創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室之我見

摘要 從分析目前國內(nèi)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的現(xiàn)狀入手，揭示創(chuàng)新思維培養(yǎng)面臨的認(rèn)識困境，從思維科學(xué)的高度指出減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)才是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的最有效的手段。

關(guān)鍵詞 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室；創(chuàng)新能力；創(chuàng)新思維

中圖分類號：G482 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-489X(2011)18-0009-03

My View on Innovation Lab//Ma Liguo1， Li Ding2

Abstract Starting from analyzing the current situation of establishing the domestic Innovation Lab， this article shows the recognizing plight of cultivating the innovative thinking and points out that reducing the burden on students is the most efficient way to cultivate the student innovative thinking from Cognitive Science.

Key words innovation lab; innovation ability; innovative thinking

Author’s address

1 Education Development Research Institute of Shanghai Pudong， Shanghai， China 200135

2 Doctor of Scientific Pedagogies at Xi’nan University， Chongqing， China 400715

1 關(guān)于創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的定義

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的定義并不清晰。目前所謂的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室只不過是隨著國家新一輪課程教材改革的推進(jìn)，及國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展加大教育投入后涌現(xiàn)出來的多種類型實(shí)驗(yàn)室的統(tǒng)稱。

首先，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室指的是“以構(gòu)造創(chuàng)新環(huán)境、培養(yǎng)創(chuàng)新人才為目標(biāo)”的實(shí)驗(yàn)室。這一類別的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)嘗試在國內(nèi)國際均呈現(xiàn)增長態(tài)勢，其風(fēng)格在向科技館和科技活動室的方向靠攏，已經(jīng)打破關(guān)于科學(xué)教育“Formal”和“Informal”（常規(guī)和非常規(guī)）的區(qū)別。但也正因?yàn)檫@樣，此類創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的裝備沒有形成國家甚至地區(qū)級別的共識，更沒有國家或地區(qū)級別的裝備標(biāo)準(zhǔn)作指導(dǎo)，多停留在自主模仿國外學(xué)校或模仿科技館展室的階段，主要屬于部分小學(xué)和部分高中的“校本行為”。

其次，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的定義也可以指向“以創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)方法來完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的”的實(shí)驗(yàn)室。這一類別的實(shí)驗(yàn)室多配備課改之后涌現(xiàn)出來的新型實(shí)驗(yàn)裝備，體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)手段的升級換代，包括上海教委主持研發(fā)的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（以傳感器等替代傳統(tǒng)儀器儀表的數(shù)字化設(shè)備為核心，用于中學(xué)理化生和小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)）、互動式數(shù)碼顯微鏡系統(tǒng)（用于中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)）等。此類實(shí)驗(yàn)室所承擔(dān)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)基于課程教材，其目的是“實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)手段與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整合”，進(jìn)而“培養(yǎng)學(xué)生在信息技術(shù)環(huán)境下的自主學(xué)習(xí)和自主探究能力”。此類實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)環(huán)境也根據(jù)實(shí)驗(yàn)手段的改進(jìn)而做了一些調(diào)整，如普遍采用能放置計算機(jī)的實(shí)驗(yàn)臺等。但沒有像“以培養(yǎng)創(chuàng)新人才、構(gòu)造創(chuàng)新環(huán)境為目標(biāo)”的實(shí)驗(yàn)室那樣將實(shí)驗(yàn)室變成令人感到面目全非的科技活動室。此類實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)最初是校本行為，后來演變成部分地區(qū)的政府行為，如上海近4年間通過政府招標(biāo)采購的方式在全市各區(qū)縣近二分之一的高中建設(shè)了數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室。

從目前來看，已建成的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室多是指后者，即“以創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)方法來完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的”的實(shí)驗(yàn)室，而被大家所津津樂道的則是前者，即“以培養(yǎng)創(chuàng)新人才、構(gòu)造創(chuàng)新環(huán)境為目標(biāo)”的實(shí)驗(yàn)室。

