吳強(qiáng)（復(fù)旦大學(xué)附屬中學(xué)特級(jí)教師，復(fù)旦大學(xué)兼職碩士生導(dǎo)師，教育部“國(guó)培計(jì)劃”專(zhuān)家）

吳強(qiáng)老師任教于復(fù)旦大學(xué)附屬中學(xué)，是該?！皺C(jī)器人工程”的主持者。作為屈指可數(shù)的勞動(dòng)技術(shù)課特級(jí)教師，吳老師對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的“工程素養(yǎng)”頗有心得。在他看來(lái)，STEM教育沒(méi)有門(mén)檻，對(duì)學(xué)生而言，不管學(xué)文科還是理科，都應(yīng)該具備工科思維。而老師要做的，就是激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情，培養(yǎng)他們發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力。

復(fù)旦附中，是公認(rèn)的“牛?！?，也是很多優(yōu)秀學(xué)生中學(xué)階段的夢(mèng)想學(xué)校。這所“牛校”究竟牛在哪里？

有人說(shuō)，復(fù)旦附中是國(guó)內(nèi)最像大學(xué)的高中之一。早在2014年，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生個(gè)性化的培養(yǎng)，復(fù)旦附中就設(shè)立了國(guó)內(nèi)首個(gè)中學(xué)“文理學(xué)院”，力求一個(gè)學(xué)生一張課表。如今，為了適應(yīng)更加全面的需求，學(xué)校又提出在“文理學(xué)院”的基礎(chǔ)上增設(shè)“工程學(xué)院”和“經(jīng)濟(jì)學(xué)院”。

在STEM教育備受矚目的今天，復(fù)旦附中“工程學(xué)院”無(wú)疑能滿足未來(lái)計(jì)劃攻讀工科的學(xué)生的需求，幫助他們?cè)诟咧须A段就開(kāi)始進(jìn)行專(zhuān)業(yè)發(fā)展與規(guī)劃，為國(guó)家輸送工程技術(shù)人才。

同時(shí)，隨著基于大數(shù)據(jù)的人工智能時(shí)代的到來(lái)，國(guó)家制造業(yè)向“智能制造”轉(zhuǎn)型，機(jī)器人學(xué)科也慢慢占據(jù)人們的視野。在這樣的趨勢(shì)下，復(fù)旦附中提出了以“機(jī)器人工程”為主線構(gòu)建“工程學(xué)院”課程體系的設(shè)計(jì)思路。聽(tīng)起來(lái)更像大學(xué)了！

外灘君有幸收集到主持“機(jī)器人工程”的吳強(qiáng)老師，他曾在大學(xué)任教，但最終還是選擇留在復(fù)旦附中擔(dān)任一名勞動(dòng)技術(shù)課老師。

在大學(xué)任教的經(jīng)驗(yàn)讓吳強(qiáng)老師擁有了比一般的中學(xué)老師更寬廣的學(xué)術(shù)視野和對(duì)事物發(fā)展更深刻的理解，而中學(xué)執(zhí)教的經(jīng)驗(yàn)，也讓他比傳統(tǒng)大學(xué)老師更加嚴(yán)謹(jǐn)和理性。

 吳強(qiáng)老師指導(dǎo)了不少創(chuàng)新科技方面的“牛人”。他們中有靠發(fā)明喂飯機(jī)器人進(jìn)清華的；有靠發(fā)明蓋被子機(jī)器人進(jìn)普林斯頓的；有學(xué)藝術(shù)的女生最終去交大讀了工科；還有一開(kāi)始連進(jìn)三本都困難，卻憑借研究數(shù)學(xué)迭代問(wèn)題去劍橋讀博士的學(xué)生。

 說(shuō)起這些學(xué)生，吳強(qiáng)老師很是自豪，他還給我們講了復(fù)旦附中的一個(gè)“傳統(tǒng)”——即使是在學(xué)業(yè)緊張的高三階段，也會(huì)停課一周讓學(xué)生上勞動(dòng)技術(shù)課。

