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[普陀]曹杨中学:“知行合一”的校园“实验场”建设-上海市曹杨中学特色实验室建设的实践探索

时间:2018/11/13 10:46:06

来源:上海市曹杨中学        选稿:东方网教育频道 陈乐 尹雅茜

曹杨中学是上海市首所 “特色普通高中”,以“环境素养培育”为特色定位,致力于培养学生与“大环境”(自然环境、社会人文环境以及人自身的心理环境)和谐共生、协同发展的责任担当意识和自主力行能力。为此,学校在实验室的建设过程中坚持“校园即实验室”的设计建造理念,建设了与学校整体环境融为一体、打破实验室物理空间的实验室群。同时借鉴物理、社会学、心理学的“场论”,以师生自主参与作为实验室群主要的管理运行和完善优化途径,通过人与物、人与人的充分互动,形成了“知行合一”校园“实验场”,在聚合和激发校园各元素的育人功能中,让学生习得和提升可持续发展的必备素养。
一、实验室群的设计和建造体现“两个结合”的特点
在开展“环境素养培育”的过程中,需要建设满足学生实践体验的创新实验室,但是学校不想将实验室建成一个个孤立的物理空间,而是需要这些实验室不仅具有实验功能,还能与学校整体的环境创设融为一体,构建一个打破物理空间间隔、功能互补、相互关联的整体。因此,学校依托校园现有场所设备的特点,结合学生的需求,以“室内外相结合”和“学习体验与实际生活相结合”为原则,来设计和建设创新实验室群,经过近10年的不断建设,融入校园的16个室内外相结合的实验室群,集实验演示、动手实践、生活体验于一体,将实验功能与实际生活紧密相连。

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案例一:水技术与环保实验室群便是由一个室内实验室和人工湿地、雨水回用两个室外实验室所组成。其中人工湿地紧靠虬江河,除了实验功能之外,还起到河水净化、校园景观的作用,雨水回用实验室将建筑物楼顶雨水收集净化并用于浇灌、清洁,形成了一个集生物、化学、物理等多学科的水实验室群,并开发了配套的《水技术与环保》系列课程,深受学生的欢迎。原本枯燥的水质监测、对比、净化等实验由于与校园生活结合起来,变得具体和生动。特别是水质净化使得周边环境逐步改善,让学生在获得知识和能力的同时,体会到巨大的成就感,激发了他们的环境意识和责任感。例如,通过人工湿地的净化,污浊的虬江河水变得清澈纯净,鱼翔浅底,白鹭逗趣,“白鹭沚”这个充满诗意的名字也替代了纯专业名称“人工湿地”,让实验即生活成为现实。2017年学校因“白鹭沚”人工湿地实验室被评为“上海市百校创意绿园”示范学校。

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案例二:云知气象实验室包括室内数据处理分析实验室、气象播报站以及自动和人工相结合室外大气、温度、湿度、风力、降雨量等观测设备。其中,室外设备分布在校园的不同部位,使整个校园成为气象数据监测和采集的微生态系统,让学生在真实的环境中进行气象观测、数据采集、信息分析、会商、校园及周边天气播报等一系列科学研究和实践体验,综合实践能力和环境素养得到有效地培养和提升。在学习、实践的过程中,师生收获颇多,共同开发和编写了配套教材《气候与环境》,该书2016年入选中国气象出版社出版的《应对气候变化丛书》,2018年获得第三届全国气象科普作品图书类最佳作品奖。
学校凸显“两个结合”特点的创新实验室群有效地激发了学生学习体验的兴趣,提高了实验教学的成效,彰显了实验室的育人功能,深受师生的喜爱。仅2017年学校各实验室使用总人次就达50117人次。2017年学校水实验室群育人案例建设荣获了上海市创新实验室建设案例评选一等奖。学生的创新能力得以提升,学校“H20水科技社团”被评为市“十佳科技社团”,2018年在全国第十六届中学生水科技发明比赛中,获两项全国二等奖。
二、设计并挖掘校园环境中的育人元素,创设校园“实验场”
“环境素养培育”特色课程的一大特点是与人生存的环境要素紧密相连,例如空气、气候、水、植物、能源等,而这些要素都存在于校园之中,校园更是学生日常学习最主要的场所。因此,在创新实验室群建设的基础上,学校依托校园的一景一物、一草一木,以整个校园为蓝本,整体规划、设计和发掘一切可视、可触、可用的育人元素,建设“知行合一”的校园“实验场”。

