陳鷹萍 曹偉勛

我國(guó)在2005年就明確提出了“建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家”[1]的重大戰(zhàn)略思想，創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)至關(guān)重要，是我國(guó)建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的基礎(chǔ)和保障。然而，傳統(tǒng)的應(yīng)試教育以灌輸知識(shí)為主，孩子們整天讀書(shū)、考試，并不能有效地培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力，以致于到目前為止中國(guó)大陸還沒(méi)有出現(xiàn)一位諾貝爾發(fā)明獎(jiǎng)獲得者。很多大學(xué)生通過(guò)十多年的教育，甚至“畢業(yè)就失業(yè)”。

如何在教給孩子應(yīng)試能力的同時(shí)，也教給孩子更重要的社會(huì)生存能力，是中國(guó)教育目前必須解決的一個(gè)主要問(wèn)題。那么什么才是孩子最需要的生存能力呢？

愛(ài)因斯坦認(rèn)為：“想象力比知識(shí)更重要，因?yàn)橹R(shí)是有限的，而想象力概括著世界上的一切，推動(dòng)著進(jìn)步，而且是知識(shí)進(jìn)化的源泉。”想象力固然重要，但如果只有想象力而不動(dòng)手實(shí)踐，那么我們永遠(yuǎn)也不會(huì)有今天的汽車(chē)和飛機(jī)。所以除了想象力，我們還需要?jiǎng)?chuàng)造力。

愛(ài)迪生對(duì)創(chuàng)造力有一個(gè)精辟的詮釋?zhuān)骸疤觳啪褪?9%的汗水再加上1%的靈感，而那1%的靈感恰恰是最重要的?！被仡櫸覀儺?dāng)今的教育，孩子們雖然付出了99%的努力甚至更多，整天沉浸在題海之中，但卻扼殺了更重要的探索精神和解決問(wèn)題的能力。所以創(chuàng)造力不但需要有艱辛的血汗付出，更重要的是要有靈感相伴。

有了想象力和創(chuàng)造力就夠了嗎？“地溝油”、“三鹿奶粉”以及最近的“復(fù)旦博士生投毒案”都是想象力和創(chuàng)造力的產(chǎn)物，生存教育中還必須關(guān)注重要的人文和道德教育，如發(fā)明家、藝術(shù)家等成長(zhǎng)的故事，了解人類(lèi)發(fā)展和藝術(shù)美學(xué)等知識(shí)，培養(yǎng)崇高的人文情懷。

在日益全球化的今天，特別是對(duì)于快速發(fā)展的中國(guó)來(lái)說(shuō)，面對(duì)撲面而來(lái)的工作挑戰(zhàn)和職業(yè)困惑，我們數(shù)百年來(lái)沿襲不變的應(yīng)試教育和秧田式的課堂教學(xué)模式正面臨巨大的危機(jī)，一種能夠個(gè)性化、差異化培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新教育未來(lái)教室已經(jīng)成為我國(guó)發(fā)展的迫切需要：以面向全體學(xué)生、全面提高學(xué)生的創(chuàng)新能力為目的，注重開(kāi)發(fā)學(xué)生的潛能，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和自我發(fā)展能力為手段。我們的學(xué)生需要多維能力來(lái)解決未來(lái)工作中遇到的各種復(fù)雜問(wèn)題。

彰顯創(chuàng)新教育的未來(lái)教室

比特實(shí)驗(yàn)室把先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)科技[2]與國(guó)際工程教育改革的最新成果CDIO[3]（Conceive構(gòu)思，Design設(shè)計(jì)， Implement實(shí)現(xiàn)，Operate運(yùn)營(yíng)）工程教育模式完美地結(jié)合在一起，并結(jié)合青少年的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了適合不同年齡孩子的物聯(lián)網(wǎng)傳感電子交互體驗(yàn)式訓(xùn)練課程體系。比特實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn)是把生活與課堂、科學(xué)和藝術(shù)緊密融合，彌補(bǔ)了中國(guó)應(yīng)試教育中存在的缺陷和不足，不僅鍛煉學(xué)生的語(yǔ)、數(shù)、外能力，而且鍛煉學(xué)生的動(dòng)手創(chuàng)造以及團(tuán)隊(duì)合作能力，打造了一間基于物聯(lián)網(wǎng)科技的未來(lái)教室。

