上海市向明中学：四十余年创造教育 引航科学梦想

VEX机器人社团有意识地根据学生能力设计不同级别的实践课程

创造教育的第一步，是从激发兴趣开始。硫化银半导体、太阳能热水器、无轨电车模型、食用色素、天然气井......翻开1959年2月出版的《物理教学》杂志，向明中学教师胡善智撰写的文章《科技活动在向明中学蓬勃开展》详细介绍了当时还都是新鲜玩意的种种科技活动。1981年，向明中学时任副校长方启敖邀请徐方瞿等致力于创造教育的专家，带领一批教师组成向明校内创造教育课题组，使向明成为上海最早以“创造教育”作为办学特色的中学，并在之后获得了全国青少年科技活动先进集体称号。在校园“科创苑”的走廊两边，从最早的汽车保险装置，再到轮椅式折叠电动车、VEX机器人，一代代充满时代印记的作品里呈现着不同时代向明学子的爱好和学校对科技特色的传承。

在向明，头脑奥林匹克活动成为了激发学生科创兴趣的入口。世界头脑奥林匹克小组指导老师许颖锋指着教室边上一大堆金灿灿的奖杯向记者介绍，1990年成立的头脑奥林匹克社，是向明中学最早成立的社团之一，兴趣与探索精神凝聚起一代代教师和学生。此次自费到美国参加世界头脑奥林匹克决赛活动的校友傅赟，曾经在12年前作为队长带领伙伴获得过世界冠军，他在拿到冠军后又毅然重读高二，再次向另一项目冠军发起冲击。他在就读高校及成为工程师后依然常常回到向明，和一代又一代社员们向冠军一次次奋斗。

许颖锋认为，头脑奥林匹克活动需要在有限的时间中进行剧本写作、道具制作、服装设计、背景美化等工作，经验、创意、团队协作、坚持缺一不可，所以，其与其他科创活动的互相融合、激发，在向明成为常态。在此次准备参赛的过程中，高一学生何飞从学校运动会的“旋风跑”项目中得到了用离心旋转发射道具的灵感。作为队长，同时主要负责道具制作的高一学生陆羿麟，综合利用数学、物理等基础学科的学科知识和制作技术，创造出了小车、背景板、双曲线等道具。许颖锋介绍，去年，向明中学的头脑奥林匹克社团两支队伍以优秀的综合成绩获得全国赛双冠军。而赴美参加总决赛，面临着更多的问题——道具尺寸不符合托运标准，原本的队长无法参赛，最核心的剧本也因为语言和环境问题需要进行修改，时间紧张，但是在老师和队员们的通力协作之下，逐步完成了道具拆装练习、剧本和服饰修改等一系列重要任务，同学们紧急抢修道具直到上场前20分钟，精彩的比赛得到了全场的掌声和欢呼。而除头脑奥林匹克外，青少年创新思维竞赛（DI）项目、全球真实世界设计挑战赛（RWDC）项目在今年均获得了参加世界大赛的资格。

向明所开展的诸多项目，都呈现了以兴趣激发学生参与科技项目活动，从而全面培养学生各项能力的特点。在向明中学的操场上，无人机与航模社团负责老师黄志安正指导高二学生谢秋宇进行无人机特技飞行训练。走进学校的震旦楼，无人机与航模教学实验室内不仅有固定翼飞机、直升机、穿越机以及各种无人机，还有电脑模拟驾驶器。黄志安告诉记者，在这里，学生最难掌握的是飞直升机航模，“两分钟不到就可能以‘坠机’结束了，意志力不坚定的话，很难坚持。”2020年的全球真实世界设计挑战赛的比赛题目是使用无人机系统在城市中进行包裹快递。学生要完成飞行器的选择，并理解基本航空空域系统规则，学习并掌握有效荷载及飞行器元器件等基础航空知识，运用工程设计方法进行案例分析并设计出最终的飞行器。在项目设计和展示过程中，学生们同时也掌握3D建模软件的基本操作，提升英语演讲能力，培养团队协作意识。可以说，这样一个项目非常锻炼人，也需要擅长不同领域的学生组队来共同应对挑战。在黄志安的带领下，由社团7位学生组成的队伍，经过重重考验，在2022年4月全球真实世界设计挑战赛全球展评中，最终在全球36支队伍参与的决赛中荣获优异奖。

在向明，创造教育秉承普及性科学教育和创新性科技创造两翼齐飞的理念，实施“两个面向”，即面向全体师生、面向全部学科和各项活动，实行“（3+3）+1+X”选课学习模式，其中，3+3指高考要求，1指掌握现代信息技术和学生综合素质评价，X指具备个性特长。创造教育激发学生的科学兴趣，培育学生的科创志趣，进而与职业生涯教育相结合，引导学生立下科学报国志向。教导处副主任张琦睿说：“在向明中学，由基于自身兴趣的兼任教师开设的头脑奥林匹克、微电影等课程已成为学校王牌课程，师生多次在各级各类比赛中获大奖。”经过定期的开发、更新和淘汰，目前有30多门特色课程供学生选择。

