自助餐式創(chuàng)新實驗室在上海向明中學誕生，激發(fā)學生創(chuàng)造潛能

• 來源： 原創(chuàng) 更新時間： 2018-07-14 點擊： 2614次

•       剛放暑假，上海向明中學的一座小洋房里，就聚集了不少學生前來做實驗。即將在這兒舉辦的發(fā)明創(chuàng)新夏令營名額，已被一搶而空。這座小洋房里有上海中小學首創(chuàng)的自助餐式創(chuàng)新實驗室，屋內(nèi)設置了許多貨架，上面擺放著各種物理實驗器材和元件：電動玩具、磁鐵、紅外體感車、開源硬件，以及向明中學教師開發(fā)的各種實驗器材。

        與其他中學實驗室不同，在這個自助餐式創(chuàng)新實驗室，學生可以選擇元器件和套件，做自己感興趣的、課本上沒有的實驗課題。向明中學科技指導老師、上海發(fā)明協(xié)會青少年創(chuàng)新委員會主任黃曾新說，這種實驗室和相關課程可消除中學實驗室利用率低、學生不喜歡不投入的弊端。

  “趣味磁學百寶箱”激發(fā)質疑精神

        據(jù)介紹，自助餐式創(chuàng)新實驗室里有近30個貨柜、約500個貨箱和幾千個元器件，擺滿了4個房間和過道。向明中學校長芮仁杰表示，在這個實驗室，學生可以自由組合實驗器材，進行自主實驗，自主探究感興趣的課題，而不是像普通實驗那樣只有固定操作和器材。自助餐式創(chuàng)新實驗室還配備了歷屆學生制作的近百個創(chuàng)新項目套件，它們都獲得過青少年科創(chuàng)比賽獎勵，在校學生可以在此基礎上做進一步研究。

       黃曾新告訴解放日報·上觀新聞記者，中學開展的實驗往往是驗證性實驗，學生要做的只是再現(xiàn)書本上的實驗結果，很難激發(fā)學生興趣、培養(yǎng)創(chuàng)新思維。因此，他帶領團隊打造了自助餐式創(chuàng)新實驗室，并開發(fā)了一系列實驗課程和器材。

       “趣味磁學百寶箱”是他設計開發(fā)的實驗器材之一。只見一個盒子里排列著各種各樣的磁鐵和金屬。他拿起一塊大磁鐵和一塊小磁鐵，問學生：“同性相斥、異性相吸，這個說法一定正確嗎？”他把兩塊吸在一起的磁鐵分開后，把小磁鐵翻了個身，靠近大磁鐵，神奇的一幕發(fā)生了：原本極性相反的兩塊磁鐵吸在了一起。

        黃老師告訴學生，根據(jù)磁性強弱，磁體可以分為硬磁、半硬磁和軟磁。強磁如釹鐵硼合金，制造時很難充磁，但一旦充上磁性就很難改變，一直“忠心耿耿”。半硬磁如鋼針，相對容易充磁，但磁性也容易改變，像聽話的學生。軟磁如鐵，當磁場消失時，磁性會立即跟著消失，像墻頭草。當磁性不一樣的兩塊磁鐵接觸時，磁性弱的一方會被改變磁性，從而無法出現(xiàn)“異性相斥”現(xiàn)象。“所以準確的說法是，異性相斥是有條件的，只有當磁場強度相似時才會出現(xiàn)。”

         像“趣味磁學百寶箱”這樣的實驗器材，黃曾新一共設計開發(fā)了4個，包括電磁感應、無線傳輸和負壓容器百寶箱。由此開展的教科書上沒有的實驗操作，吸引了學生興趣，也激發(fā)了他們的創(chuàng)新思維和質疑精神。

  引導中學生開展“私人訂制”實驗

        在自助餐式實驗室里，學生可以自主選用的不只是各種器材和元件，還可以“私人訂制”。任何有價值的學生創(chuàng)意，都能在這里得到驗證，并匹配充足的資源開展探究。如果實驗室里缺少相關器材，老師會購買或進行外加工。

        建筑玻璃幕墻老化后，可能脫落砸傷行人。對于這個社會問題，向明中學學生想到了一個方案——利用攝像頭和專門軟件監(jiān)測玻璃幕墻，一旦發(fā)現(xiàn)玻璃有變形跡象，立即預警。為了探究這個方案的可行性，自助餐式實驗室購置了攝像頭。如今，在計算機老師的指導下，幾名學生正在編寫程序，研究通過計算機編程控制攝像頭的監(jiān)控路徑并進行建模，收集有效變量和數(shù)據(jù)。

        陶楊霖等三名學生則把目光投向了地球同步衛(wèi)星。他們了解到，地震的發(fā)生是由地球板塊應力過大，擠壓地面造成的，于是有了創(chuàng)新靈感——如果能用同步衛(wèi)星觀測地形變化，是不是可以實現(xiàn)地震監(jiān)測和預警？帶著這一想法，他們在科技老師帶領下，拜訪了市地震局和計算機專家，得到專家的指導和鼓勵。隨后，他們查閱了很多英文論文，發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)地震監(jiān)測手段相比，利用衛(wèi)星航拍地形的監(jiān)測方法獲得的數(shù)據(jù)更多，成本也更低，監(jiān)測精度有望提高多個數(shù)量級。暑假里，三名學生整天泡在創(chuàng)新實驗室，利用沙箱模型和攝像頭進行實驗。

        芮仁杰表示，創(chuàng)造性人才的培養(yǎng)，關鍵是要營造創(chuàng)造環(huán)境、制訂促進創(chuàng)造力發(fā)展的機制，讓學生在活動中培養(yǎng)興趣，并由興趣出發(fā)養(yǎng)成想象、質疑、實踐論證的習慣。中學基礎教育階段的這方面工作，能為學生未來成為創(chuàng)造性人才奠基。