 說(shuō)起這個(gè)傳統(tǒng)的確立，還有一個(gè)小故事：

某次晚自修時(shí)，老師同時(shí)安排兩個(gè)班考試，A班發(fā)好卷子，B班卻唱起了“空城計(jì)”——班里一個(gè)學(xué)生也沒(méi)有。老師很奇怪，值班校長(zhǎng)就讓班主任去勞動(dòng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室看看，一看40多個(gè)學(xué)生，一個(gè)個(gè)都非常專(zhuān)注地在那里干自己的活，全場(chǎng)除了工具的聲音，別無(wú)雜音。

值班校長(zhǎng)和前去檢查的老師悄無(wú)聲息地退場(chǎng)了，回去后卻展開(kāi)了一場(chǎng)大討論：

我們教育的目的無(wú)非讓孩子自主學(xué)習(xí)，快樂(lè)學(xué)習(xí)，如果學(xué)生能夠沉浸在這樣一門(mén)自己喜愛(ài)的課中，是一件多么好的事！特別是在高三這樣通常意義上學(xué)習(xí)十分緊張的時(shí)期，這樣一門(mén)課無(wú)意間也讓學(xué)生有了了解大學(xué)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的機(jī)會(huì)，甚至有了緩解學(xué)習(xí)壓力的功效，一舉多得，大家應(yīng)該支持。

停課一周上勞動(dòng)技術(shù)課的傳統(tǒng)就此被確立下來(lái)。

復(fù)旦附中的勞動(dòng)技術(shù)課又有什么特別之處？

“學(xué)生希望的是自由自主的學(xué)習(xí)”

相較于語(yǔ)數(shù)外這樣的傳統(tǒng)基礎(chǔ)學(xué)科，勞動(dòng)技術(shù)課是人們眼中不折不扣的“副課”。還記得那些年“被自習(xí)”、“被調(diào)課”的副課們嗎？復(fù)旦附中卻不折不扣地堅(jiān)守了近30年，并成為了一道風(fēng)景線。

 現(xiàn)在如果有初中生來(lái)復(fù)旦附中參觀，就會(huì)被本校的學(xué)生志愿者們帶到勞動(dòng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室這層樓。

 “告訴你們，我們學(xué)校每學(xué)期都有一個(gè)禮拜在這里上課。不要考試的，看什么書(shū)都可以，還可以邊聽(tīng)音樂(lè)邊做事情，放得很開(kāi)。做的東西也很有意思！”

 這聽(tīng)起來(lái)像不像我們學(xué)生時(shí)代都很喜歡的那種課的類(lèi)型？

吳強(qiáng)老師告訴我們，他的教育格言就是“把時(shí)間、空間讓給學(xué)生，讓學(xué)生自由、自主、快樂(lè)地學(xué)習(xí)”。 

“我希望學(xué)生做起東西來(lái)都是自發(fā)地、廢寢忘食般的一種狀態(tài)，這就是一種毅力培養(yǎng)。這就是我們現(xiàn)在講的，不只興趣重要，毅力更重要。我們要培養(yǎng)學(xué)生理性的思維與行為，毅力是非常重要的。而且，讀書(shū)不能是死的應(yīng)該是活的?！?nbsp;

吳強(qiáng)老師談到曾經(jīng)非常觸動(dòng)他的一件事：在日本的一次“科技前沿”學(xué)生成果展示上，一個(gè)九年級(jí)學(xué)生說(shuō)，他從很小的時(shí)候就觀察七星瓢蟲(chóng)，觀察了9年。吳老師說(shuō)：“雖然沒(méi)有什么成果，但如果他哪年觀察出了研究方向，就可能成為一個(gè)科學(xué)家?！?nbsp;