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案例一:开发视觉上的教育元素,让每一面墙都能“讲话”。以特色场馆中的图书馆为例,在设计和建造时,除了充分发挥常规的图书借阅、资料查询、信息分享等功能之外,还充分挖掘每一个可用的育人元素,外墙、天花板、内饰等每一个细节都传递着文化讯息:正门外墙取名为“闻道源”,因为镶嵌着甲骨文、天干地支、经纬度、DNA 图谱、元素周期表等一系列人类文明最基本的信息,与之呼应的是天花板上大大的“问号”,让学生能够在闻道之源的启发下,带着对知识的渴求踏入图书馆,开始求索之路。图书馆服务台名为“求索台”,也是与“闻道源”交相呼应。服务台“求索”二字上方设立一个信箱,可供师生分享读书感悟,在交流中遨游知识之海洋,求索天地之奥秘。二楼出口处的 logo 别具特色,乍一看是一个繁体的“書”字,实则是将下部的“日”替换为网络用语“e”,提醒着学生时代的迅猛发展和知识技能的飞速更迭。这样的设计在学校随处可见:校园中的每一个实验室、每一类植物都设置了二维码,只需一扫,就能获得图文和音频信息,了解到这些校园景观、实验室背后的“教育”故事。从实验楼的一楼楼梯拾阶而上,可以看到踏步和旁边的墙上展示着人类对能源开发利用的发展历程。每层走道的墙面都设计了有关水科技、能源科技、生物科技的展示橱窗,内容通俗易懂,生动形象……学生时时刻刻浸润其中,获得滋养。

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案例二:发掘可体验的教育元素,让校园处处展现实验契机。例如,学校在校园绿化的规划和培植中,秉持把整个校园建设成为植物教学的室外实验室的思路,注重植物种类的多样性和分布的科学性。经过近20年的布局,占地70余亩的校园,绿化面积达到9101平方米,涵盖乔木、灌木、草本、禾本、水生等类目,数量超过70种,四季的花、果、叶景观呈现鲜明的季节特征,再辅以校园植物地图、挂牌和植物二维码,让学生可以时时刻刻开展各种植物研究。再如,学校为校内不同种类的新能源路灯安装了数字显示系统,实时显示路灯上的太阳能板或风力装置的运行原理、发电量、路灯能源储备情况和使用情况;食堂餐厨垃圾处理装置也安装了显示屏,可以查询相关数据和运行状况;水房的水表也是可视的……这样的设计极大地方便了学生的学习、观察和实验数据采集。
在校园日常生活中浸润式的实践体验,在提升实践和创新能力的同时,也培育了社会责任意识。例如,学生们发明了“太阳能门牌灯”,连续七年为社区免费安装维护,有效地解决了夜间社区门牌的照明问题,该实事项目被评为2016年普陀区“社会主义精神文明十佳好人好事”。学生针对高架桥下植物生长难题而发明的“植物生长补给系统”也获得上海市科技创新大赛一等奖。
三、通过师生对“实验场”的参与和互动,激活“场”效应
空间概念上的“实验场”需要通过师生的参与互动才能激活并释放出强大的育人功能。学校借鉴物理学、社会学和心理学关于“场”的概念,创新管理模式,将校园“实验场”的管理与师生参与结合起来,通过内在学习需求与外部环境的良性互动,激活“场”效应,形成教育“合力”,最优化地发挥校园“实验场”的育人功能。
(一)师生参与“实验场”的建设和管理,提升管理成效

