聚焦志趣、激发潜能：构建数字化创新实验室的思考

内容导图

数字化时代的到来，不同类型的学校需根据自身的实际与学生的特点进行有效应对与改革思考。上海中学创始于1865年，学校坚持“乐育菁英”的教育传统，从这里，走出了55位两院院士，100多位省部级领导，各行各业专家难以尽计。校园面积约23公顷(340余亩)，绿树成荫、安静美丽，拥有一流教学条件和师资队伍，是中学生梦想的读书圣地。现阶段学校最大的特征是：一校两部，其中本部在校生约1200人(高中10-12年级。每届约400名学生，他们是上海市最好的学生)，国际部学生近3000人(1到12年全建制，平均每届200多学生，对象是外籍学生)。

本部的每届毕业生都能进入国内外名校，其中90%以上能进入国家“211工程”“985”工程的著名高校。国际部是上海市最早的国际文凭学校，先后被授权设立IB、TOEFL、PSAT、SAT、AP、A-LEVEL、ACT、GRE考点。目前国际部IB课程开设27门，IB全科平均分连续5年超过41分(满分45分)，今年IB全科平均分再创新高，达42.4分。AP课程开设20门，参加AP考试的人次超过600，覆盖在读11、12年级学生数的约80%，平均分大于4.5分(满分5分)，处于国际领先水平。国际部毕业生以升入国外名校为主，今年报考美国大学的毕业生中有90%的学生被美国排名前50的大学录取。

进入21世纪以来，学校依据自身的办学条件和特点，针对校内高中资优生群体，提出了“聚焦志趣、激发潜能”的办学理念，着力探索国际视野下拔尖创新人才早期培育的新路。如何抓住数字化环境带来的机遇与挑战，寻找有利于资优生基于数字技术平台的学习与探究的突破口，成为学校一直关注的重要课题。

通过多年的实践与探索，我们觉得：用数字技术整合的创新实验室已成为我校促进学生“聚焦志趣、激发潜能”的重要平台，是提升学生基于志趣能匹配领域的创新素养培育的切入点和突破口。

用数字技术整合的创新实验室如何构建?怎样使用?

以学校2013年创建的环境工程实验室为例，这个实验室是学校借助华东理工大学的力量构建的，它配备很多数字化设备，包括“PPM甲醛检测仪”“优莱博加热循环器SE-26”“PM2.5气体测试仪”等先进仪器，该实验室2013年开始启用，对象是对科技、工程领域感兴趣或有志趣的学生，使用过程中强调与它相关的专门课程的学习、相关课题与项目的研究。类似目标要求的各领域的创新实验室，我校自2002年起开始构建，目前累计构建了33个，包括：激光与光纤、人体医学、病理学等科学类实验室、节能汽车等工程类实验室、数字视频创作等技能类实验室、iPad音乐教室等艺术类实验室，共四大类型(如图1所示)。

图1：上海中学部分数字化实验室

为何要建构用数字技术整合的创新实验室?

在2002年我校率先建构此类实验室的时候，就其必要性、应用率、投入与产出等多方面都引起过争议。上海中学原校长唐盛昌曾说过：“我们未来的创新人才培育，需要适应乃至引领数字时代的发展，主动参与国际竞争，能够掌握并运用好数字技术进行学习、探究与创新，提升未来数字化时代人才的核心竞争力。用数字技术整合的创新实验室，就是为了培育在科技、工程等领域能适应未来国际竞争与数字时代挑战的创新人才奠基”。因此，我们在创新实验室建构与探索上，一直坚持着、领域也在不断拓宽。这一做法，开始在很多学校得到了推广与运用。

在用数字技术整合的创新实验室的建构与使用过程中，关键点在哪里呢?关键在于要有与之匹配的专门课程，有课程配套的实验室才能迸发出活力、才有吸引力。没有适合高中生的专门课程去匹配，创新实验室就难以发挥其应有的育人价值。

与创新实验室匹配的专门课程，不同于大学的专业课程，也不同于一般意义的发展课程，它注重于某一领域前沿或整体概貌的介绍，也能引导学生在某个专门领域的一点上去深入学习和探究、挑战性很强，它有一定的专业发展指向性，对知识学习不求全，它是一种为资优生培养量身打造的新课程。

针对创新实验室应用的专门课程设计主要应关注三个匹配：

第一，专门课程的整体内容与某个或几个创新实验室匹配。以学校针对科技班学生的化学领域专门课程设计为例，其内容有“从分子到分子组装”、“从化学的角度看待纳米世界”、“化学电源的昨天、今天与明天”、“新能源”等等，相匹配的创新实验室有“纳米合成基础实验室”、“现代仪器分析实验室”、“现代生物化学和分子生物学实验室”。这是一门专门课程的多个内容点与多个创新实验室运用匹配，学生在方向选择上只需关注其中的一个点。

