明日科技之星 ,源起何处
——记上海市向明中学科技创新教育发展历程
Where are the rising stars in science and technology coming from

文/贾林芝  

  

  近年来,向明中学在中学生科技创新中收获颇丰,仅在上海市青少年“明日科技之星”评比活动中,先后有近20名学生获奖,更有3年内200余学生获专利近400项的惊人纪录。
为什么向明中学总能在中学生的科技创新教育中屡获佳绩?这其中的奥秘究竟何在?
细读向明中学自上个世纪80年代以来的科技创新教育历程,我们从中发现了两条线索,一是向明中学探索并实施了20多年的“创造教育”理念,二是从80年代以来,向明中学在促进科技后备人才培养方面不断调整培养方案,改进创新活动手段。

从科普教育入手, 奠创造教育之基石
  在20世纪80年代,为了适应改革开放对人才的需求,上海市教委鼓励中小学积极开展课外科技活动,即学科学用科学的“三小活动”(小发明、小制作、小创造),以激发学生们对科学的热爱和创造的热情。向明中学也随之适时提出“德育为主,科学为上”的办学宗旨,几年下来,诞生了一大批小创造、小发明、小论文。这就是向明中学创造教育的雏形。整个20世纪80年代到90年代中期,可以说是向明中学对科技创新教育的初创探索期。

以研究型学习为本, 备未来科技之人才
  上世纪90年代中期至21世纪初,我国经济进入发展期。经历了80年代中后期的摸索,各个学校在科技教育方面积累了一些经验,也遇到了新的问题,开始思考科技教育与学生能力、升学率之间的关系。根据基础教育所面临的实际情况,上海市教委在这个阶段提出开展素质教育的要求。素质教育的要求是面向全体学生的,为此向明中学把80年代的实验小组经验逐步推广,形成了以教育实验班为点,带动创造教育的面的格局。
  向明人认为,科技创新教育的重心,不在于让学生掌握多少知识,而是能否教会学生正确的思维方式,其实这也正是公民科学素养的重要组成部分,与素质教育的要求相吻合。为了能达到这个目的,向明中学除了开设创造性思维方法等指定选修的课程,还开设了几十门拓展型课程,并重点发展自创性研究课程,让学生在课题研究活动中求发展,在兴趣探索中求创造。通过这样的课程体系,向明中学创造了适宜全体学生自主发展的教学环境,让每一个学生都真正“活”起来。
  正是在这个时期,向明中学在科技创新教育领域初露峥嵘,学生发明的“暗线控制器”获得了第十一届全国发明展览会银牌。可以说,这是向明中学创造教育的调整巩固时期。

借“明日科技之星”光, 筑未来科学家成长之路
  如果说,在前两个阶段,向明中学的科技创新教育是由个体到全体的过渡,那么2000年之后,由于上海市教委提出“加大普及力度,提高普及质量”的青少年科普教育重点,上海市科委、上海市教委又联合推出“明日科技之星”评选活动,为全市学校青少年科技人才的培养搭建平台,这使向明中学的科技创新教育又转上了从全体到个性的快车道。

  新的时期里,向明人开始意识到,创造活动是创新思维从抽象转化为具象的过程,必须让学生做主角,才能把科技创新教育的成果最大化,具体化。为此向明中学开设小卡文迪许实验室,具有不同科技兴趣的学生可以在这里接受高层次的现代科技启蒙教育,验证自己的质疑,实施创新方案。2003年亚太地区智能机器人一等奖就出自这个实验室。
  为了从教学体系上保证学生的个性化创新需求被充分满足,向明中学在原有的教学框架上,又开辟出一条“明日科技之星”的绿色通道。学校面向高一全体学生开设《自创性科研课程》与《创造实践》;课程结束后,学生可以提出自主研究课题,以学生论坛的形式进行开题评比,其中创新性和学术价值高的被选入学校课题,并配备指导教师指导;学校课题再经过学生论坛评比,优秀项目在继续研究后参加“明日科技之星”评比。这个过程中,学校还组织有申请专利意愿的学生,体验专利申请的流程,以此加强学生的知识产权保护意识。那时流传的“向明中学3年出了400多项专利”,其实是为了培养学生的知识产权保护意识而产生的副产品。
  据芮校长介绍,由于“明日科技之星”活动流程灵活,能够综合考察学生的科学素养,几年来,学生们通过这条绿色通道,即使不能获奖,也能开阔视野,锻炼能力,这使得向明中学的学生在近年来各名校的高考自主招生中,屡创佳绩。可以说,近5年来向明中学的科技创新教育,与“明日科技之星”活动的开展相互成就,共同造就了一条科技创新人才培养之路。
  纵观向明中学近20年来的创造教育历程 ,我们有理由相信,借着“明日科技之星”评选活动的东风,会有更多的未来科技新星,从向明中学冉冉升起!