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在“实验场”的设计和建设过程中,师生积极参与,提出了很多建设性的意见并最终被采纳。例如图书馆中有多个立柱,学生全程参与了立柱的装饰设计,从内容、形式、色彩等各个要素,贡献了灵感、付出了汗水,最终呈现的是600名古今中外著名人物的肖像和介绍,彰显榜样示范;师生对校园的绿植分布、品种、习性、数量开展了全面的调查,为校园的每一株植物都建立了图文并茂的档案,为校园中每一片绿地的植物都进行了挂牌,开发了基于二维码技术的网上植物档案和学习资料库。校园中节水节电标牌和宣传画的设计、制作由指导教师和学生会合作完成,并由学生会组织安装。
在“实验场”的日常管理和维护中,建立了学生自主参与机制:一是成立学生自主管理委员会负责任务分配、过程监督和评价参与。二是划分责任区以班级为单位,承担责任区里的植物信息维护、清洁卫生等常规管理和维护工作。三是实施特殊设备的社团负责制。如“白鹭沚”人工湿地社团制定了《湿地维护守则》,社团成员分工负责湿地进出水流量的调节,湿地水质的监测、湿地动植物的养护等,逐渐摸索出一整套人工湿地维护的方法,保障了湿地正常运行;气象社团成员负责维护气象站设施设备的维护,气象数据的测量和记录,校园天气的播报等;老师们根据管理的需要,与学生共同开发了《学生自主管理系列课程》,引导学生科学地参与管理工作,培育环境素养,提升自我管理能力,加强担当意识责任。
师生的主动参与,保证了“实验场”设施设备的良性运转,提升了管理实效,2018年学校被评为“上海市节约用水示范学校”,现正在创建上海市节能减排先进单位。
(二)人与“场”深入互动,激活“实验场”育人功能
除了日常的管理和维护外,学校还通过教师绩效分配、学生综合素质评价等评价导向来鼓励师生与校园“实验场”的深入互动,从而激发了师生的参与热情,也激活了“实验场”的育人功能。例如2016年夏天,湿地的小溪产生了富营养化现象,长满了藻类,学生们纷纷献计献策,查找资料,尝试着增加湿地鱼类和螺类,更换湿地水生植物,物理方法打捞藻类等,共同解决了湿地出现的问题。在这个过程中,学生学习到了处理富营养化水体的方法,教师们还将此解决方法增加到《人工湿地课程》中,由学校湿地富营养化的处理引申到学校周边河流富营养化的处理,并将课程与“小河长”的工作相结合,让学生在关注周边环境的同时,尝试学以致用,解决身边的环境问题。又如,生物组的教师根据微生物有机物垃圾处理系统开发了学校厨余垃圾回收利用的项目,学生们将餐厨垃圾进行微生物处理,形成有机土壤运用于校园植被和周边社区植被的栽种,体验垃圾从产生、回收到再利用的全过程,这也丰富了老师对项目的理解,将此项目发散开来,开发了《点“绿”成“金”——循环经济学》,让学生不仅从生物学角度思考垃圾回收利用的问题,还从经济学、社会学的角度思考资源的循环利用。这也使得“实验场”的功能得到不断完善和优化。人与“场”的这种深入、良性的互动,促进人和“场”的共同生长。

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学校“知行合一”的校园“实验场”的设计和建设,是在实验室建设中根据学生学习的实际需求进行的探索实践,通过校园“实验场”的建设打破了空间界限、物质界限和人员界限,使各种教育要素得以有机整合和关联互动,使实验场超越了传统意义上的实验功能,成为具有强大场力的教育空间,使人置身其间便能感受到强有力的影响,从而主动地去践行、体验和感悟。满足了学生的发展需求,助力了学校“立德树人导向的‘环境素养培育’特色教育实践与研究”的有效开展。该研究成果获得了2017年上海市教育教学成果一等奖和2018年基础教育国家级教学成果二等奖。
 
东方网教育频道 陈乐