第二，专门课程涉及的数字技术与创新实验室匹配。以学校针对工程班学生的工程方向专门课程为例，“信号的发射与接受”、“电机与传感器”、“机器人程序设计”等数字技术相关的内容，匹配的创新实验室有“自动化控制基础实验室”、“嵌入式实验室”、 “VEX机器人实验室”等。

第三，基于专门课程学习的课题、项目探究与创新实验室匹配。创新实验室的建构，为学生开展基于专门课程学习的课题、项目探究提供了良好的平台，学校要善于引导学生基于专门课程学习，提出合适的课题、探究专题，从而与创新实验室的使用匹配(如图2所示)。

图2：学生基于实验室进行的部分研究举隅

高中阶段是拔尖创新人才早期培育的一个重要阶段，是“培养链”中的重要一环，课程开发与实验室建设需要充分利用与大学、科研院所的相关资源。学校每一个创新实验室的建构，都是本校教师与大学、科研院所专家共同研讨的结晶;每一个数字化创新实验室的使用，均注重学科教师与大学、科研院所专家通力协作，采用“双导师”授课指导的模式。学校先后与上海交通大学、复旦大学等17所高校、科研院所建立了以专门课程开发、创新实验室建构等为载体的实质性合作，每学期都有100多位专家(含院士、“973”首席专家)要来校宣讲、作课题指导。

为提升不同类型、不同优势潜能的资优生基于数字平台的学习、探究与创新能力，我们不仅仅要注重学校创新实验室的建构、还要善于“借用”高校实验室和他们的辅导力量。学校2012届科技班学生唐于朝、张鑫凯听了交大沈教授关于超光速通讯这方面的专门课程内容，在学校的“激光与光纤实验室”内学习后，对“超光速通讯中的快慢现象”产生了浓厚的兴趣，在开展相关课题中觉得利用学校的创新实验室还不够发现丰富的支撑数据，就申请去上海交通大学相关的实验室，利用业余时间去学习、探究，自己搭建光路，利用Origin专业软件分析处理实验数据，被沈教授评为“他们对某些相关专业知识的了解程度有些达到研究生水平”。或许专门课程学习的“魅力”就在于此：刺激学生的求知欲。

经过十多年创新实验室建构与使用，以及相应的数字化环境的营造(包括数字校园建构、基于统一数据平台的信息管理系统形成、桌面云与物联网技术的统整等)，学生已充分认可数字技术的使用在提升自身的学习、探究与创新能力上事半功倍。当然，在构建过程中我们既要考虑到学生的特点，也要思考学生未来大学专业取向选择的衔接，因为只有这样，我们的学生才有可能在数字化时代赢得优势、获得高位的可持续发展。

对2011、2012、2013届学生的调研，有95.8%的学生认为数字技术与专门领域的整合学习，更有利于迸发创新火花。基于创新实验室与专门课程的学习、探究，极大地促进了学生阶段性最佳专业发展取向的形成。2011、2012、2013、2014、2015、2016届科技班学生所选专门课程以及在创新实验室内所做的课题方向，与他们升入大学所学专业的匹配度分别为95%、92%、88%、90%、95%、87%。

数字化时代的带来，给学生基于数字技术平台的学习、探究活动带来便利的同时，也带来了挑战。学校需要根据自身的条件与生源特点，找到借助数字平台来促进学生基于数字技术的学习、探究与创新的切入点、突破口，在彰显学校特色的同时，促进学生志趣聚焦、潜能开发，为不同类型、不同潜能学生的数字技术学习与应用创设良好的发展空间。

数字化给教育带来深刻而颠覆性的变化!

专家点评

信息技术与课程教学的深度融合是促进课程改革与教育技术革新的推动力。上海市上海中学紧紧抓住信息技术发展对教育带来的变革契机，寻找有利于学生基于数字技术平台的学习与探究的突破口。学校提出了与大学、科研院所进行实质性合作的模式，并以数字实验室建设为载体，促进学生基于专门课程学习基础上的课题项目研究，激发学生潜能。从这个案例，我们看到了学校在数字化实验室的建设是领导方面的信心、决心和前瞻性眼光，学校踏实的实践，为学生的未来发展奠定了厚实的基础。在技术日新月异的时代，我们需要一批这样的实践者，也希望学校在数字化实验室建设方面能够提炼出更多有价值的经验，发挥更大的示范辐射作用。