明日科技之星获奖项目示例
无线射频识别技术应用系统的设计和应用
上海市向明中学 朱恬骅(第六届上海市青少年“明日科技之星”)
指导教师 励 颖

  我一个同学父亲的公司想使用无线射频识别(电子标签)系统,但是因为国外硬件厂商提供的应用软件价格高昂,这让同学的父亲一时很难下决心购买整套系统。听说这个事情以后我查了关于无线射频识别的资料,了解到无线射频系统所用软件成本过高已经成为阻碍其推广的主要因素。因为我从小学二年级就开始接触计算机语言,所以马上想到如果我们自己也可以开发一套软件,或许可以解决同学父亲的问题。
明日科技之星谈“明日科技之星”评选活动
● 你觉得”明日科技之星”这个活动氛围如何?
“明日科技之星”评选活动最大的特点是整个活动流程能充分地体现我们这些参赛同学的综合素质,比如活动中的“30进20”环节,参赛的同学要通过答辩向评审专家介绍自己的项目并回答问题,这样就能让我们把做项目的一些心得体会讲出来,还对我们的宣讲能力、快速反应能力,甚至言谈举止都提出了比较高的要求。通过答辩,我们展现给评审专家的是一个综合印象,这跟其他一些通过一次考试就决定名次的比赛不一样。对我们来说这更有挑战性,比赛结果也更令人信服。
● 整个活动中让你印象最深刻的是什么?
活动中有两位同学让我印象深刻,有一位同学参加活动的心态非常好,他把自己纯粹因兴趣而产生的项目拿来参加评比,希望在活动中能开阔眼界,锻炼能力,得奖与否并不重要。还有一位同学通过参加活动,在计算机软件编写上投入了很大的精力,掌握了很多技术,他的技术水平和知识积累让我很佩服。
● 做完这个项目之后你最大的收获是什么?
在做软件设计时有了整体观。
  “明日科技之星”活动在答辩结束后有个与专家对话的环节,专家对我的项目提出了很多建议和点评,再联系到从去年暑假到最终获奖近一年时间内专心写软件的经历,我从整个项目的过程中吸取了很多经验教训,尤其是专家提出的“软件创新性不够”,这是由于我在写软件的过程中只关注怎么解决软件运行的局部问题,而没有考虑到软件与系统整体的关系,所以没能有大的创新。但有了这个经验,我现在参加全国的”intel大赛”,发觉自己比一年前更得心应手了。

背景知识
无线射频识别系统
  无线射频识别系统,又称RFID(Radio Frequency Identification)。这类系统一般由卡、读卡器、主机三部分组成。这种卡,本质上是半导体芯片,信息存储在芯片内,这些信息通常是编号或者类似的数字编码。芯片通过外置的天线和读写设备(即读卡器)通信,以实现信息的交流。在实际使用时,芯片和外置天线是被封装为一体的,外观看上去跟纸做的标签差不多,也就是我们常说的各种“卡”。不同类型卡的天线能接收和发射的频率不同。公交卡就是这样一种卡。
  各类卡所接收的频率由读卡器发射,不同的系统读卡器所发射的频率不同。读卡器内有发射天线和接收天线,有时候还装载有软件,公交车上的刷卡机就是一个读卡器。读卡器可以读取电子卡上的信息,装有软件的读卡器可以对卡上的信息做简单处理。此外,读卡器上的信息还可以被收集到系统的主机中,主机主要对信息进行收集、统计、监控、查验等复杂处理,主机上要装后台软件,才能完成这些信息处理工作。本期明日科技之星所写的软件,其实就是后台系统所用的软件。

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