创新实验室：中学创新教育的实验平台

何年

近年来，上海市教育主管部门推动创新教育，在100多所中学开设了创新实验室，学校不仅有物理、化学实验室，还有音乐实验室、自动控制实验室、机器人实验室、能源实验室、化工技术实验室、生物技术实验室、数学实验室和静模工作室、头脑奥林匹克活动室等。创新实验室里的教学，形成了创新教育的模式。

实验室里的音乐课

从2010年开始，向明中学围绕“素质教育”以及“创新思维”的培养主旨，在校内推行“激情课堂，创新教育”行动。该校的原创音乐实验室，以音乐为核心，让学生在学习歌曲创编的过程中使用数字技术，从而开阔思维，并学习现代音乐制作流程。教学时，从歌曲写作入手，过程中融入音乐理论、音乐欣赏、键盘弹奏等基础知识，并结合电脑音乐制作技术，如：MIDI、打谱、制作、录音等内容，让学生通过自主创作编曲，提高学习音乐的积极性，拓展音乐知识面，激发创造性思维。

在音乐实验室中，教师把设备交给学生，培养学生的创新能力。原创音乐实验室具有音乐欣赏、电子琴弹奏训练、音乐创作、歌曲录音及合成、即时反映教学情况的五大功能。在此功能的基础上，音乐教研组的教师设计了一门全新的校本课程——歌曲创作。因为歌曲写作是一个完全从“无”到“有”的创新过程，他们认为有4个步骤：歌词创作——主旋律创作——伴奏音乐创作——录音制作。这4个步骤由易到难、由简至繁，步步递进，有利于学生创新思维和能力的培养，如歌词的字句、主旋律的音符、伴奏的和声配置，以至学生对演唱的整体把握，都可以把思维瞬间闪烁的创意记录下来，整个过程能使学生的音乐创作能力不断得到强化训练。

这样，原创音乐实验室就形成了两大特色：音乐审美与音乐实践相结合。学生在学习歌曲创作的实践过程中接受音乐的审美教育，从而激发情感，开拓想象空间，发展音乐创造力和培养音乐实践能力；在实践中将音乐理论学习和基本技能训练结合，在音乐理论学习的同时，立足于学生音乐实践能力的培养和技能，反过来在技能训练和音乐实践中又促进了音乐理论的学习，并使知识转化为技能。

实验性的教学，也采用了实验性的考核与评价方法：重视学生的自评，考核内容注重学生的创新精神和实践能力的发展。每学期考核1次，每学年考核2次。考核不以试卷的形式出现，而是综合学生平时的课堂情况以及最终完成的创作作品加以评价。考核与评价的权利也不完全属于教师个人，而是将每个学生的作品展示、共享、交流，由学生自主评价，达到相互促进、相互学习的效果。

学校整体办成创新实验室

上海市从2010年陆续推出各类创新教育实验室以来，在不同的学校，创新的方向和重点各有不同。上海市七宝中学把学校整体变成了一座“创新生态实验室”。

七宝中学原本并不“抢眼”。但是近年来关于这所孕育于江南古镇的历史名校的各种报道渐渐多起来：无论是才华横溢的哈佛女孩，还是被牛津大学和麻省理工学院同时录取而苦于选择的数学女生，抑或是手绘绿色世博出行地图而广受社会好评的“地理怪才”，再有是从小痴迷于青铜器的北大考古小才子……从七宝中学走出来的学生，用他们在不同领域的出色表现，引起社会各界的极大关注，人们对他们的母校也产生了浓厚的兴趣。七宝中学用什么方法为这些孩子铺设了成功之路？该校尊重师生个性发展，以“全面发展，人文见长”为办学理念，以“平民本色，精英气质”为育人目标，形成了“以德育为核心，科技与人文相结合，身心智协调发展”的育人模式，对文理科班分别进行了“文化与人生”“智慧与创造”系列课程设计。对所有学生，开展多种多样的创新活动，用新理念、新体验（多样的竞赛与社团）促进学生个性化发展

每年10月，学校举办教育集团内及全区学校的“七中杯”科技竞赛，主要针对初中生進行。这项赛事旨在检验科技基础教育的结果，并为优秀学生能够在七宝中学科技教育体系中持续进行科学研究提供机会。针对高中学生的科技竞赛，参照“上海市明日科技之星”的要求，举办本校的“明日科技之星”评选。

在学校组织的一次“帮盲童做一天事”的社会公益活动中，学生志愿者们到位于虹桥路的上海市盲童学校进行慰问。有同学发现，盲人倒水通常是靠耳朵来分辨声音的不同从而估测水位；倒热水时，用手指感受热气的密集程度或温度来估测水位，常常是手被烫到了才停。同学主动帮他们倒水，“你们明天还会来帮我们倒水吗？”一位盲童的话深深刺痛了大家。志愿者服务队的同学们决心要制作一款方便盲人倒水的水杯，可以代替他们天天为盲童倒水。通过上网检索，同学们了解到：特殊人群倒热水时使水不会溢出的提示杯有触摸式和报警式两种，但它们都有延迟效应，从水位到达指定报警位置到发出报警信号，其间会有较短的时间间隔，水流过快，容易导致水溢出。有的水杯容易滋生细菌，有害健康。于是，他们决定要发明一种方便、准确、清洁的液位提醒杯。