據(jù)統(tǒng)計(jì)，復(fù)旦附中每年入校的500個(gè)學(xué)生中大概有15-20%左右最終會(huì)選報(bào)工科。

“既然報(bào)工科，就不可以等著他們高考畢業(yè)以后再學(xué)，一點(diǎn)基礎(chǔ)都沒(méi)有。這樣我們的學(xué)生就比國(guó)外晚了五、六年，就沒(méi)有什么競(jìng)爭(zhēng)力，輸在起跑線上了。所以我們希望工科教育能以勞動(dòng)技術(shù)課為基礎(chǔ)，在高中階段就學(xué)起來(lái)?！?/p>

這樣做主要有兩個(gè)好處，一是培養(yǎng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)興趣和工科素養(yǎng)，為學(xué)生職業(yè)規(guī)劃和選擇能力作些準(zhǔn)備。讓那些真正對(duì)工程學(xué)科感興趣的學(xué)生在高中就接觸到大學(xué)預(yù)科工科課程，從而在大學(xué)選擇中占居優(yōu)勢(shì)。

現(xiàn)在有很多學(xué)生，特別是學(xué)習(xí)很好的學(xué)生，從幼兒園到小學(xué)初中直至高中都有著明確的目標(biāo)，每次考試的目標(biāo)就是拿高分，上學(xué)就選最好的學(xué)校。

但是一旦涉及選專(zhuān)業(yè)或者找工作這樣沒(méi)有明確答案的問(wèn)題，很多人就會(huì)茫然焦慮。因?yàn)樗麄儾恢朗裁词亲詈玫膶?zhuān)業(yè)，也不存在什么最好的工作，現(xiàn)實(shí)是大部分學(xué)生甚至連自己到底喜歡什么和適合做什么都并不清楚。 

“我以前一直想寫(xiě)一本書(shū)叫《撥動(dòng)學(xué)生創(chuàng)新那根弦》。撥動(dòng)他就會(huì)形成一種共鳴，就會(huì)有一種偏好、愛(ài)好，當(dāng)然你要引導(dǎo)他到一個(gè)正確的方向。”

和吳強(qiáng)老師一起做項(xiàng)目的學(xué)生們絕大多數(shù)最后都會(huì)選擇工程、計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)作為研究方向。在他看來(lái)，這是技術(shù)強(qiáng)國(guó)的必經(jīng)之路。 

“我們的教育要為學(xué)生培養(yǎng)一種專(zhuān)業(yè)的興趣，為他們大學(xué)里學(xué)什么專(zhuān)業(yè)和最終的職業(yè)發(fā)展規(guī)劃做鋪墊。他要知道自己喜歡什么不喜歡什么?！?/p>

“比如我們現(xiàn)在的《單片機(jī)應(yīng)用與開(kāi)發(fā)（入門(mén)）》課，屬于微電子類(lèi)課程，大學(xué)里也要到大三才會(huì)系統(tǒng)學(xué)習(xí)。當(dāng)我們上這個(gè)課時(shí)，就會(huì)把學(xué)生帶到復(fù)旦微電子公司，帶他們親自去看、去感受?？纯慈绻氵@一行，將來(lái)就要做這些事情。有的學(xué)生會(huì)說(shuō)‘這種事情我一輩子都不會(huì)干的’。我馬上就表?yè)P(yáng)了這些學(xué)生，因?yàn)樗麄兠靼琢俗约翰幌矚g干什么，這就是進(jìn)步?！?/p>

“我們力求培養(yǎng)學(xué)生對(duì)職業(yè)規(guī)劃的能力。喜歡或者不喜歡都是非常好的，不強(qiáng)求你去選什么。不喜歡本身就是一種態(tài)度。所以我們這課一上就知道，你是學(xué)工科的料還是學(xué)文科的，你是邏輯思維強(qiáng)還是感性思維強(qiáng)?！?nbsp;

在吳強(qiáng)老師看來(lái)，教育的最終走向不僅是一個(gè)學(xué)生一張課表，而應(yīng)該是一個(gè)學(xué)生一個(gè)培養(yǎng)目標(biāo)?！拔覀兌荚谂ψ鼍?xì)化到個(gè)體的培養(yǎng)?，F(xiàn)在的‘工程學(xué)院’設(shè)計(jì)也是定制式地為學(xué)生做一些課程、實(shí)驗(yàn)室。我們的教室沒(méi)有門(mén)，所以學(xué)生隨時(shí)都可以去，周末也有人?！?/p>

