在生命中燃起科学的火炬——记重庆市级骨干教师、重庆市江北区华新实验小学科技教师王显平

金色的秋天, 金色的大地, 金灿灿的果实, 正是丰收的季节。在隆重庆祝第29个教师节前夕, 我们采访了重庆市级骨干教师、重庆市江北区华新实验小学科技教育老师, 带领师生多次荣获重庆市市长科技创新奖、提名奖的领头人王显平。

今年刚满50岁, 从教正好30年的王显平, 把自己毕生的精力奉献给了学校科技教育事业, 被人们称为科学教育的“强人”。然而, 王显平老师却说:在科学技术迅猛发展, 全社会都在弘扬科学精神的今天, 作为一名向学生传播科学知识, 培养学生创新精神和实践能力的科学教师, 我责无旁贷。

是的, 他从事科学教育20多年来, 超越了家庭的贫寒和教师的清苦, 日以继月, 月以继年, 坚守在学校科技教育的第一线, 无私地、默默无闻地奉献着, 取得了一个又一个骄人的成绩。不仅使自己成为重庆市级骨干教师, 还带领学生摘取了全国青少年科技创新大赛金奖, 三次夺取中国青少年机器人竞赛金奖, 两次获得重庆市市长科技创新奖的桂冠!

一、带领学生走向科学的大世界

王显平老师说, 在一次“保护长江、保护母亲河”的科学考察活动中, 学兴趣小组的同学在学校上游十几公里的舀鱼滩岩石上发现了一层有许多窟窿的地层。它是怎样形成的?同学们带着疑问来找他, 他觉得这是一个了不起的发现, 就和同学们一道步行前去考察, 发现这层地层高出长江水位有20多米, 这里江面宽阔, 对岸的小岛背后有一条古河道, 小岛前面有一大片沉积下来的卵石滩, 万里长江在这里形成了一条长约1公里的湾流。他一看, 这儿有一个独特的地质方面的课题可供学生调查研究, 就问:“你们知道这层独特的地层是怎样形成的吗?现在在长江北岸还有这样的形成条件吗?”同学们被王老师的话激起了强烈的探求欲望。于是他便和大家一起开始了长达一年的对这层独特地层的形成及这一带地质地貌如何变迁的调查研究活动。

在接下来的时间里, 王显平和同学们到舀鱼滩独特的地层中采集了大量的岩石标本, 进行分析化实验, 终于弄明白了它是古代长江搬运的泥沙在这里沉积形成的, 是一种颗粒极小的砂岩。然而现在这里却不具备形成这种岩石层的沉积条件, 这说明在形成这层地层之后, 这段长江河道发生了巨大的变化。为了搞清后来这段河道是怎样变化的, 他又带领大家对这段长江两岸的地质地貌进行了整整一个暑假的考察, 终于弄清了这段河道是如何向北推移的。为了进一步弄清楚这层地层形成的大致时间, 需要在地层中找到当时生活的动植物形成的化石, 同学们在他的带领下, 又用了半年多时间, 终于在这层独特的地层中, 找到了大约生活在两百万年前的扁卷螺化石。他带领同学们凭着坚定的信念付出的艰辛努力没有白费!在第十届全国青少年科技创新大赛上, 同学们根据自己的调查研究写成了报告《记载长江广阳段河道变迁历史的沉积岩》, 获得了优秀论文一等奖。

(一) 鼓励学生像科学家那样调查研究

2001年, 王显平在一所地处长江之滨、位于重庆下游40公里的乡镇中学任教。每年冬天, 有成百上千的野鸭从北方飞到学校附近的长江水域越冬。他每年都要组织学生到学校上下游野鸭较多的飞蛾碛、蒋祠沱两地对越冬野鸭进行观察, 因此掌握了大量有关越冬野鸭形态特征、生活习性和越冬起止时间的第一手资料。为了赶在2003年三峡水库蓄水前弄清越冬野鸭的种群数量、分布情况以及对生态环境的需求, 王显平决定对整个长江三峡库区 (主要是重庆—万州段) 的越冬野鸭进行一次大型的生态调查活动, 以便形成报告, 对2003年三峡水库蓄水后越冬野鸭的保护问题向有关部门提出积极的建议。时间紧迫, 当时已是2001年, 同学们从9月初就开始准备, 买了高倍望远镜, 联系借来了长焦距相机、摄像机和河道航行图等。准备工作完成后, 他又指导同学们拟订了详细的调查计划, 建议同学们走访市野生动物保护处的有关专家, 并亲自带着同学们到西南师范大学征询何学福教授的意见。