内容导图

数字化时代的到来，不同类型的学校需根据自身的实际与学生的特点进行有效应对与改革思考。上海中学创始于1865年，学校坚持“乐育菁英”的教育传统，从这里，走出了55位两院院士，100多位省部级领导，各行各业专家难以尽计。校园面积约23公顷(340余亩)，绿树成荫、安静美丽，拥有一流教学条件和师资队伍，是中学生梦想的读书圣地。现阶段学校最大的特征是：一校两部，其中本部在校生约1200人(高中10-12年级。每届约400名学生，他们是上海市最好的学生)，国际部学生近3000人(1到12年全建制，平均每届200多学生，对象是外籍学生)。

本部的每届毕业生都能进入国内外名校，其中90%以上能进入国家“211工程”“985”工程的著名高校。国际部是上海市最早的国际文凭学校，先后被授权设立IB、TOEFL、PSAT、SAT、AP、A-LEVEL、ACT、GRE考点。目前国际部IB课程开设27门，IB全科平均分连续5年超过41分(满分45分)，今年IB全科平均分再创新高，达42.4分。AP课程开设20门，参加AP考试的人次超过600，覆盖在读11、12年级学生数的约80%，平均分大于4.5分(满分5分)，处于国际领先水平。国际部毕业生以升入国外名校为主，今年报考美国大学的毕业生中有90%的学生被美国排名前50的大学录取。

进入21世纪以来，学校依据自身的办学条件和特点，针对校内高中资优生群体，提出了“聚焦志趣、激发潜能”的办学理念，着力探索国际视野下拔尖创新人才早期培育的新路。如何抓住数字化环境带来的机遇与挑战，寻找有利于资优生基于数字技术平台的学习与探究的突破口，成为学校一直关注的重要课题。

通过多年的实践与探索，我们觉得：用数字技术整合的创新实验室已成为我校促进学生“聚焦志趣、激发潜能”的重要平台，是提升学生基于志趣能匹配领域的创新素养培育的切入点和突破口。

用数字技术整合的创新实验室如何构建?怎样使用?

以学校2013年创建的环境工程实验室为例，这个实验室是学校借助华东理工大学的力量构建的，它配备很多数字化设备，包括“PPM甲醛检测仪”“优莱博加热循环器SE-26”“PM2.5气体测试仪”等先进仪器，该实验室2013年开始启用，对象是对科技、工程领域感兴趣或有志趣的学生，使用过程中强调与它相关的专门课程的学习、相关课题与项目的研究。类似目标要求的各领域的创新实验室，我校自2002年起开始构建，目前累计构建了33个，包括：激光与光纤、人体医学、病理学等科学类实验室、节能汽车等工程类实验室、数字视频创作等技能类实验室、iPad音乐教室等艺术类实验室，共四大类型(如图1所示)。

图1：上海中学部分数字化实验室

为何要建构用数字技术整合的创新实验室?

在2002年我校率先建构此类实验室的时候，就其必要性、应用率、投入与产出等多方面都引起过争议。上海中学原校长唐盛昌曾说过：“我们未来的创新人才培育，需要适应乃至引领数字时代的发展，主动参与国际竞争，能够掌握并运用好数字技术进行学习、探究与创新，提升未来数字化时代人才的核心竞争力。用数字技术整合的创新实验室，就是为了培育在科技、工程等领域能适应未来国际竞争与数字时代挑战的创新人才奠基”。因此，我们在创新实验室建构与探索上，一直坚持着、领域也在不断拓宽。这一做法，开始在很多学校得到了推广与运用。

在用数字技术整合的创新实验室的建构与使用过程中，关键点在哪里呢?关键在于要有与之匹配的专门课程，有课程配套的实验室才能迸发出活力、才有吸引力。没有适合高中生的专门课程去匹配，创新实验室就难以发挥其应有的育人价值。

与创新实验室匹配的专门课程，不同于大学的专业课程，也不同于一般意义的发展课程，它注重于某一领域前沿或整体概貌的介绍，也能引导学生在某个专门领域的一点上去深入学习和探究、挑战性很强，它有一定的专业发展指向性，对知识学习不求全，它是一种为资优生培养量身打造的新课程。

针对创新实验室应用的专门课程设计主要应关注三个匹配：

第一，专门课程的整体内容与某个或几个创新实验室匹配。以学校针对科技班学生的化学领域专门课程设计为例，其内容有“从分子到分子组装”、“从化学的角度看待纳米世界”、“化学电源的昨天、今天与明天”、“新能源”等等，相匹配的创新实验室有“纳米合成基础实验室”、“现代仪器分析实验室”、“现代生物化学和分子生物学实验室”。这是一门专门课程的多个内容点与多个创新实验室运用匹配，学生在方向选择上只需关注其中的一个点。