第二個(gè)好處是所有學(xué)生通過(guò)這些課程會(huì)培養(yǎng)出一種工程素養(yǎng)，或者說(shuō)是工科氣質(zhì)。這正好契合了現(xiàn)在教育發(fā)展的需要，工科的學(xué)校比如交通大學(xué)，就是要面試學(xué)生的工科素養(yǎng)。

提起工科素養(yǎng)，我們的腦海中可能會(huì)出現(xiàn)某個(gè)有些木訥，但辦事卻很細(xì)致靠譜的形象。工科素養(yǎng)聽(tīng)起來(lái)很抽象，好像也和大多數(shù)人沒(méi)什么關(guān)系。其實(shí)不然，在吳強(qiáng)老師眼里，工科素養(yǎng)是一種技術(shù)思維和理性思維的綜合能力的表現(xiàn)。

“比如說(shuō)擰一個(gè)螺絲，我拿一個(gè)螺絲刀給你，你怎么擰？可能會(huì)用蠻力擰或操作不當(dāng)。但是一個(gè)有工科素養(yǎng)的人操作，他會(huì)先對(duì)準(zhǔn)，然后用力比較均勻，開(kāi)始不會(huì)轉(zhuǎn)得很緊，松一松以后再轉(zhuǎn)緊。這樣的話，螺絲會(huì)擰得很牢固?？赡軗Q別的人，過(guò)幾天螺絲就松了，而他的可能幾個(gè)月都不會(huì)松?！?/p>

那么，對(duì)廣大的文科生來(lái)說(shuō)，工科素養(yǎng)也一樣重要嗎？

文科生也同樣需要培養(yǎng)工科素養(yǎng)

 “校長(zhǎng)曾經(jīng)問(wèn)我，復(fù)旦附中的學(xué)生出去后的優(yōu)勢(shì)是什么? 我說(shuō)比如一個(gè)團(tuán)隊(duì)坐在那里開(kāi)會(huì)，燈壞了，開(kāi)不成會(huì)了，誰(shuí)會(huì)去修這個(gè)燈呢？第一個(gè)站出來(lái)很可能是復(fù)旦附中的學(xué)生，不管是文科生還是理科生，是男生還是女生?！?nbsp;

工科素養(yǎng)，對(duì)文科生而言似乎是很遙遠(yuǎn)的東西。其實(shí)不然，工科素養(yǎng)應(yīng)該是一種具有普及性的品質(zhì)，從細(xì)小的擰一顆螺絲、一個(gè)電路的焊接到做一個(gè)完整的機(jī)器人、一個(gè)工業(yè)設(shè)備，都需要具備，這其實(shí)是一種理性思維和邏輯思維能力的表現(xiàn)。 

而這兩種東西，不管是對(duì)文科還是理科的學(xué)生而言，都是必要的。

“我們學(xué)校是以培養(yǎng)未來(lái)領(lǐng)軍人物為目標(biāo)的，培養(yǎng)思維能力的方式也就要相對(duì)超前。在邏輯思維的培養(yǎng)方面，我們單片機(jī)的課程里面就包括編程這樣的學(xué)習(xí)。同樣一個(gè)程序你的想法不一樣，編法就不一樣，你編100行人家10行就編出來(lái)了。有的人覺(jué)得我寫(xiě)完就可以了，有的人就要盡善盡美?！?nbsp;

“通常文科生會(huì)被認(rèn)為在理性思維和邏輯思維上有所缺失，這會(huì)導(dǎo)致在未來(lái)的生活中，也形成一些比較偏向性的東西，比如做事情不夠沉穩(wěn)、崇尚潮流。而工科素養(yǎng)的培訓(xùn)恰好可以彌補(bǔ)這種缺失。因?yàn)楹芏嗵幚韱?wèn)題的思維方法是相通的。比如我們常用的流程圖，不管文科理科都需要。”