一切准备就绪后, 在当年野鸭飞来长江重庆地区越冬的高峰期, 也就是农历的12月中旬到1月中旬, 王老师带领同学们的调查活动正式开始了。时值寒冬腊月, 他和同学们站在不能挡风的船头, 顺江而下, 仔细地观察着每一处的生态环境, 记录着每一只发现的鸟禽。他们头吹痛了, 手冻僵了, 可没有一个人叫苦, 没有一个人喊累, 大家仿佛觉得自己就是一名真正的动物研究者, 是那样的聚精会神, 配合默契。当同学们发现了国家二级保护动物鸳鸯、鸬鹚和中华秋沙鸭时, 真是高兴极了。从重庆到丰都再到万州, 一个来回需要4、5天, 他和同学们连续走了三个来回, 花了整整一个寒假的时间, 收集了有关越冬野鸭种群数量、分布情况及其生态环境等大量的资料, 并将其中的一些资料和照片及时交给了重庆市林业局野生动物保护处和西南师范大学的有关专家, 供他们研究。调查活动结束后, 有两名同学病倒了, 王显平也因过度劳累住进了医院。

事后他们才得知, 他们所从事的这项前后历时4年的对长江重庆地区越冬野鸭的调查研究, 在重庆市是独一无二的, 填补了一项研究重庆地区越冬野鸭的空白。他们的研究成果不但得到了重庆市林业局野生动物保护处和西南师范大学有关专家的充分肯定, 还作为当年重庆市中学生的一项研究成果, 被推荐参加第二届全国青少年“明天小小科学家”奖励活动, 获得项目奖金2.3万元。

(二) 关注城市生态环境的探索活动

重庆动物园是全国十大动物园之一, 最近几年野生鸟类越来越多。同学们在对动物园的管理员进行走访时了解到:有些野生鸟类以前从未在动物园出现过, 是最近几年才来的;有些以前一直生活在动物园, 后来又迁到别处去了, 最近几年才重新回到动物园。这些现象给同学们以很大的启发:是什么原因使重庆动物园的野生鸟儿越来越多?又是什么原因使以前离去的鸟儿又重新回到了动物园?同学们对这些问题感兴趣极了, 纷纷跑来询问王老师, 请求王老师带领他们开展重庆动物园野生鸟类的探索研究活动。

从2002年春天开始, 王显平便和同学们一道, 间周一次, 利用双休日时间到重庆动物园对野生鸟类进行观察, 一年下来, 共发现了野生鸟类29种, 并拍摄了野生鸟类的许多照片。不仅如此, 他还带领同学们对重庆动物园的生态环境进行了全面的调查, 帮助同学们分析, 终于弄明白了重庆动物园的野生鸟类越来越多, 一些离去的野生鸟类又重新回到动物园的原因。在同学们的要求下, 他们又将研究的课题进一步深化, 对重庆主要的城市住宅小区的绿化进行了实地考察, 从动物园加强生态环境建设, 吸引和保护野生鸟类的角度, 对城市住宅小区绿化中存在的一些问题提出了积极的改进建议。

他们将动物园野生鸟类回归原因探索的研究报告和关于城市住宅小区绿化的改进意见分别呈交给了重庆市林业局野生动物保护处和重庆市园林局的有关专家、领导, 得到了他们的充分肯定和高度评价, 并通过电视和报刊对同学们热爱和保护鸟类、关心生态环境建设的行动进行了大力宣传, 在重庆市内产生了良好的社会影响。

通过一年多对生活在城市的野生鸟类的研究, 同学们还从增进野生鸟类与人类的关系、从维护生态平衡的重要性出发, 向全市中小学生发出了一封公开的倡议信, 呼吁全市中小学生积极行动起来, 投身到保护野生鸟类、关注生态环境的建设中来。他们的倡议得到了全市许多学校学生的积极响应, 成为了该年爱鸟周活动的鲜明主题和一大亮点。

