中学生科技创新，需要这些“软实力”支持

彭禹
      
       从担任上海知名高中的科创教师，到南下深圳在当地高中任校长，80后青年教师彭禹对两地的中学生科技创新教育感触颇多。
      
       在彭禹看来，上海的中学生科技创新教育具有包容的系统性特点，大中小学形成了科技创新教育链，让学生能够从小就接触到创新教育。而深圳的中学生科技创新教育则更多与产业密切结合，更注重朋辈之间的传承。
      
       这两种科技创新教育的模式如果能够互相借鉴，会对两地中学生的科技创新教育带来更多的启示。
      
       ——编者
      
       包容的氛围，让大中小学形成科技创新教育链
      
       我在上海担任了10多年高中科创教师，上海中学生科技创新教育的氛围之浓厚，以及全社会对于中学生创新教育之重视，常常令我感慨。上海中学生科技创新教育特点显著——在高度包容的文化氛围中，从小学到大学的创新教育形成了彼此联系，并且具有高度一贯性的教育链。同时，各种创新比赛对于教育的驱动力特别强，学校里创新教育的学术氛围浓厚。
      
       首先，上海科创教育课程和教育环境高度系统化。上世纪80年代，上海就有学校系统性地探索如何开展研究型学习，其成果甚至影响此后上海市乃至全国的相关课程标准。
      
       过去十年间，上海中小学陆续创建创新实验室，并形成互相交流的机制，这些都为科创教育提供了理想的氛围。
      
       不容忽视的是，各种创新大赛也对创新教育形成了强大的驱动力。即便大多数比赛与学生的升学考试没有直接关联，但师生却乐于通过大赛“切磋”。上海市青少年科技创新大赛每年初赛参与者达五六千人，头脑奥林匹克的“万人大挑战”也持续多年，都令人震撼。
      
       大学在上海的科创教育中也起到了引领和参与作用。上海最早在全国范围内开展高中阶段系统探索拔尖创新人才的培养，并打通了大中小学的创新教育壁垒。不论是上海科协十多年前组织的“英才俱乐部”，还是如今的“青少年科学社”，在上海，大学教授对中小学生的科普指导活动每周都在上演。
      
       我还记得几年前指导的一名学生，他就参加了“青少年科学社”等活动，在高一就在同济大学的工程实践站学习探索。他起先在实验室尝试了一种快速鉴别食品添加剂的方法，受此启发，他还想是否可以利用不同物质对光波吸收、反射的性质不同的特质，来检测上海特色食品——青团中使用的究竟是天然绿色汁水还是人工色素。他用能过滤特定光波的玻璃，发明了一面食品“照妖镜”。
      
       凭借这项创新课题，这名学生不但获得科技创新的机会，而且参与到科学共同体中，增进了他对科学从普及到研究的组织过程的了解。其后，他活跃于上海各大科普团体与活动中，帮助同学争取专业团体的支持。从头脑奥林匹克到上海交通大学附属中学学生的科创团体“科创交中” （RDC）的创立，到处都有他活跃的身影。他也因此获得了当年的“上海市青少年科技创新市长奖”。随后，他因为在创新领域的优秀表现，被美国纽约大学录取。像这名学生这样得到体系化支持、一路成长的中学生，在上海可以说比比皆是。
      
       学生之间的朋辈交流，让创新经验不断更新
      
       2019年7月我南下深圳，至今已有两年。在深圳，有组织的科技创新教育深度和数量，远远不及上海。但在深圳的学校里，科技创新教育的经验一年一年地在学生之间传承并不断更新，从而造就了一批具有创新思维的优秀学生，他们的创新能力和创新思想同样令我震撼。
      
       我所在的深圳新哲书院与深圳实验学校在国际教育领域有共建关系。深圳实验学校在机器人世界杯（青年组），即Robo Cup Junior（RCJ）中连续七年获得世界冠军的成绩，着实不易。
      
       RCJ是机器人世界杯的中学组竞赛，主要是通过机器人足球比赛，为人工智能和智能机器人学科的发展提供具有标志性和挑战性的课题，为相关研究提供动态对抗的标准化环境。
      
       与其他机器人竞赛不同，机器人世界杯组委会只制定比赛规则，不向参与者提供任何相关的机器人产品，也不允许参与者使用任何现有的成套机器人装备，一切都必须靠参与者自己设计、制造出来。同时，RCJ机器人开始比赛后，就禁止包括遥控器在内的任何人为干预，所有的对抗策略和行动，都必须由机器人自行判断实施。从这些规定中，足以见得这项竞赛门槛非常高，在国内有能力长期参与的学校不多。
      
       在正式参加世界比赛中，队伍需要提交论文来详细阐明机器人的设计和控制方法，机器人世界杯的参赛队伍论文也被公认为是机器人领域最值得重视的论文来源之一，每年的比赛都会受到机器人研究和生产领域的广泛关注。
      