“現(xiàn)在企業(yè)管理所用的管理流程就是從信息科技里面發(fā)展而來(lái)的。我們還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)一個(gè)技術(shù)創(chuàng)意項(xiàng)目重在表達(dá)時(shí)，文科生的表現(xiàn)會(huì)比較好。比如LED電子屏的顯示就需要用單片機(jī)來(lái)控制，這也涉及到編程。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，反而文科班做得最好。

理科生可能更側(cè)重的是內(nèi)在厚重的技術(shù)底蘊(yùn)，而文科生則重在形式上的創(chuàng)意表達(dá)；只要基礎(chǔ)知識(shí)夠扎實(shí)，就可以把自己的想法表達(dá)得非常好?！?nbsp;

吳強(qiáng)老師談到他曾經(jīng)教過(guò)的一個(gè)學(xué)生，這個(gè)女生是以藝術(shù)特長(zhǎng)生的身份進(jìn)入復(fù)旦附中的。她最終自主招生也考上了復(fù)旦的藝術(shù)特長(zhǎng)生，但是她又不甘心，想要學(xué)工科專(zhuān)業(yè)，就同時(shí)又考了交大的自主招生，也考上了。

“我說(shuō)你為什么要學(xué)工科？她說(shuō)學(xué)藝術(shù)讓她領(lǐng)悟到，藝術(shù)的基礎(chǔ)還是在工科上。比如我們現(xiàn)在的STEM最終還是會(huì)加入A（art）。她覺(jué)得前期還是需要技術(shù)技能的基礎(chǔ)，靠這個(gè)生存，后面就靠藝術(shù)修養(yǎng)。最后她就真的去了交大?！?nbsp;

“所以有的學(xué)生出去面試，我跟他們說(shuō)如果實(shí)在講不清，就把做的作品帶過(guò)去。雖然做得不一定好，但是招生老師會(huì)知道你會(huì)使用哪些工具、接觸過(guò)什么、會(huì)怎么去思考這個(gè)問(wèn)題。這樣構(gòu)成的工科素養(yǎng)，除了理性思維和技術(shù)思維之外，還有一個(gè)系統(tǒng)的概念?！?/p>

STEM沒(méi)有門(mén)檻

在吳強(qiáng)老師的理解中，STEM是一個(gè)有機(jī)整體；其中S（科學(xué)）、M（數(shù)學(xué)）是基礎(chǔ)，T（技術(shù)）、E（工程）是核心。而在技術(shù)和工程中，技術(shù)是個(gè)體性質(zhì)，而工程是系統(tǒng)性質(zhì)。因而，STEM最核心的問(wèn)題就是工程的問(wèn)題，或者說(shuō)是如何構(gòu)建一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的問(wèn)題。為什么會(huì)這樣？這就涉及到工程中一個(gè)系統(tǒng)的概念，工程的系統(tǒng)性可以涵蓋技術(shù)、科學(xué)和數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)支撐，以及藝術(shù)的最終表達(dá)。

吳強(qiáng)老師表示，工科的核心概念有兩個(gè)：一個(gè)是控制概念，另外一個(gè)就是系統(tǒng)概念。

比如機(jī)器人就是一個(gè)相對(duì)完整的工程系統(tǒng)。機(jī)器人大致可以分為兩部分：一部分屬于硬件部分，就是執(zhí)行機(jī)構(gòu)，這需要學(xué)習(xí)機(jī)械加工技術(shù)；第二個(gè)是控制部分，就是電子技術(shù)，大腦部分，這就涉及到編程。

“搭建一個(gè)比較完備的機(jī)器人是很復(fù)雜的，因?yàn)楦鱾€(gè)部件之間是互相和諧的，互相矛盾的東西很少。你可以做一個(gè)胳膊也可以做一個(gè)輪子，但是要構(gòu)建起來(lái)要搭配好，才能成為一個(gè)工程，這需要前思后想?！?nbsp;