第二，专门课程涉及的数字技术与创新实验室匹配。以学校针对工程班学生的工程方向专门课程为例，“信号的发射与接受”、“电机与传感器”、“机器人程序设计”等数字技术相关的内容，匹配的创新实验室有“自动化控制基础实验室”、“嵌入式实验室”、 “VEX机器人实验室”等。

第三，基于专门课程学习的课题、项目探究与创新实验室匹配。创新实验室的建构，为学生开展基于专门课程学习的课题、项目探究提供了良好的平台，学校要善于引导学生基于专门课程学习，提出合适的课题、探究专题，从而与创新实验室的使用匹配(如图2所示)。

图2：学生基于实验室进行的部分研究举隅

高中阶段是拔尖创新人才早期培育的一个重要阶段，是“培养链”中的重要一环，课程开发与实验室建设需要充分利用与大学、科研院所的相关资源。学校每一个创新实验室的建构，都是本校教师与大学、科研院所专家共同研讨的结晶;每一个数字化创新实验室的使用，均注重学科教师与大学、科研院所专家通力协作，采用“双导师”授课指导的模式。学校先后与上海交通大学、复旦大学等17所高校、科研院所建立了以专门课程开发、创新实验室建构等为载体的实质性合作，每学期都有100多位专家(含院士、“973”首席专家)要来校宣讲、作课题指导。

为提升不同类型、不同优势潜能的资优生基于数字平台的学习、探究与创新能力，我们不仅仅要注重学校创新实验室的建构、还要善于“借用”高校实验室和他们的辅导力量。学校2012届科技班学生唐于朝、张鑫凯听了交大沈教授关于超光速通讯这方面的专门课程内容，在学校的“激光与光纤实验室”内学习后，对“超光速通讯中的快慢现象”产生了浓厚的兴趣，在开展相关课题中觉得利用学校的创新实验室还不够发现丰富的支撑数据，就申请去上海交通大学相关的实验室，利用业余时间去学习、探究，自己搭建光路，利用Origin专业软件分析处理实验数据，被沈教授评为“他们对某些相关专业知识的了解程度有些达到研究生水平”。或许专门课程学习的“魅力”就在于此：刺激学生的求知欲。

经过十多年创新实验室建构与使用，以及相应的数字化环境的营造(包括数字校园建构、基于统一数据平台的信息管理系统形成、桌面云与物联网技术的统整等)，学生已充分认可数字技术的使用在提升自身的学习、探究与创新能力上事半功倍。当然，在构建过程中我们既要考虑到学生的特点，也要思考学生未来大学专业取向选择的衔接，因为只有这样，我们的学生才有可能在数字化时代赢得优势、获得高位的可持续发展。

对2011、2012、2013届学生的调研，有95.8%的学生认为数字技术与专门领域的整合学习，更有利于迸发创新火花。基于创新实验室与专门课程的学习、探究，极大地促进了学生阶段性最佳专业发展取向的形成。2011、2012、2013、2014、2015、2016届科技班学生所选专门课程以及在创新实验室内所做的课题方向，与他们升入大学所学专业的匹配度分别为95%、92%、88%、90%、95%、87%。

数字化时代的带来，给学生基于数字技术平台的学习、探究活动带来便利的同时，也带来了挑战。学校需要根据自身的条件与生源特点，找到借助数字平台来促进学生基于数字技术的学习、探究与创新的切入点、突破口，在彰显学校特色的同时，促进学生志趣聚焦、潜能开发，为不同类型、不同潜能学生的数字技术学习与应用创设良好的发展空间。

数字化给教育带来深刻而颠覆性的变化!

专家点评

信息技术与课程教学的深度融合是促进课程改革与教育技术革新的推动力。上海市上海中学紧紧抓住信息技术发展对教育带来的变革契机，寻找有利于学生基于数字技术平台的学习与探究的突破口。学校提出了与大学、科研院所进行实质性合作的模式，并以数字实验室建设为载体，促进学生基于专门课程学习基础上的课题项目研究，激发学生潜能。从这个案例，我们看到了学校在数字化实验室的建设是领导方面的信心、决心和前瞻性眼光，学校踏实的实践，为学生的未来发展奠定了厚实的基础。在技术日新月异的时代，我们需要一批这样的实践者，也希望学校在数字化实验室建设方面能够提炼出更多有价值的经验，发挥更大的示范辐射作用。