隨著上海市教委主持的“中學(xué)物理數(shù)字化實(shí)驗(yàn)DIS”系統(tǒng)項(xiàng)目獲得“國家基礎(chǔ)教育課程改革教學(xué)研究成果”一等獎，“以創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)方法來完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的”的實(shí)驗(yàn)室的開發(fā)和建設(shè)探索已得到國家的認(rèn)可。但不可否認(rèn)的是，隨著“錢學(xué)森之問”的提出且遲遲得不到解決，對高等教育的不滿已引發(fā)基礎(chǔ)教育階段部分學(xué)校的自主行為——讓學(xué)生提前接受高校科研的熏陶、讓學(xué)生在自己的學(xué)校里就接受創(chuàng)新教育！因此，現(xiàn)階段學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)均承載著教育界乃至全社會針對培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的期望，建設(shè)者都期望通過創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)方法的采用和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)環(huán)境的構(gòu)建滿足這一期望。特別是在部分發(fā)達(dá)地區(qū)學(xué)校財力顯著增長的前提下，出現(xiàn)“以構(gòu)造創(chuàng)新環(huán)境、培養(yǎng)創(chuàng)新人才為目標(biāo)”的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)熱潮。可這些創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)多因校本原因而致使方向和內(nèi)容各異，大家都在探索而少有被全面認(rèn)可的方案。

2 基礎(chǔ)教育階段現(xiàn)有創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室形態(tài)

2.1 小學(xué)階段

1）數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室，主要指使用“傳感器+計算機(jī)”系統(tǒng)或類似技術(shù)替代傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)儀表，或與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)儀表并行使用，構(gòu)建的一種能夠快速獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果并能夠認(rèn)識事物變化過程的實(shí)驗(yàn)室。

優(yōu)點(diǎn)：方便快捷、生動形象，變不可見為可見，支持戶外、野外實(shí)驗(yàn)。

缺點(diǎn)：需要配備計算機(jī)或類似的智能終端系統(tǒng)。

建成數(shù)量：較少，目前多處于規(guī)劃論證階段。

發(fā)展展望：實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)整合，符合實(shí)驗(yàn)教學(xué)工具體系升級換代的要求，前景看好。

2）科學(xué)工坊，主要指引入微型機(jī)床、機(jī)器人套件、電子學(xué)套件等之后，在小學(xué)內(nèi)建立的一種以培養(yǎng)動手和實(shí)踐能力為目的的實(shí)驗(yàn)室。

優(yōu)點(diǎn)：可根據(jù)學(xué)校自身特點(diǎn)向多個方向延伸，形成校本特色。

缺點(diǎn)：高度依賴現(xiàn)場指導(dǎo)教師的經(jīng)驗(yàn)和水平。

建成數(shù)量：較多，學(xué)校從本身師資能力出發(fā)，往往選擇其中一個方向進(jìn)行建設(shè)。

發(fā)展展望：能夠滿足小學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)的需求，前景看好。

3）小學(xué)科技館，主要指引入系列科技館展品的縮微復(fù)制品之后建成的展示室。

優(yōu)點(diǎn)：成本低，建設(shè)周期短。

缺點(diǎn)：新鮮一時，更新不易，學(xué)生的興趣很快消退。

建成數(shù)量：有一定數(shù)量，成為部分小學(xué)科學(xué)教育的“速成”式選擇。

發(fā)展展望：產(chǎn)品千篇一律，學(xué)生缺乏動手機(jī)會，產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，廠家更新維護(hù)不夠，很快將退出歷史舞臺。

4）氣象站、環(huán)保監(jiān)測站等科普設(shè)施，屬于學(xué)校傳統(tǒng)的科學(xué)教育形式，曾經(jīng)以“紅領(lǐng)巾氣象站”等模式普及全國，事實(shí)證明其科學(xué)教育效果很好。目前只有少數(shù)學(xué)校堅持下來，大部分學(xué)校已經(jīng)將其遺忘。

隨著技術(shù)進(jìn)步，以系列氣象傳感器為核心構(gòu)建的“數(shù)字化氣象站”“數(shù)字化環(huán)保站”開始嶄露頭角。氣象信息、環(huán)境數(shù)據(jù)的人工記錄變成系統(tǒng)自動記錄之后，還可以通過特定的計算機(jī)程序基于現(xiàn)有數(shù)據(jù)進(jìn)行氣象、環(huán)境趨勢分析。

優(yōu)點(diǎn)：每校一點(diǎn)，自動記錄，集觀天氣、識氣象、知環(huán)境、護(hù)環(huán)境、學(xué)科學(xué)于一體，多校聯(lián)網(wǎng)，并可獲得區(qū)域級別的累計氣象和環(huán)境信息。

缺點(diǎn)：需要配備計算機(jī)或類似的智能終端系統(tǒng)。

建成數(shù)量：較少，多處于規(guī)劃論證階段。

發(fā)展展望：符合小學(xué)階段科學(xué)教育的總體要求，發(fā)展前景看好。

2.2 初高中階段

1）數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室，主要指使用“傳感器+計算機(jī)”或類似技術(shù)替代傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)儀表，或與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)儀表并行使用，構(gòu)建的一種能夠快速獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果并能夠認(rèn)識事物變化過程的實(shí)驗(yàn)室。