但這并不代表STEM素養(yǎng)的培養(yǎng)門(mén)檻很高。

“一些學(xué)習(xí)成績(jī)不佳的學(xué)生，STEM素養(yǎng)可能更加好。有些成績(jī)特別好的學(xué)生，反而可能做不來(lái)這些東西?！?nbsp;

吳強(qiáng)老師說(shuō)他曾經(jīng)接觸過(guò)一個(gè)學(xué)生是在一所實(shí)驗(yàn)性高中借讀的。這個(gè)學(xué)生特別難管，學(xué)習(xí)也不好，校德育處主任差點(diǎn)要開(kāi)除他。但他想做科技創(chuàng)新，當(dāng)時(shí)的想法是做一個(gè)不用電而用水的浮力驅(qū)動(dòng)的節(jié)能電梯。吳強(qiáng)老師作為指導(dǎo)老師和他說(shuō)這是違背科學(xué)原理的，可是他還是想做一個(gè)創(chuàng)新項(xiàng)目。

“我就問(wèn)他你從小到大有沒(méi)有很想做的東西？他說(shuō)他從初中開(kāi)始就研究1+1=2、3+3=6，可是3*3就等于9，顯然乘法比加法增加得更快，這就涉及到數(shù)學(xué)上的迭代運(yùn)算問(wèn)題。他想找一個(gè)增長(zhǎng)特別快的函數(shù)，就找了一個(gè)自然對(duì)數(shù)e，想如果e的e次方的e次方一直下去究竟會(huì)是什么樣的一個(gè)函數(shù)？”

在做過(guò)一些鋪墊和規(guī)劃后，這個(gè)學(xué)生就去研究這個(gè)問(wèn)題。那個(gè)時(shí)候已經(jīng)是寒假期間，馬上就要申報(bào)項(xiàng)目參加比賽。在寒假30天的時(shí)間里，他就把自己關(guān)在房間里做研究，把家里的6臺(tái)電腦聯(lián)網(wǎng)運(yùn)算。因?yàn)橐婚_(kāi)始，他只是猜測(cè)出增加的規(guī)律，問(wèn)題是e的e次方一直下去是否還是增加呢？

他有一個(gè)TI儀器，就開(kāi)始用它來(lái)些簡(jiǎn)單的猜測(cè)，從圖形的角度看圖形的確是增加的，并且非常陡。但是這個(gè)數(shù)據(jù)量太大了，運(yùn)算很困難。改用計(jì)算機(jī)運(yùn)算，他運(yùn)算一張圖像，最多的時(shí)候花了10多個(gè)小時(shí)。他整個(gè)寒假都在做這件事情，因?yàn)閳D像出來(lái)了就可以分析這個(gè)函數(shù)的性質(zhì)，這就是直觀的分析，最后下來(lái)一共寫(xiě)了60多頁(yè)的論文。

這個(gè)去高考本來(lái)可能連三本都考不上的學(xué)生，最后不但憑借這個(gè)項(xiàng)目拿了全國(guó)科技創(chuàng)新項(xiàng)目二等獎(jiǎng)，獲得保送重點(diǎn)大學(xué)的資格，還被普渡大學(xué)數(shù)學(xué)系錄取。并且連讀四年在大學(xué)里被評(píng)為“優(yōu)秀華人學(xué)生”。畢業(yè)之后即被劍橋大學(xué)錄取，碩博連讀。 

“這種學(xué)生如果你不去發(fā)現(xiàn)，他可能一事無(wú)成。你發(fā)現(xiàn)，他就成了。他最終的研究我也無(wú)力輔導(dǎo)，就幫他去找相關(guān)教授、專(zhuān)家，幫他把關(guān)，做好項(xiàng)目管理工作。”