王显平除了要抓学校大型的科技普及活动, 组织学生参加市区举办的科技竞赛, 还要带领学生开展一系列的课外科技创新活动, 有时还会被一些学校请去与科技教师切磋交流, 为学生举办各种形式的讲座, 一年到头几乎没有空闲过。近几年来, 他先后到过重庆市渝北区、九龙坡区、大渡口区, 为全区或部分学校的科技教师举办专题讲座20余次, 毫无保留与老师们交流自己从事科技教育的心得和经验, 深受领导和老师们的好评。此外, 他还抽出时间到重庆市一中、三中、十八中、松树桥中学等市内重点学校为同学们举办如何开展科技创新活动的知识讲座10余次, 使同学们深受启发。1993年重庆市松树桥中学的3名同学发明的《悬空三球仪》, 经过他前后几次指导, 同学们不断修改完善, 在第十届全国青少年科技创新大赛上, 荣获了创造发明金质奖。

二、创办科学教育工作室, 培养未来的科学人才

2010年, 江北区华新实验小学在王显平的倡议下, 成立了青少年科普与创新活动工作室。他带领工作室的5位教师, 紧紧围绕工作室建立时确定的工作目标——开展机器人教育活动, 培养学生信息技术实践能力, 进一步修正选题的方向、拓展研究的范围, 在学员的培养、辅导学生参加各类科技比赛、节能环保、保护生态环境等方面, 做了许多积极的探索, 取得了优异成绩。

(一) 培养优秀学员

工作室吸收的学员全是本区在科技活动特别是模型制作方面有专长的教师, 他们所在学校开展的科技活动基本上也就是模型制作活动。由于种种原因, 学员的素养长期停留在手工经验的层面上, 离当前以人工智能技术和创新活动为主线的科技教育活动还存在差距。针对这样的情况, 王显平老师现身说法, 以追溯他自身成长历程的方式, 给学员们提供案例, 让学员们通过比较找到差距。在学员们找到自己科学知识层面、技术储备层面和思维层面的差距以后, 他就根据每个学员不同的情况, 给他们指出一条他们能够走下去的捷径。贯穿这条捷径始终的理论依据是建构主义的相关理论, 而培养学员采用的形式主要是“做中学”和“学中用”。2010年, 学员们初步学会了Auto CAD、Pro-ENGINEER、Protel、Kell等软件的使用, 而这些对于一个能够符合当今前沿科技教育要求的科技教师来说, 是必须具备的技术手段和工具。

谈起这段经历, 王显平老师的心得体会是:让学员们找到自己的差距, 然后给他指出一条他能够走下去的捷径, 以课题互动的形式, 促进学员的成长进步。

(二) 辅导学生参加各类科技比赛

科技教师的主要工作就是在学校开展科技教育, 辅导学生开展科技活动, 培养学生的科学志趣、动手实践能力和创新精神。科技教育有别于语文、数学等学科教育——它主要采用专题的形式, 以活动为载体。而对于丰富多样的科技活动来说, 哪一种活动载体更好, 更能受到学生的喜爱和青睐, 更具有时效性, 更能贴切当今科学技术发展的潮流呢?工作室从师资水平、学校财力、学生年龄和接受性出发, 选择了更具有挑战性的以人工智能技术应用为主的机器人活动、以培养学生创造潜力为主的创新活动为年度科技活动的主要内容。

——机器人活动

机器人活动是学生最喜爱的科技活动之一, 它的最大魅力在于程序设计能够赋予死板的器件材料以灵感、生命。他们在华新小学、科技小学普及机器人教育活动的基础上, 开展了两所学校的机器人对抗比赛。在此基础上, 又选拔了30多名学生, 进行了参加第十届中国青少年机器人比赛作品、上海世博会吉祥物——海宝机器人的创意设计。这件作品获得了第十届重庆市青少年机器人比赛创意项目一等奖、第十届中国青少年机器人比赛创意项目二等奖。