優(yōu)點(diǎn)：方便快捷、生動形象，“采集高速度、數(shù)據(jù)高密度、結(jié)果高精度、呈現(xiàn)高可視度”等特點(diǎn)在初高中理科實(shí)驗(yàn)中得以充分發(fā)揮，在引導(dǎo)學(xué)生建立對“數(shù)型關(guān)系”的認(rèn)識方面有不可替代的作用。

缺點(diǎn)：需要配備計算機(jī)或類似的智能終端系統(tǒng)。

建成數(shù)量：在部分經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、教育發(fā)達(dá)地區(qū)已達(dá)一定規(guī)模，但在全國仍屬少數(shù)。

發(fā)展展望：有上海課改物理教材、全國高中物理教材（人教社、粵教社、滬科社）以及國家實(shí)驗(yàn)室裝備建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)（《中華人民共和國教育行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》JY/T0406-2010、JY/T0386-2006）可依，既能夠完成課改理、化、生、地實(shí)驗(yàn)教學(xué)的任務(wù)，又具備開發(fā)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和探究實(shí)驗(yàn)的擴(kuò)展性，發(fā)展前景看好。

2）校本創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，按照學(xué)校校本研究的方向和師資特點(diǎn)，引入各種相對高端的科研設(shè)備、機(jī)械等，在學(xué)校內(nèi)建立的一種以培養(yǎng)科研和實(shí)踐能力為目的的實(shí)驗(yàn)室。

優(yōu)點(diǎn)：可根據(jù)學(xué)校自身特點(diǎn)向多個方向延伸，形成校本特色，并能夠形成具有一定科研水平的研究成果。

缺點(diǎn)：標(biāo)準(zhǔn)不一、投資巨大，對師資依賴嚴(yán)重，不能保證學(xué)生的參與率。

建成數(shù)量：僅在上海、北京等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、教育發(fā)達(dá)地區(qū)的部分名校內(nèi)有所出現(xiàn)，全國罕見。

發(fā)展前景：難以在全國范圍內(nèi)推廣。

3 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室發(fā)展趨勢分析

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理科教學(xué)的根基。重視實(shí)驗(yàn)、強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)是回歸教育的本原。教育實(shí)踐證明：通過實(shí)驗(yàn)的普及和深化，可以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和操作能力，并加深學(xué)生對課本知識的理解和認(rèn)識。但是到目前為止，教育實(shí)踐還不能給出一個確切的等式，證明某種實(shí)驗(yàn)環(huán)境與學(xué)生創(chuàng)新能力提高之間的相關(guān)性。

創(chuàng)新能力主要是指思維能力，盡管包含一定程度的動手實(shí)踐能力，但公認(rèn)的是：沒有創(chuàng)新思維，就沒有創(chuàng)新行為。根據(jù)錢學(xué)森關(guān)于思維科學(xué)的觀點(diǎn)，創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)在于創(chuàng)新思維，是屬于“前科學(xué)”階段的研究范疇，是別人很難學(xué)到的科學(xué)以前的知識或者說智力或精神財富。從這個角度講，創(chuàng)新能力只能以一定的統(tǒng)計概率從人群中獲得，但很難針對個體進(jìn)行“Input-Output”式的培育。教育專家、首師大艾倫教授也明確指出：創(chuàng)新能力既然是能力，就應(yīng)歸入隱性知識。而許多隱性知識具有“先驗(yàn)性”，不是靠同化，而是靠順應(yīng)（即點(diǎn)化），這一結(jié)論得到心理學(xué)上“頓悟”實(shí)驗(yàn)的支持。