復(fù)旦附中的工科課程涵蓋五個(gè)模塊，包括工業(yè)設(shè)計(jì)、機(jī)械加工、電子技術(shù)基礎(chǔ)、微控制器的制作和編程控制。這個(gè)完整的課程體系最終聚合起來(lái)的主線就是機(jī)器人。

“可以說(shuō)，復(fù)旦附中畢業(yè)的學(xué)生每個(gè)都具備做一個(gè)機(jī)器人的能力，只是難易程度不同而已。概念有了，完整體系的系統(tǒng)有了，既可以做執(zhí)行結(jié)構(gòu)，也可以做控制系統(tǒng)，可以以數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)進(jìn)行編程，也可以以物理的科學(xué)來(lái)設(shè)計(jì)力的結(jié)構(gòu)等等，最終合起來(lái)成為一個(gè)自主的機(jī)器人，用工程把科學(xué)、技術(shù)和數(shù)學(xué)綜合成一個(gè)有機(jī)的整體。

我覺(jué)得STEM教育只有走到這一步，才是最有前景的。因?yàn)閷W(xué)生有基礎(chǔ)的東西，上升一點(diǎn)就會(huì)創(chuàng)新。我認(rèn)為有基礎(chǔ)的、靠譜的創(chuàng)新才是好的創(chuàng)新。而什么樣的創(chuàng)新環(huán)境則決定培養(yǎng)出什么樣的創(chuàng)新品質(zhì)，這就是我們選擇機(jī)器人為載體的原因?！?/p>

創(chuàng)新的首要能力是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力

吳強(qiáng)老師認(rèn)為，不管是STEM素養(yǎng)還是創(chuàng)新思維的培養(yǎng)都建立在學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的基礎(chǔ)上。就像小學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律是追求浪漫，你就不能強(qiáng)求他去做一件非常精細(xì)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖虑椤?/p>

 STEM素養(yǎng)的培養(yǎng)也同樣需要時(shí)間和實(shí)踐過(guò)程，并不是一蹴而就的。吳強(qiáng)老師談到現(xiàn)在有些機(jī)構(gòu)搞個(gè)講座上一兩節(jié)課就說(shuō)是STEM教育，其實(shí)是在混淆概念。

 “就像高中生你期望他能發(fā)明一個(gè)改變世界的東西嗎？不需要的。但是他學(xué)的就是一種合乎邏輯、符合規(guī)范的一種研究方法，培養(yǎng)一種正確的思維方式?！?/p>

吳強(qiáng)老師還和外灘君分享了學(xué)生做的蓋被子的機(jī)器人，“做得特別難看，但就是做成了”。這個(gè)項(xiàng)目雖然最后沒(méi)有拿到什么大獎(jiǎng)，但是參與的三個(gè)學(xué)生中有兩個(gè)進(jìn)了普林斯頓，其中一個(gè)學(xué)生把這個(gè)機(jī)器人一放到招生官眼前，他們就看出這是學(xué)生自己設(shè)計(jì)制作的。

吳強(qiáng)老師還提到科技創(chuàng)新項(xiàng)目的“三性”原則，分別是創(chuàng)新性、科學(xué)性和實(shí)用性。然后就是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力。

 “一般來(lái)說(shuō)，要在我這里做一個(gè)項(xiàng)目研究，自己去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題是第一關(guān)，一般要想通十幾個(gè)、幾十個(gè)甚至更多的問(wèn)題，才可能在其中找到一個(gè)可以研究的問(wèn)題。”

這種發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力可以從一個(gè)項(xiàng)目影響到人的一生。

比如一個(gè)學(xué)生的爺爺住在養(yǎng)老院，因?yàn)樽o(hù)工少，老人可能還沒(méi)有吃飽就結(jié)束用餐了。這個(gè)學(xué)生就做了一個(gè)喂飯的機(jī)器人。這個(gè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)無(wú)論從意義上還是技術(shù)上都有獨(dú)到的想法。這個(gè)學(xué)生就用了生活中一些很普通的材料搭了一個(gè)平行四邊形結(jié)構(gòu)，再用所學(xué)的單片機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制，最后真的就能從碗里舀水一滴都不灑出來(lái)。