比特實(shí)驗(yàn)室為在“應(yīng)試教育”的苦海中奮力掙扎的孩子們提供了一個(gè)“生存教育”的綠色小島，“不讓一個(gè)孩子掉隊(duì)”是比特實(shí)驗(yàn)室的教育目標(biāo)。比特實(shí)驗(yàn)室，不僅讓孩子們學(xué)到比知識(shí)更重要的3個(gè)“愛(ài)”（愛(ài)因斯坦的想象力，愛(ài)迪生的創(chuàng)造力和貫穿生活的愛(ài)心），而且教會(huì)孩子21世紀(jì)最重要的7項(xiàng)生存能力[4]（創(chuàng)造發(fā)明能力、團(tuán)隊(duì)合作和領(lǐng)導(dǎo)能力、創(chuàng)新思維和解決問(wèn)題能力、運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)最新科技能力、快速獲取知識(shí)和信息能力、跨文化和地域的理解能力、自主學(xué)習(xí)和職業(yè)規(guī)劃能力）。從比特實(shí)驗(yàn)室走出來(lái)的孩子將是一個(gè)個(gè)富有自信、激情和夢(mèng)想，熱愛(ài)生命和創(chuàng)造的未來(lái)有用之才。

傳統(tǒng)的應(yīng)試教學(xué)方法，教師與學(xué)生完全在高度緊張的學(xué)習(xí)氛圍中，一切以分?jǐn)?shù)為最高標(biāo)準(zhǔn)。在課堂上，學(xué)生只為考試而學(xué)習(xí)，從而造就了學(xué)生脫離實(shí)際的無(wú)效習(xí)慣和能力，以致阻礙了他們今后的自主學(xué)習(xí)能力及工作能力的培養(yǎng)。

比特實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)方法和內(nèi)容，融入了最前沿的翻轉(zhuǎn)課堂、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)科技的特征。教師與學(xué)生是在相互交流和學(xué)習(xí)的氛圍中，以產(chǎn)品設(shè)計(jì)與項(xiàng)目合作的形式開(kāi)展教學(xué)的。學(xué)生在課堂上圍繞自己感興趣的項(xiàng)目和產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)展團(tuán)隊(duì)合作與相互交流學(xué)習(xí)，而不再是簡(jiǎn)單被動(dòng)地接收知識(shí)；教師的作用是協(xié)助學(xué)生完成項(xiàng)目，在不同的項(xiàng)目小組中做好協(xié)調(diào)與組織工作，發(fā)現(xiàn)學(xué)生和解放學(xué)生，而不再是教授學(xué)生知識(shí)和幫助學(xué)生應(yīng)付考試。

比特實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)

比特實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)包含科技和素質(zhì)兩個(gè)教學(xué)層面：在科技教育層面上推進(jìn)的是目前世界上最前沿的以傳感器和智能化控制為主的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，而且最能體現(xiàn)從技術(shù)到實(shí)用的轉(zhuǎn)換。例如，生活中處處可以用到的“拍手點(diǎn)亮的燈”、“會(huì)說(shuō)話(huà)的溫度計(jì)”和“長(zhǎng)眼睛的電風(fēng)扇”等。另外，比特實(shí)驗(yàn)室還提供體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)際應(yīng)用的“手機(jī)控制智慧農(nóng)業(yè)”和“智慧家居”等實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。例如，“手機(jī)控制智慧農(nóng)業(yè)”系統(tǒng)可以讓普通農(nóng)民通過(guò)手機(jī)檢測(cè)蔬菜暖棚的溫度、濕度、光照度和二氧化碳濃度等，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)施肥和澆灌，不僅可以降低勞動(dòng)力成本， 還可大大節(jié)約寶貴的水資源，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。這樣一個(gè)完整的“智慧農(nóng)業(yè)”物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，可以讓學(xué)生在比特實(shí)驗(yàn)室一節(jié)課的時(shí)間內(nèi)采用DIY模塊自己動(dòng)手搭建完成，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和科學(xué)探索的熱情。