大量的教育實(shí)踐也表明：創(chuàng)新能力與其說是需要“培養(yǎng)”，不如說需要“啟發(fā)”或“激發(fā)”，即通過某種有效的方式刺激學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)識上的飛躍，從而點(diǎn)燃學(xué)生內(nèi)心創(chuàng)造的沖動，掌握創(chuàng)新創(chuàng)造的思維方式。牛頓、愛因斯坦、霍金等劃時代大師的革命性的創(chuàng)新創(chuàng)造均來自于其思維的升華而非物質(zhì)條件的堆砌。牛頓是做過大量實(shí)驗(yàn)的，但那些實(shí)驗(yàn)都不能證明其最偉大的貢獻(xiàn)——萬有引力定律；愛因斯坦憑借1905年一年之內(nèi)“快樂的思考”就奠定了自己在科學(xué)史上的地位，但他那時候并沒有完成針對相對論的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)（終其一生也沒有做這方面的實(shí)驗(yàn)）；霍金更是“述而不作”的典型，即便不是因?yàn)椴堉|導(dǎo)致的無奈，身體健康的霍金恐怕也很難在實(shí)驗(yàn)室里“造”出《果殼里的宇宙》并驗(yàn)證《時間簡史》。霍金靠的是以物理、數(shù)學(xué)、邏輯、哲學(xué)甚至宗教為基礎(chǔ)的過人的頭腦，這是真正的創(chuàng)造性思維。

說到這里，筆者必須聲明絕無將學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)問題神秘化的傾向，但創(chuàng)新能力的確是人類智力王冠上的明珠，屬于人類思維的最高級成果。而目前的腦科學(xué)連人類思維的機(jī)制還沒有定論，其最高級成果的來由又怎么能弄得清楚？最新研究成果表明：人腦的思維活動表現(xiàn)出一定程度的量子特征。如果這樣可就更困難了——前方有“測不準(zhǔn)原理”這個黑洞在等待著我們！先拋開思維的本質(zhì)等過于本原的問題，可以肯定的是：創(chuàng)新能力培養(yǎng)絕對不是一個單純環(huán)境物化和外界強(qiáng)化的過程，更不是一個簡單的“種瓜得瓜、種豆得豆”的過程。按照機(jī)械論的觀點(diǎn)和方法，只能培養(yǎng)出機(jī)械類的產(chǎn)品。即便在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)堆滿高端的現(xiàn)代化儀器，如果不講究教學(xué)方法，不讓學(xué)生對知識的獲得過程有足夠的體驗(yàn)，沒有堪稱“藝術(shù)家”的教學(xué)大師（如國外科學(xué)教育格外推崇的“Science Producer”——集講解、實(shí)驗(yàn)、溝通和指導(dǎo)于一體的復(fù)合型人才）現(xiàn)場指導(dǎo)，最為重要的是，如果學(xué)生沒有在自由的環(huán)境下體驗(yàn)到一兩次哪怕最微小的創(chuàng)新和創(chuàng)造的快樂，從而建立起畢生對這種快樂的追求，那么所謂的“創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室”培養(yǎng)出來的學(xué)生就只不過是技工和操作員。

而且創(chuàng)新能力絕對是以知識為思維基礎(chǔ)、以信息為行動載體的。因而，脫離學(xué)生的知識積累和其生理及心理年齡對應(yīng)思維基礎(chǔ)的創(chuàng)新教育，均難以避免揠苗助長的傾向。基礎(chǔ)教育階段實(shí)驗(yàn)教學(xué)的總體功能還是學(xué)習(xí)知識，兼顧獲得知識的方法。

因此，與課改教材緊密配合、經(jīng)過上海教委研發(fā)和教學(xué)應(yīng)用實(shí)踐獲得成功的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室或類似系統(tǒng)，以及“科學(xué)工坊”“科普活動基地”等理應(yīng)成為今后學(xué)校現(xiàn)代化建設(shè)的可靠的、具有擴(kuò)展性的基礎(chǔ)設(shè)施，并可為學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供一定的物質(zhì)基礎(chǔ)。有了這個物質(zhì)基礎(chǔ)，再給學(xué)生多一些自由和寬容，少一些限制和負(fù)擔(dān)，那么在靜靜地等待之后就會收獲意想不到的效果——少一點(diǎn)干預(yù)，多一分驚喜，正如人跡罕至的熱帶雨林中總能發(fā)現(xiàn)奇異的生命。

而在教育投入能夠滿足需求的前提下，其他類型的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室可以依據(jù)校本特征嘗試建設(shè)，但不宜做成天下一統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，否則勢必造成投入過度、勞民傷財，同時也達(dá)不到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的最終目標(biāo)。試想：整齊劃一的麥田里面能否發(fā)現(xiàn)珍稀的靈芝呢？

有教育專家言到：“培養(yǎng)創(chuàng)新能力？把中學(xué)生關(guān)起來做那么高級的大學(xué)實(shí)驗(yàn)還不如減輕點(diǎn)課業(yè)負(fù)擔(dān)，讓他們多看點(diǎn)閑書，多有點(diǎn)思考和想象的空間！”誠哉斯言！

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