喂飯機(jī)器人

雖然做的樣子不好看，顏色也都是亂七八糟的，但結(jié)構(gòu)就是好，功能性也強(qiáng)，而且全部都是自己做的。所以當(dāng)時(shí)被推薦參加了好多比賽，拿了教育部“明天小小科學(xué)家”全國(guó)二等獎(jiǎng)。剛剛上午宣布名次，下午清華大學(xué)就打電話過(guò)來(lái)，點(diǎn)名要這個(gè)學(xué)生。

 “其實(shí)懂行的人誰(shuí)都能從中發(fā)現(xiàn)這名學(xué)生的STEM素養(yǎng)和發(fā)展的可持續(xù)性。誰(shuí)會(huì)不去搶呢？現(xiàn)在他去了MIT讀數(shù)學(xué)博士。”

吳強(qiáng)老師還提出建立一個(gè)“慢世界實(shí)驗(yàn)室”的想法。想解決在中學(xué)里缺少“可以研究的問(wèn)題”這樣的困境。

 大多數(shù)人可能都不會(huì)注意到一個(gè)簡(jiǎn)單的拿杯子的動(dòng)作也蘊(yùn)含了很多信息。如果這個(gè)動(dòng)作分解開(kāi)來(lái)看，首先是要加速，加速后必須減速。那么是勻加速還是勻減速？金屬鈉的燃燒看似簡(jiǎn)單，但顏色其實(shí)是在逐漸發(fā)生變化的。這些過(guò)程如果被一個(gè)高速攝像機(jī)拍下來(lái)再做細(xì)致的分析就會(huì)是非常好的科學(xué)研究項(xiàng)目。

 “在大多數(shù)人都在追求‘快’的時(shí)候，‘慢’的世界卻被忽視了。因?yàn)檫@些都是容易被忽視的科學(xué)細(xì)節(jié)，但被你觀察到了。還要做的就是分解分析、測(cè)量數(shù)據(jù)、查找資料、數(shù)據(jù)處理等一整套系統(tǒng)，這就是一個(gè)完整的科學(xué)研究的歷程。這個(gè)項(xiàng)目作為一個(gè)基礎(chǔ)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，可以涉及很多學(xué)科，包括物理、心理、生物、歷史，我們甚至可以專(zhuān)門(mén)研究一秒鐘的時(shí)間里都可以發(fā)生什么?！?/p>

吳強(qiáng)老師表示這樣的研究方向和教育模式非但不會(huì)掩蓋，反而會(huì)增強(qiáng)物理、化學(xué)、生物這些傳統(tǒng)學(xué)科。

不同的是，過(guò)去我們完全是為了應(yīng)試，現(xiàn)在不需要學(xué)生學(xué)得那么深，也不需要刷這么多題。學(xué)生可以通過(guò)做實(shí)驗(yàn)，去搞明白過(guò)去做題目時(shí)沒(méi)有弄懂的原理。這種體驗(yàn)性的學(xué)習(xí)方式，也會(huì)同時(shí)讓地理、歷史這些原來(lái)需要死記硬背的課程活起來(lái)。

吳強(qiáng)老師可能并不會(huì)像一些年輕教師那樣和同學(xué)以朋友的方式相處，剛開(kāi)始講起話來(lái)也會(huì)有我們傳統(tǒng)印象中師長(zhǎng)的感覺(jué)。但慢慢聊下來(lái)，外灘君就發(fā)現(xiàn)，他特別能理解學(xué)生，并發(fā)現(xiàn)他們的內(nèi)心所想。

在和一屆又一屆學(xué)生的相處中，他也在慢慢實(shí)現(xiàn)自己的教育理想：從這一代開(kāi)始能夠發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的學(xué)生中，走出未來(lái)真正改變世界的人。

（本文轉(zhuǎn)載自外灘教育，作者孫魯妮。）