四十余年来，向明在创造教育的道路上孜孜不倦，成绩斐然。校长胡宏介绍，先后有30多位学生获得上海市“明日科技之星”称号，还有人摘得过上海市青少年科技创新市长奖。近几年来，每年均有近10项上海市青少年科技创新大赛一等奖，学校的机器人VEX、头脑奥林匹克结构项目均获得过世界冠军；多次荣获NOIP信息奥林匹克竞赛、真实世界设计挑战赛、头脑奥林匹克、DI、无人机、国际发明展等大赛的冠军或金奖。学生在国际发明展等比赛中成绩突出，每年均有20～30个项目获得金奖。微电影项目也多次斩获上海市及全国大奖。在信息技术方面，先后有30多名学生参加信息学奥林匹克竞赛、中学生信息素养活动、长三角中学生数据应用创新研究活动、长三角青少年人工智能奥林匹克挑战赛等各类竞赛，每年均有学生获得信息学奥林匹克竞赛上海赛区的一、二、三等奖。人工智能类竞赛每年均能获得一等奖2至3项，二等奖和三等奖近10项。2014年，学校创造教育成果之一《中学创造教育课程群建设的探索与实践》获得首届基础教育国家级教学成果一等奖、首届上海市基础教育教学成果奖特等奖。在接下来的近十年里，向明中学围绕着这一创造教育课程群建设的龙头课题，陆续开展了大量专题研究，通过十个市级课题及20余个区级课题，进一步推进了创造教育的深入发展。学校还获得了全国文明校园、全国文明单位、全国十佳科技教育创新学校、全国创造教育先进实验基地、全国中小学现代教育技术实验学校、全国生态文明教育特色学校、上海市科技教育特色示范校、上海市学生（青少年）科创教育基地、上海市创造教育名师培养基地、全国首批中小学科学教育实验校等荣誉。

在今年4月举办的TI杯物理实验竞赛中，向明中学的参赛队伍采取了与众不同的方式，大胆采用了3D打印技术制作异形螺丝钉，成功完成了实验任务。高二学生宋珏雯告诉记者，他们精准地复制了多规格的圆锥、圆柱加杆模型。凭借IYPT现代物理实验室，这些道具不仅满足了研究螺丝在斜面上旋转课题的特定需求，更在控制变量上展现了无比的优越性。

在向明中学，智造工坊（3D打印）已经不仅仅是一门单独的课程，而是成为学生创新创造中的基础工具，为工程和科学研究提供结构件和实验系统的制作。创新实验室建设总负责人李剑介绍，早在十年前，向明中学就开始了3D打印的实验室规划。在前期调研中他们了解到，如果只用3D打印机制作雕塑和小物件，学生只获得了简单的操作体验，而如果结合学校科技制作，发挥3D打印机制作工具的能力，那就成了学校创新教育的巨大助力。由此，在向明，学生通过超短期培训，用最快的时间上手设备操作，结合在通用技术课中学习数字建模知识，快速将技术为我所用。而最近。学校配备了工程用3D打印设备，其使用碳纤维工程塑料，具备高韧性材料的打印能力，不仅为无人机项目加工电池盒和螺旋桨紧固件，为机器人项目制作结构件，还为生物课堂学生制作实验环境箱和隔断，成了学生科创中不可替代的基础工具。

科技总辅导员姚彬告诉记者，向明中学的科创活动之所以能融合贯通，因为其是由校长直接领导，分管校长直接负责，教导处、德育处、科研处、行政处共同参与，科技总辅导员统筹安排，科技教师共同指导完成的。在学校的五年发展规划中，有明确的科学教育发展思路及目标，每个学年、每个学期都有实施和开展活动的具体计划，同时学校还定期对开展的相关活动进行评估，及时调整和优化教育资源配置和活动安排，确保科学教育和科创活动的顺利开展。

从2008年起，向明中学机器人队一直是VEX机器人大赛各级别领奖台上的“常客”，2017到2019赛季几乎包揽了全国乃至亚太所有高级别大赛的冠军。尽管机器人是以实践动手为主的项目，主持机器人社团和组队参赛的科技教师沈骞却有意识地根据学生能力，来设计不同级别的实践课程。每年社团招新后，面对新一批对机器人感兴趣的学生，沈骞首先会将他们“分门别类”：动手操控能力强的，以机器人操控训练为主；对编写程序感兴趣的，纳入“程序组”；擅长动手搭建的，编入“工程师小组”。等到学生们逐渐熟悉了各自的领域，沈骞会引导他们从入门走向上手，开始制作简单的机器人。当每年的比赛季来临，沈骞就要在社团中挑选出合适的队员，进行强化训练。“大家中意的热门课程往往2秒钟就被抢光了。”学生王亦敏说，她幸运地选上了人工智能海选课程，一年时间从一个“小白”进步到操控机器人进行场地行走，在项目学习任务中获得了难得的体验。

向明中学在多年实践中形成了具有学校特色的科创活动培养模式。第一步：在高一新生中建立个人发展意向档案，了解个人的兴趣爱好和特长，并向各学科、科技辅导教师推荐。第二步：在定向培养和自我发展相结合的基础上，选拔其中优秀的学生进行更专项的培养和锻炼，承担课题。第三步：组织佼佼者走出校园、展示自我，寻求更大的发展空间，参加青少年科技创新比赛、明天小小科学家、明日科技之星、世界发明展等评选活动。