比特實(shí)驗(yàn)室在素質(zhì)教育層面上推進(jìn)的是針對(duì)目前中國(guó)的應(yīng)試教育中所欠缺的部分，突出培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和對(duì)科學(xué)知識(shí)的探索精神，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣和積極性，從而提高學(xué)生成為創(chuàng)新人才的全面素質(zhì)。比特實(shí)驗(yàn)室采用了個(gè)性化的快樂(lè)互動(dòng)教學(xué)模式，營(yíng)造了一個(gè)透明和彩色的創(chuàng)新思維空間（如圖1），從教室的課桌到傳感器電子作品的造型，采用了透明和彩色的積木式模塊，提倡每個(gè)人都是與眾不同的，分?jǐn)?shù)的評(píng)估不是和其他人相比，而是和過(guò)去的自己比較，這是激發(fā)自己前進(jìn)的真正動(dòng)力。

課程從一個(gè)感人的科學(xué)家故事或生活哲理故事開(kāi)始，從學(xué)生聚精會(huì)神地聽(tīng)故事到大膽地動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)。讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的互動(dòng)過(guò)程中，提高動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，學(xué)會(huì)如何面對(duì)失敗和承受挫折，如何幫助失敗的同學(xué)，如何發(fā)現(xiàn)自己的能力和提高自己的學(xué)習(xí)自信心；在團(tuán)隊(duì)的協(xié)作中鍛煉領(lǐng)導(dǎo)和團(tuán)隊(duì)合作能力。通過(guò)學(xué)生對(duì)自制作品的快樂(lè)體驗(yàn)和創(chuàng)新思維訓(xùn)練，不但提高了學(xué)生的動(dòng)手和想象能力，而且通過(guò)對(duì)作品的表述和演講提高了學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)和藝術(shù)審美能力。

圖1 無(wú)錫南湖小學(xué)比特實(shí)驗(yàn)室的實(shí)景圖（透明的課桌椅）

每個(gè)孩子都是天生的發(fā)明家，比特實(shí)驗(yàn)室把物聯(lián)網(wǎng)傳感器的應(yīng)用和3D創(chuàng)意藝術(shù)設(shè)計(jì)巧妙地結(jié)合在一起。為了激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神，比特實(shí)驗(yàn)室內(nèi)所有的設(shè)計(jì)都是由小的積木塊（“Bit”位）組成。椅子和桌子是由透明的可拼裝亞克力面板和矩形框架組成，學(xué)生可自行組裝和修理；透明的桌面可以讓學(xué)生在不影響動(dòng)手實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的情況下，透過(guò)桌面看到教科書(shū)，或儲(chǔ)存在平板電腦內(nèi)的課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)和項(xiàng)目要求，或上網(wǎng)搜索顯示的重要信息，無(wú)形中把實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的面積增加了一倍。

電子傳感器積木模塊包括了生活中常用的四大領(lǐng)域：節(jié)能環(huán)保（如聲控?zé)艉蜏囟葓?bào)警器）、家居安防（如手機(jī)監(jiān)控家內(nèi)是否有人）、運(yùn)動(dòng)健康（如超聲波測(cè)身高、運(yùn)動(dòng)計(jì)步器等）和娛樂(lè)游戲（如平板電腦控制的小車(chē)、地磁感應(yīng)收音機(jī)等）。例如，聲控、光控、紅外、超聲波、溫濕度、加速度和氣體傳感器等（如圖2），學(xué)生可以根據(jù)自己產(chǎn)品設(shè)計(jì)的需求將這些傳感器和相關(guān)的控制器模塊通過(guò)插拔式導(dǎo)線(xiàn)連接起來(lái)，快速構(gòu)成一個(gè)完整實(shí)用的傳感電子系統(tǒng)。這樣不但可以激發(fā)學(xué)生設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)的興趣，而且增強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手和創(chuàng)意設(shè)計(jì)能力。

圖2 比特實(shí)驗(yàn)室部分傳感器模塊

為了讓學(xué)生能快速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的外觀設(shè)計(jì)，比特實(shí)驗(yàn)室獨(dú)創(chuàng)設(shè)計(jì)了形狀不同的3D造型基本模塊，包括正方形、長(zhǎng)方形、三角形、扇形、直角、鈍角和平面連接模塊、小圓片、小正方形等（如圖3）。