       更深一步了解我才得知，深圳实验学校的机器人社团成立于2001年，至今已经坚守20年整。要知道，在深圳，参与机器人比赛并不能在升学考试中加分，学生参与社团、运营社团的初衷都是兴趣所在。作为支持，深圳实验学校的校长虽然更换过四五次，却一直尊重学生的兴趣意愿，坚持创办机器人社团，这在基础教育界不多见。
      
       现在就读于卡内基·梅隆大学的学生L是原来机器人社团成员之一。机器人世界杯青年组的经典问题之一是“机器人如何在足球场上识别自己的位置”。当年，这名学生提出用概率论的方法来快速提高位置精度。这个方法得到了与美国麻省理工学院（MIT）的机器人实验室近似的结论。在我看来，一个中学生对机器人问题的独立研究达到MIT机器人实验室的深度和水平，确实非常了不起。据我所知，包括L同学在内的社团成员，如今都有比较好的发展前景。
      
       更值得珍视的是，整个机器人社团一直以学生为主导。从六七年前开始，这些学生在机器人领域积累的相关知识、深度和广度早已远远超越了指导教师。在社团中，同辈间的互相分享和探讨、前辈对后辈的传承是主要的学习方式。一代代学生长时间、毫无保留的分享和传承，使得机器人知识和技能得以深度积累，这是社团成员迅速成长，并能取得各类大赛好名次的根本所在。
      
       具有创新意识的创客家长，是学生进步的“最佳拍档”
      
       对于深圳的学生而言，科技创新教育还有一个天然优势——不少具有创客精神的家长，是学生进步的“最佳拍档”。深圳的民营企业很多，这些企业的创立者、骨干，有许多正是现在初高中学生的家长，他们成为校园科技创新教育的重要参与者和支持者。
      
       在与学生家长接触的过程中，他们对于技术发明和创造的热忱，出乎我的意料，也让我十分感动。他们的热忱又和有高校背景的学术讨论有很大的不同，这些交谈没有那么强调前沿性、学理性，但往往因为一项或几项技术的巧妙运用或革新，对产品线或是市场产生深远的影响。有趣的是，这些家长有的正在冲刺前沿领域，比如某条芯片生产技术路线；也有的因为企业发展退出技术领域但又技痒难耐，总想找点地方试试身手。
      
       2019年末，一个家长与我交流，提出发起“工业家”家长技术发明展会的想法。缘由是他们许多家长同好，各自有许多异想天开或是灵机一现的发明，他们自己从事工业生产，很清楚这些想法不见得适合投入产品，但还是希望与同好交流。历来各种发明展或面向产品市场，或面向中小学生展开科普，而在学生家长中举办展会，确是新鲜事一件。我与他原本商定在2020年夏季举办，可惜因为疫情而拖延，但是如果疫情过去，我仍然觉得此事可行。
      
       过去六七年里，全国范围内基础教育界曾有许多对创客和创客教育的探讨，但要么囿于科普议题，要么太过于急切冲向市场。我与这些家长接触后，深深觉得这批当前四十多岁的中年人，才是真正的创客。他们本身都是职业企业家，不同于在学校内对市场进行想象的教师，他们对发明创新保持着童真与热情。
      
       在家长“创客精神”的影响下，深圳不少中小学生家里，也有浓浓的创意氛围。家长会带着学生一起看图纸、甚至陪着孩子一起寻找加工厂。在这些家长眼中，孩子从事创意手工从来不会耽误学习，他们反而会兴趣盎然地参与其中。我时常会在朋友圈里看到相识的家长在周末和儿女一起动手动脚搭东西的照片。给我印象尤其深刻的，是一位家长和他热爱军事知识的儿子在周末一起动手，将一块大铝板切割、焊接、配合电路造成一面30多公斤带LED的防暴大盾牌。这面盾牌没什么人能举得动，现在暂时是我的实验室里一件有意思的藏品。
      
       另一件事是2020年初夏，疫情稍缓的时候，一位家长颇有些得意地拿着他新发明的消毒机来找我分享，这是一种利用臭氧机制的消毒机。他是一个典型的代表：“创客家长”对动手这件事的认可度很强，会鼓励孩子将所思所想动手付诸实践，并会对孩子提供技术指导。在他们的亲身示范下，孩子也都对创新创意充满兴趣。
      
       每一个人、每一所学校、每一个城市都有各自的特点，中小学生的科技创新教育同样如此，但是一切有价值的做法都值得我们了解，培养有能力支撑起我们国家未来的创新人才，互相借鉴，让我们的科技创新教育越来越完美。
      
       （作者系第69届英特尔国际科学与工程大奖赛大奖评委。原为上海交通大学附属中学课外学术活动中心主任，现为深圳新哲书院高中校长）