——创新活动

每年, 都有全国青少年科技创新大赛;每年, 都有成千上万的中小学生参加这项比赛;每年, 都有无数的科技教师在这项重大的科技赛事上留下身影。学校工作室的所有教师也一样, 在2009年寒假来到之前, 就在各自所在的学校, 开展宣传活动、举办讲座, 也向那些对创新活动非常有兴趣的已经毕业的学生发去了信息, 在开学时, 就收到了创新点子和方案50多份。这其中, 多数是学生创造性思维初始阶段的设想, 也有一些不乏奇思妙想的创意, 更有一些具有一定实用意义的创造。他们对每个学生提出的创新设想都加以了指导, 对个别学生的设想还进行了挖掘, 使其更具有创新性和实用性。经过学校、家长的积极配合, 特别是在经费方面得到保证之后, 50多份创意方案有17份都做成了实物模型和样品, 在参加第二十五届重庆市青少年科技创新大赛中, 有3件作品获得一等奖, 2件作品选送参加第二十五届全国青少年科技创新大赛, 1件作品获得三等奖, 1件作品获得二等奖。获得二等奖的学生邓睿凡发明的“电脑显示屏缓动装置”是那届创新大赛重庆代表团成绩最好的作品, 这不但展示了江北区学生的科技创新水平, 也展示了王显平老师工作室教师团队的综合实力。

在辅导学生参加科技比赛方面, 王显平老师说, 学生参加什么样的科技活动, 直接影响着他对科学和技术的理解, 同时, 也直接影响着他今后的科学志向。比如, 学生只去搞一些手工模型制作之类的, 那他对科学和技术的理解就只是原理、只是应用;如果学生开展的是机器人活动和创新活动, 那么。他对科学和技术的理解就会是智能、就会是创造。如果说前者培养的是未来的技术性人才的话, 那么后者培养的就是未来的创造性人才。

(三) 节能减排、保护生态环境等工作

节能减排、保护生态环境是我国的一项基本国策。2009年11月25日, 我国政府为应对全球气候变化的严峻挑战, 庄严承诺:到2020年, 我国单位GDP二氧化碳排放量将比2005年减少40%—45%。为了进一步落实《节能减排全民行动实施方案》, 在全区青少年学生家庭开展节能减排活动, 华新实验小学工作室全体教师经过1个多月的实验、调查、论证和策划, 共同发起了在江北区中小学生家庭“推广使用家用燃气热水器节能减排新方法”的专项节能减排活动。这项活动的主题就是“节能减排, 人人有责, 家家可做, 节约归己”。如今, 王显平老师已把活动内容做成了指南分发到了全区科技教师手中, 进一步征求大家的意见;同时, 也把该项活动的目的、意义、经济指标以报告的形式上报到了江北区科协、重庆市科协。目前, 这项节能减排活动已经普及到了华新实验小学三—六年级916个学生家庭, 正在推广使用。

工作室教师在完成学校的教学工作、组织学生开展各种各样的科技活动, 辅导学生参加各级各类科技比赛的同时, 还相互促进, 不忘自己身上的历史责任。王显平说, 我们身边耳熟能详的口号是“创新型国家”“创新型人才”, 可是, 谁在创新?谁愿创新?怎么创新呢?这个问题在我们工作室就变成了大家的一致行动。近一年来, 我们工作室的5位教师向国家知识产权局提出的专利申请有20多项, 已经授权的专利有13项, 已经获得专利的有1项。在专利申请的同时, 我们还发挥工作室团队协作的优势, 把其中两项专利技术转化成了产品, 一个是为重庆市环卫集团设计的“厕所无接触智能冲水系统”, 另一个是“厂房智能照明节电系统”, 已经在宗申集团摩托车组装车间使用了半年, 具有较好的节电效果。

王显平说, 创新永无止境, 一个普通的教师也能为江北区的社会经济发展出力。只要你是一个热爱创新的人, 只要社会给你提供一个施展才能的平台。而自主工作室无疑就是这样一个平台, 它给我们提供活动的经费, 解决了我们意外失败的后顾之忧, 更重要的是, 它把在科技教育方面有共同志趣的教师凝聚在一起, 发挥团队协作的精神, 才有了在本不属于教师职业范围的节能减排、保护生态环境等方面取得的成绩。