代儀器分析實(shí)驗室”、“現(xiàn)代生物化學(xué)和分子生物學(xué)實(shí)驗室”。這是一門專門課程的多個內(nèi)容點(diǎn)與多個創(chuàng)新實(shí)驗室運(yùn)用匹配，學(xué)生在方向選擇上只需關(guān)注其中的一個點(diǎn)。第二，專門課程涉及的數(shù)字技術(shù)與創(chuàng)新實(shí)驗室匹配。以學(xué)校針對工程班學(xué)生的工程方向?qū)ｉT課程為例，“信號的發(fā)射與接受”、“電機(jī)與傳感器”、“

8、機(jī)器人程序設(shè)計”等數(shù)字技術(shù)相關(guān)的內(nèi)容，匹配的創(chuàng)新實(shí)驗室有“自動化控制基礎(chǔ)實(shí)驗室”、“嵌入式實(shí)驗室”、 “VEX機(jī)器人實(shí)驗室”等。第三，基于專門課程學(xué)習(xí)的課題、項目探究與創(chuàng)新實(shí)驗室匹配。創(chuàng)新實(shí)驗室的建構(gòu)，為學(xué)生開展基于專門課程學(xué)習(xí)的課題、項目探究提供了良好的平臺，學(xué)校要善于引導(dǎo)學(xué)生基于專門課程學(xué)習(xí)，提出合適的課題、探究專題，從而與創(chuàng)新實(shí)驗室的使用匹配(如圖2所示)。圖2：學(xué)生基于實(shí)驗室進(jìn)行的部分研究舉隅高中階段是拔尖創(chuàng)新人才早期培育的一個重要階段，是“培養(yǎng)鏈”中的重要一環(huán)，課程開發(fā)與實(shí)驗室建設(shè)需要充分利用與大學(xué)、科研院所的相關(guān)資源。學(xué)校每一個創(chuàng)新實(shí)驗室的建構(gòu)，都是本校教師與大學(xué)、科研院所專家共同

9、研討的結(jié)晶;每一個數(shù)字化創(chuàng)新實(shí)驗室的使用，均注重學(xué)科教師與大學(xué)、科研院所專家通力協(xié)作，采用“雙導(dǎo)師”授課指導(dǎo)的模式。學(xué)校先后與上海交通大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)等17所高校、科研院所建立了以專門課程開發(fā)、創(chuàng)新實(shí)驗室建構(gòu)等為載體的實(shí)質(zhì)性合作，每學(xué)期都有100多位專家(含院士、“973”首席專家)要來校宣講、作課題指導(dǎo)。為提升不同類型、不同優(yōu)勢潛能的資優(yōu)生基于數(shù)字平臺的學(xué)習(xí)、探究與創(chuàng)新能力，我們不僅僅要注重學(xué)校創(chuàng)新實(shí)驗室的建構(gòu)、還要善于“借用”高校實(shí)驗室和他們的輔導(dǎo)力量。學(xué)校2012屆科技班學(xué)生唐于朝、張鑫凱聽了交大沈教授關(guān)于超光速通訊這方面的專門課程內(nèi)容，在學(xué)校的“激光與光纖實(shí)驗室”內(nèi)學(xué)習(xí)后，對“超光速通訊

10、中的快慢現(xiàn)象”產(chǎn)生了濃厚的興趣，在開展相關(guān)課題中覺得利用學(xué)校的創(chuàng)新實(shí)驗室還不夠發(fā)現(xiàn)豐富的支撐數(shù)據(jù)，就申請去上海交通大學(xué)相關(guān)的實(shí)驗室，利用業(yè)余時間去學(xué)習(xí)、探究，自己搭建光路，利用Origin專業(yè)軟件分析處理實(shí)驗數(shù)據(jù)，被沈教授評為“他們對某些相關(guān)專業(yè)知識的了解程度有些達(dá)到研究生水平”?；蛟S專門課程學(xué)習(xí)的“魅力”就在于此：刺激學(xué)生的求知欲。經(jīng)過十多年創(chuàng)新實(shí)驗室建構(gòu)與使用，以及相應(yīng)的數(shù)字化環(huán)境的營造(包括數(shù)字校園建構(gòu)、基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺的信息管理系統(tǒng)形成、桌面云與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的統(tǒng)整等)，學(xué)生已充分認(rèn)可數(shù)字技術(shù)的使用在提升自身的學(xué)習(xí)、探究與創(chuàng)新能力上事半功倍。當(dāng)然，在構(gòu)建過程中我們既要考慮到學(xué)生的特點(diǎn)，也要

11、思考學(xué)生未來大學(xué)專業(yè)取向選擇的銜接，因為只有這樣，我們的學(xué)生才有可能在數(shù)字化時代贏得優(yōu)勢、獲得高位的可持續(xù)發(fā)展。對2011、2012、2013屆學(xué)生的調(diào)研，有95.8%的學(xué)生認(rèn)為數(shù)字技術(shù)與專門領(lǐng)域的整合學(xué)習(xí)，更有利于迸發(fā)創(chuàng)新火花?；趧?chuàng)新實(shí)驗室與專門課程的學(xué)習(xí)、探究，極大地促進(jìn)了學(xué)生階段性最佳專業(yè)發(fā)展取向的形成。2011、2012、2013、2014、2015、2016屆科技班學(xué)生所選專門課程以及在創(chuàng)新實(shí)驗室內(nèi)所做的課題方向，與他們升入大學(xué)所學(xué)專業(yè)的匹配度分別為95%、92%、88%、90%、95%、87%。數(shù)字化時代的帶來，給學(xué)生基于數(shù)字技術(shù)平臺的學(xué)習(xí)、探究活動帶來便利的同時，也帶來了挑戰(zhàn)。學(xué)校需要根據(jù)自身的條件與生源特點(diǎn)，找到借助數(shù)字平臺來促進(jìn)學(xué)生基于數(shù)字技術(shù)的學(xué)習(xí)、探究與創(chuàng)新的切入點(diǎn)、突破口，在彰顯學(xué)校特色的同時，促進(jìn)學(xué)生志趣聚焦、潛能開發(fā)，為不同類型、不同潛能學(xué)生的數(shù)字技術(shù)學(xué)習(xí)與應(yīng)用創(chuàng)設(shè)良好的發(fā)展空間。數(shù)字化給教育帶來深刻而顛覆性的變化!專家點(diǎn)評信息技術(shù)與課程教學(xué)的深度融合是促進(jìn)課程改革與教育技術(shù)革新的推動力。上海市上海中學(xué)緊緊抓住信息技術(shù)發(fā)展對教育帶來的變革契機(jī)，尋找有利于學(xué)生基于數(shù)字技術(shù)平臺的學(xué)習(xí)與探究的突破口。學(xué)校提出了與大學(xué)、科研院所進(jìn)