圖3 比特實(shí)驗(yàn)室3D造型模塊

學(xué)生采用這些基本的造型模塊可以非常迅速而方便地搭建出各種奇思妙想的外形，同時(shí)方便地把傳感電子模塊固定到這些造型模塊上面，就像給電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)一件美麗的外衣一樣有趣和讓人激動(dòng)。有些學(xué)生設(shè)計(jì)出了中國(guó)館、宇航飛機(jī)、家居小屋和企鵝等充滿(mǎn)想象力與創(chuàng)造力的作品（如圖4）。

圖4 比特實(shí)驗(yàn)室3D造型模塊搭建的創(chuàng)意作品

創(chuàng)新課堂教學(xué)流程

比特實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)流程主要包括四個(gè)部分：了解發(fā)明家和人類(lèi)科技發(fā)展的歷史；做一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ處煟蛔鲆粋€(gè)富有創(chuàng)意的藝術(shù)家；做一個(gè)充滿(mǎn)激情的演說(shuō)家。活動(dòng)按照孔子的“三人行必有我?guī)煛钡捻?xiàng)目合作模式開(kāi)展，每隊(duì)由3～4名學(xué)生組成，男女搭配。在每個(gè)創(chuàng)意項(xiàng)目中，團(tuán)隊(duì)成員一起工作，解決沖突的思路以達(dá)成共識(shí)的設(shè)計(jì)。不同的人才，不同的創(chuàng)意，不同的才智，整個(gè)團(tuán)隊(duì)成員在創(chuàng)新中，不停地融合再融合，成為一個(gè)團(tuán)結(jié)協(xié)作的優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)。

（1）了解發(fā)明家的故事：激發(fā)學(xué)生的求知欲、好奇心和探索進(jìn)取精神，如愛(ài)迪生實(shí)驗(yàn)上千次成功發(fā)明電燈等感人故事。

（2）做個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ處煟哄憻拰W(xué)生的動(dòng)手、觀察、思考和解決問(wèn)題的能力。學(xué)生要學(xué)會(huì)如何有效地使用各種傳感器模塊來(lái)解決現(xiàn)實(shí)生活中的問(wèn)題。

（3）做一個(gè)富有創(chuàng)意的藝術(shù)家：鍛煉學(xué)生的想象力、創(chuàng)造力和團(tuán)隊(duì)合作以及溝通能力，激發(fā)藝術(shù)靈感和勇于創(chuàng)新的精神。學(xué)生利用多彩的3D造型模塊，搭建出時(shí)空穿梭機(jī)和陽(yáng)光環(huán)保車(chē)等。

（4）做個(gè)充滿(mǎn)激情的演說(shuō)家：鍛煉學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)、審美演講能力，成為樂(lè)觀進(jìn)取和勇于挑戰(zhàn)的高素質(zhì)人才。學(xué)生就自己團(tuán)隊(duì)完成的作品上臺(tái)演講，有的同學(xué)描述：“我永遠(yuǎn)也忘不了第一次上臺(tái)演講的羞怯，第二次的漸變，第三次的落落大方?！?/p>

學(xué)生完成小組設(shè)計(jì)的作品后，每一個(gè)團(tuán)隊(duì)都會(huì)寫(xiě)上對(duì)作品的描述和對(duì)其特點(diǎn)、功能、實(shí)用性的介紹，以及市場(chǎng)化、成本和利潤(rùn)的期望。這樣的活動(dòng)使學(xué)生增強(qiáng)了自信心，提高了在其他人面前演講的技巧。

結(jié)語(yǔ)

比特實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目的實(shí)施，不僅使學(xué)生對(duì)物聯(lián)網(wǎng)傳感電子技術(shù)有了深刻的認(rèn)識(shí)和理解，同時(shí)培養(yǎng)了青少年的動(dòng)手、觀察、思考和解決問(wèn)題的能力，激發(fā)了他們的想象力、創(chuàng)造力、藝術(shù)靈感和勇于創(chuàng)新的精神，彌補(bǔ)了目前應(yīng)試教育中對(duì)學(xué)生的個(gè)性發(fā)展、創(chuàng)造性思維、作文演講、動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)合作及溝通能力等關(guān)鍵情商和智商能力培養(yǎng)的不足和缺陷。讓學(xué)生獲得比知識(shí)更重要的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造潛能，使他們找到適合自己發(fā)展的成功之路，成就快樂(lè)人生。

（作者單位：江蘇無(wú)錫市南湖小學(xué) 江蘇無(wú)錫市愛(ài)睿芯電子有限公司）