“高大上”还是“接地气”,中学生科创课题研究该往何处去?

2021-03-21 12:46:28 作者:王旭 来源:东方网 选稿:潘丽娟

东方网记者傅文婧、王旭、刘昊3月21日报道:2020年,“天才小学生”频现,青少年科创课题的“高精尖”趋势引发了社会的广泛讨论。涉及前沿科技的中学生课堂仍然需要对这些问题做出回应:科技创新教育如何面对中学生有限的知识储备这一局限?中学生的课题究竟该如何进行?

接地气”的中学生课题研究

近日,徐汇中学高二(5)班的毛翌在勤行楼参加了人生中第一次创业项目发布会,她的项目脱胎于学校科创课程《Arduino程序控制》的课题研究——非接触式“窗帘”。疫情期间,如果直接用手去控制窗帘,有可能会增加感染几率,毛翌想到用电致调光玻璃代替原有的窗帘布,通过超声波感应控制窗帘开关,并制作了模型装置。

Arduino是一种常用的开放电子设计原型平台,高校中的自动化、艺术设计等专业通常开设相关课程。《Arduino程序控制》是徐汇中学2015年起开始试点的新科学新技术创新课程(以下称双新课程)之一。选修双新课程的学生需要在2-3学期内完成开题、实验或调查研究、报告写作以及模拟答辩、社会化评价等完整的课题研究过程。

中学生课题研究长什么样?从徐汇中学2020年公布的学生课题名单来看,课题选择与社会生活的联系更加紧密。

以地理信息技术的课程为例,学生课题主要聚焦于地理信息技术在城市管理、规划等方面的应用。徐汇区养老机构、旅店、餐厅等空间分布的系列研究以及结合共享单车投放、地铁15号线开通等社会热点进行的调查研究表现出很强的问题导向意识,尤其引人瞩目。

徐汇中学网站公布的部分学生课题

徐汇中学的学生课题特点并非孤例,中小学课题研究向生活的横向扩展是当前中小学科技创新课题的普遍特点。检索北京、东莞等多个城市的媒体报道,“接地气”的课题研究已经逐渐成为一种趋势。即便在全国青少年科技创新大赛的获奖成果中,也不乏对排水井盖、锄头、螺丝等身边事物的改进创新。

中学生课题为何不再“高大上”?

在许多人的观念中,科研选题就是要“高大上”“高精尖”,中学生的选题自然也是越高深越好,事实可能并非如此。

徐汇中学高二(1)班王郁同的家乡在南京,在长期乘坐城际高铁往返沪宁两地时他注意到部分车次存在停靠不合理,小型车站的布局亟待调整等问题。在地理信息技术课程任课老师曹骏骅指导下,王郁同提出了《沪宁城际铁路小型车站的空间分布与城镇、客流之间关系的研究》的课题。他选取了三座样例车站进行走访调查,并利用在课堂上学到的地理信息技术GIS展开绘图分析,最终得到研究结论并在结果上总结出车站空间分布的改进建议。

回顾完成课题的整个过程,王郁同感言自己在科创课程中学的很多知识点和原理“真的很好用”,地理课堂的知识和信息课堂的知识在实践中进行了应用结合。“能在生活当中运用到,能解决一些生活中的实际问题,让我感觉自己学的知识是有价值的。”

学生正在地理信息课程上完成课题研究

联系学科内容与真实世界,让学生了解如何运用学科知识解决生活问题,激发学生的探究兴趣是研究性课程的教学重点,曹骏骅将其总结为“基于问题的项目式探究”。在问题的解决中,学生的研究能力得到提升,对周围环境、人地关系等也有更深的认知。

另一方面,受知识储备等因素的限制,高深的课题研究显然超出了中学生的实际能力,期待他们做出极具价值的科研成果并不现实。师生对此均有认知,学生毛翌告诉记者,学术价值的高下与否并不影响课题研究的意义,最重要的是从生活中发现问题到研究解决问题的过程。

相比高校创新人才的培养,中学生科创教育面向更广,带有很强的通识特点。因此《大数据与数据科技》的任教老师胡闵爱有了明确的思路,中学生的选题不需要“高大上”,一定要契合中学生的特点,角度和思考的方向也要具体、实际,“切口要小”。

中学生课题研究应贴近社会生活、解决实际问题正在逐渐成为一种共识。第22届全国青少年科技创新大赛评委夏五四在接受媒体采访时表示,学生选题应该避免太多高深,而是向应用性靠拢,贴近生活生产实际,真正解决问题。以解决实际问题为研究课题的项目往往能够让评委印象深刻。

从被动到主动参与,让城市更美好

在生活化的课题研究中,校园与社会、知识与实践之间的隔膜正在逐渐消解。去年新冠肺炎疫情爆发时,口罩曾经“一罩难求”,选修“多彩的功能膜”课程的学生主动找到任课老师张德贵,提出以纳米材料自制高性能口罩的想法。他们组建了专门的团队,最后成功做出了纳米级别的空气过滤膜,通过性能测定来发现和N95口罩的性能已经比较接近。“这个项目做下来,同学们对于功能膜改变生活的直观感受就非常强烈。”张德贵十分感慨,在疫情期间学生们有这样的想法,体现了强烈的社会责任感。

在地理信息技术课堂上,学生的课题研究也在更多地深入到社会生活中去。曹骏骅告诉记者有学生注意到城市内投放了许多流动餐车,主动提出了分析餐车分布、制作餐车地图的课题。这一想法与政府“早餐工程”的数字化思路不谋而合,3月21日,“随申办”开通了早餐地图地图功能。

3D打印的研究性课

学生主动用自己的知识尝试为解决社会问题提供思路,不得不说是一种城市主人翁意识的体现。毛翌告诉记者,让城市变得更好,是每个市民都有的追求和想法。“作为一个高中生,我用目前可以拥有专业知识去完成这样的课题,对其他人有一点启发,我觉得这就是我能贡献的力量”。

在徐汇中学170年的校舍里,傍晚的阳光被百叶窗裁成细细的线条,落在朱红色的栏杆和深蓝色的墙壁上。一位同学跟记者畅想3D打印也许可以在城市建筑方面大展身手,不到半米高的3D打印机在课桌上嗡嗡的震动,机械虽小,但科技的力量很大。

记者手记:

在徐汇中学的网页上看到中学生的研究性课题确实让我一惊,课题涉及的许多内容明显超出高中阶段。但仅从选题来看,学生消化得不错。前沿科技成为中学生分析世界的新工具,观察对象既有盲盒、国漫,也有十九大报告、十四五规划,还有学校所在区域的餐厅、旅店、养老机构的选址等。

仔细翻阅课题研究报告之后,我也有了一些疑惑。研究报告形式类似高校毕业论文,撰写本身就有难度,再加上部分课题的难度明显较高,这样的课题研究会不会成为一种作业负担?中学生的课题研究有多大价值?老师和家长如何参与课题研究?中学生的科创教育是促进了学生的素质发展还是加重了教育焦虑?

三进徐汇中学采访多位老师和学生之后,问题逐渐得到了答案。中学生课题研究贵在科研过程,而非学术价值,引导课题与生活的结合不仅能够激发学生兴趣,活学活用知识,也确实降低了研究难度。让我印象最深的是老师们面对失败的态度,失败和疏漏不再是一种不可原谅的过错,“失败也是一种成长”,这一种坦荡的态度有素质教育的理念和长期教学实践作为底气,因此显得格外有力量,也让我感觉学校的确为学生预留了空间和自由,而这正是自由意志和自主创新的开始。