经过资料查询和研讨之后，同学们确定了一种较为可行的方法。以连通器的形式，将杯柄制成中空，与杯容相导通；柄内安装有机玻璃细导管，导管内为细长形电路板，并联连接4个干簧管开关；导管由1个环形浮子环抱，内置永久磁铁。当杯中液位上升，托起浮子，达到一定高度时，磁铁将干簧管的簧片触点磁化，从而接通电路，发光二极管通电，使得在4种不同的水位情况下有不同颜色的光电警示，用以提醒视力相对健全的弱视者关注当前的水位情况；当水位达到最高处的干簧管时，除了光电提醒之外，还会有语音或音乐提醒，警示水将满，用来提醒盲人停止加水。

同学们将完成的水杯带到盲童学校和敬老院，经过讲解，盲童与老人们都亲手试用了液位提醒杯，实践证明它能够出色地完成任务。盲童学校的学生说：“使用前还有点担心，但是尝试之后发现担心是多余的。这个杯子及时提醒了我，水没有丝毫溢出。”“发出提醒后停止放水，发现实际水位离杯满尚有两三厘米的距离，十分保险。”敬老院的一位老人说：“杯柄里的亮灯提醒很好，我就不用费劲看杯子里面了，而且即使倒水的时候分心了也会有声音提醒，很方便。”

同学们的创新意图是为了帮助他人、服务他人，出于强烈的人文关怀和道德情怀，也彰显了科技以人为本的新时代精神。以德育引领创新，既培养创造性思维和能力，也促进学生人文精神的提升。

重点课题推动创新教育

《基于课程的中小学创新实验室建设行动研究》是上海市重点科研课题。上海市黄浦区教育局局长姚晓红表示：“我们在学校建设各种类型的创新实验室，提供方便学生参与体验和学习。我们希望与创新实验室相伴而生的一批具有探究性、选择性的优质校本课程，从培养学生的创新兴趣和实践能力入手，通过更加开放、灵活的教学，拓展学生的知识范畴和能力空间。”“黑板上看实验”“作业本上做实验”这种尴尬教学模式，在上海各学校正在淡出。到2015年底，上海已陆续建成100多个具备相当水准的中学实验室，成为创新教育的有力支撑。

上海市市西中学，“开关的控制与电路设计”课堂就在新建的“自动控制实验室”里，同学们利用这里的设备，试着设计电路……校长顾正卿说，实验室为培养学生的动手實践能力和创新意识提供了基地。

中学实验室，最早是为物理、化学、生物等学科而设，是一种教学辅助手段，基本属于“验证型”——用直观的实验来验证课堂上讲授的抽象知识。进入新世纪以来，配合上海“二期课改”理念和基础型、拓展型、研究型三类课程的设置，电脑、机器人、无菌接种技术等“探索型”实验室出现在沪上中学，为学生自主学习、拓展兴趣爱好创造了条件，不少学校也因此发展出特色教学内容。而今，与培养学生创新意识、开发创新潜质的教育理念相适应，实验室再次转型升级为开发型实验室。

据统计，目前上海市各中学实验室，涉及生命科学、物理、化学、工程技术、机器人制作、地理、金融和音乐等众多学科。实验室从教学验证型到办学特色探索型再到创新潜质开发型，从一个侧面反映了上海基础教育理念与方法的进步。上海中学、复旦附中等聚焦学生的志趣养成，创造各种实验条件，不仅配备良好仪器设备，更倡导同学提出探究性课题，营造良好的科研氛围，帮他们在实验探索中学会质疑、学会选择、学会坚持、学会合作。上海中学何星儒等同学的“金鱼视网膜自身修复”，原野、刘文辉、史天泽、陈文朴等同学的“大豆耐盐基因的预测与筛选”等一批创新成果，由此孕育而成。

有专家总结说，沪上中学的这些实验室，有着“新、特、实、扩”四大特点。

“新”，是指瞄准科技前沿。同济一附中的“低碳创新平台”、上理工附中的“机器人创新实验室”，都是指向“未来科技”的。

“特”，是指讲究独特创意。上海财大附中的“金融实验室”和向明中学的“原创音乐实验室”，丰富了中学实验活动的内涵，拓展了外延。金融理论和应用，如今已与信息科技、数学、工程学等紧密结合，上财大附中针对新的发展趋势，选用能提供全球主要股票、外汇和期货市场实时行情的资讯软件系统，在实验室同步展现真实市场的动态环境，让学生身临其境地学习、体验和探索。向明中学“数字音乐制作实验”，强调学生的高度参与互动和综合能力培养。

“实”，是指注重动手实践。格致中学提出“让创新发生在每位师生身上”的愿景，他们的地理创新实验室努力让学生通过动手掌握“过程”、拥有“经历”。嘉定二中更以“勿离手”命名物理实验活动，可谓一语中的。

“扩”，则是指借助校外资源。上海众多高校的科研和人文资源成为沪上中学创建新型实验室的依托。徐汇中学与上海交通大学生命科学学院、晋元高中与同济大学土木工程学院的合作都很成功；大团高中在上海市海洋局支持下，建成了全市第一个综合性海洋科普教育基地。不少大学教授甚至院士，直接参与了中学实验室的规划设计。