作为向明教育集团的龙头校，向明中学创造教育的各个重磅项目也充分发挥着辐射作用，比如信息奥林匹克集团课程。通过面向向明教育集团小初高全面海选，学校发现一批拔尖苗子，并组织孩子们每周集中到向明中学，在学校邀请的大学教授团队的带领下，分学段开展集训。在创造教育的引领下，向明培养出了一大批创新素养突出、发展潜力强劲的学生，通过包括信奥集训项目在内的尖端培训活动，向明中学持续在集团内开展拔尖人才早期发现和培养的研究，一步一个脚印把“让每个学生在创造实践中成长”的办学理念化为现实。

在第39届上海市青少年科技创新大赛中，高一学生杨承宸的“微藻处理养殖尾水过程中微生态群落结构的变化研究”获得了二等奖。向明中学并没有对标大学中的众多专业开设大量学科研究方向，而是在推进科学教育特色课程的优化升级中，重点建设包括以外骨骼机器人和无人机为核心的工科课程，以智慧农业和水生微藻研究为核心的生命科学课程这些基于人工智能的科创综合课程、自创性课题研究课程和与创新实验室建设深度融合的精品课程。

不求“多而全”，而讲“精而深”。姚彬谈到了学校对中学生科研的认识：中学生的科研可能并不是要强调出成果，对于他们而言，学习一整套科学研究方法，完整走过一遍科学研究的过程可能更为重要。而对学校而言，与其把有限的资金与资源对标高校，广撒网平均用力地建设大量学科课程与实验室，不如集中精力，按照真正的科研规范与学科要求，打造个别精品。姚彬举例，尽管微藻是一个很小的专业门类，大多数向明学子未来也不会走上研究微藻的道路，然而，他们在微藻实验室中，通过发现研究问题、设计实验过程，沉下心来培育实验标本，克服研究中的枯燥和挫折，品味研究中的偶然性与必然性，享受研究中的团队合作与成功的喜悦。目前在浦江校区的智慧云农场中，学生就纷纷开展了结合物理、化学、信息技术等多学科的农业种植课题研究。

参加物理学术竞赛的高二学生陆复佳告诉记者，学校每学期在学生、教师中开展研究课题征集工作，建立课题库，供学生选择课题时参考，同时，鼓励每届学生提出新的研究课题。学生根据自己的兴趣爱好和特长，自愿结合，在教师的指导下逐步梳理问题，确定研究课题。研究课题或问题确立后，确定相应的指导教师。指导教师和学生一起制定课题研究的具体目标，同时要为学生提供参考文献、文献阅读指导和讨论、课题的可行性分析、对课题的初步设计等指导，督促学生制订详细的研究计划，填写《向明中学学生自创性课题研究手册》，全程指导学生的研究活动。课题研究中，除有相应的论文、作品之外，学生还要总结研究过程和体会，参加课题中期和结题答辩。学校会选择比较好的研究课题，加以宣传，实现成果共享。

向明科创的“精而深”还体现在硬件上。向明物理学术IYPT现代物理实验室不仅配备了大量实验仪器和演示用具，可以开展部分达到大学物理水平的演示实验和精密测定，还按照“双新”要求，注重培养学生的实验能力、实验观念、实验态度，从物理实验要求出发，配备了朗威DIS、威尼尔、passco、苏威尔、TI系统等数字化实验教学仪器。李剑表示，创新实验室不仅是学生开展创新实践活动的场所，也是学校培养学生创新精神和实践能力的重要平台，上承担着课程、下实施了活动。

下一步，向明中学还将重构传统实验空间。今年暑假，学校卢湾和浦江校区将分别建设一个理化生综合实验室，提供适应跨学科教学、研究性活动、自主化学习、无界化交流的科学教学新空间，并组建一个创新型的青年教师团队，邀请同济大学和复旦大学专家助力，以综合实验室空间为基础，从科学研究出发，用项目化教学的规范，设计理化生综合实验室适配的课程。同时，优化和局部调整其他传统实验室，使各个实验空间都能更适应“双新”改革和科学教育的需求。

张琦睿表示，经过定期的开发、更新和淘汰，向明目前有30多门特色课程供学生选择。向明中学的科技知识技能拓展类课程群，包括基于基础学科的拓展。学校面向高一年级全体学生开设了自创性课题研究课程，以培养学生创新精神、科学研究能力、实践能力和终身学习能力为基本目标，引导学生运用科学的思维方法去主动探索、发现和创新。同时，向明中学着力打造一支高素质的科学教育和科技创新特色教师队伍，制定了一系列保障制度和激励机制，支持有特长的职工投身科学教育和科创指导。学校还与上海交通大学、同济大学、华东师范大学、中国科学院上海生命科学研究院等高校及科研院所建立了合作关系，高校派遣教授和专家定期来校授课、指导学生课题研究和开展科创活动，并为学生更深层次的科学探究提供帮助和支持。