二00二科技教育论文集
——宏观思考——
对市青少年科技教育中心的定位与功能的一点思考
方 树
上海市青少年科技教育中心（以下简称“市科教中心”）自复建以来，有关他的功能、定位等问题的讨论就一直没有停止过。纵观他的历史、现状以及他今后的发展，我认为把他定位在“青少年科技教育先导实验基地”是比较合适的。
市科教中心（前称市少年科技指导站）复建之初正是科技教育热潮初起之时，由于教育教学体制改革相对滞后，因此当时课程以外的科技科普教育很难在课堂上与学生直接见面，于是就不得不借助“课外小组”、“校外活动”来实施科技科普教育，这样既为教育教学活动拓展了时空，也为少科站自身发展赢得了阵地。老教育家吕型伟随后提出的“第二课堂”、“第二渠道”理论既包含了对少科站工作经验的总结，也为少科站的生存发展提供了理论依据。
由于少科站特定的工作目标和他在基础教育中的独特的地位，导致他可以得到社会的广泛支持和合作，比较容易得到最新的科技发展信息和教育教学信息，同时由于他在教育教学领域内可比性少，束缚少，使他可以将这些新的信息很快融合在自己的教育教学实践中，从而形成新的教育理念、教学形式和教学手段。
市少科站是最早实施中小学生信息教育的单位之一，现在电脑已在中小学生中普及；市少科站是最早拥有先进的摄像设备的单位之一，现在录像室
在中小学已不罕见；我们创导的环保活动不仅让学生学到了科学技术，更增强了他们的社会责任感；我们引进了“OM”活动的同时也强调了团队合作精神；创造发明比赛、科技作品制作比赛比的是创新求变和动手能力；小论文评比要求自找课题、自主研究和自己撰文；我们的课题辅导是从问题出发而不是从概念出发；我们的办班教学采取的是学科融合，强调的是个性发展??
上述种种教育教学理念已在教改过程中得到体现，特别是由市少科站率先创设的活动课形式已在一期课改时被引入中小学课程设置中，二期课改中研究性学习的设立不能不说从小论文评比中汲取了营养。
必须指出的是，这种借鉴过程依然在继续。比如市科教中心倡导的“机器人”活动已被编入新教材，创造发明活动中提练出的各种技法、思路已被研究性课程广泛接受，更多的科技活动内容（如环保、能源“OM”等等）正在被编入各种校本教材。
二十多年来的教学改革越来越重视学生的能力培养和个性发展，而这也正是市科教中心二十年来苦苦探索的教育教学理念。二十年来，在青少年科技教育这一领域我们自觉不自觉地超前于教学改革进程。当我们的探索成果、我们的工作经验在课程改革中被采纳时，我们既欢欣又失落，我们为我们的发展空间被挤压而担心，但是，当我们把市
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科教中心的工作融入教育主流渠道时，当我们把我们自身从“课外”、“校外”——这曾经是现在依然是我们的主战场——腾挪一下，换一个角度照镜子时，我们顿时发现两条渠道正在汇拢，而我们则置身潮头。“青少年科技教育先导实验基地”——这
有从与教育主流渠道结合这个角度来总结、评价和提升，才是恰如其分的。
回顾历史，市科教中心经历了太多的风风雨雨，最惊险处似乎到了可有可无的边缘，但他却处惊不变，柳暗花明，这是什么原因？
其实这里并没有神仙皇帝的护佑，靠的是他自身的生命力：他看到了新科技发展方向后及时找出它与科技科普教育的结合点而坚决引入；他发现了新的教育教学方法后大胆尝试；他了解到广大学生的兴趣所指潜力所在后，设计各色活动为其服务。正因为如此，所以无论社会舆论还是领导决策，对市科教中心的主流方向从来没有怀疑过。
当我们揭示了市科教中心真正的定位和任务以后，接踵而来的问题是：他应该如何持续发展？回答是“与时俱进”！
按“三个代表”重要思想的要求，要做好“先导实验基地的工作”有必要探讨几个观念。
一、市科教中心与区少科站的关系。变学校、区少科站、市科教中心“金字塔”形培养学生的关系为学校、区少科站、市科教中心“V”字形向深层次开拓前进，为教学改革探索新方法新经验新模式的关系。
二、培养尖子学生与普遍提高学生的科技素质的关系。在对具有明显特长的学生施行个性化培养的同时把相当部份精力放在惠及成千上万学生的为普遍提高其科技素质而探索行之有效的新方法新经验新模式上。时至今日，我们培养的目标已经不仅仅是几个科学家、发明家，而是成千上万的具备科学素质，具有发明可能的人。
。
正是镜子中的我们！
“世界上并不缺少美，缺少的是发现。”市科教中心也不缺少好的经验、方法和正确的理念，如果我们仅仅从“课外”、“校外”这一角度来总结是不够的，这既是对他的低估，也是对他的浪费。只
三、对学生动手动脑研究制作成果的评定应该重过程而轻结果。重过程是指重视学生在研究或制作过程中体现出的科学素质（包括科学道德）；轻结果是指不要光看结果动辄大奖，反而落入功利俗套。四、淡化学科分工，提倡跨学科合作，整合教学资源，提高资源利用率。适应综合学习的教学要求，提倡用多种教学手段达到同一教学目的和为达到同一教学目的采取多种教学形式。
五、中心教师从以校外教学为主，教学研究为辅改为教学工作围绕教学研究课题展开。这是我们与中小学教育工作者的最大区别。
在此基础上，按照科技教育先导实验基地的定位，中心应每年确定一两个主导课题，争取每年完成一、两篇具有前瞻性的研究报告（或调查报告、实验报告、咨询报告）。中心工作应围绕中心领导提出的主导课题开展。按主导课题决定若干业务部门，由主导课题剥离出若干独立的子课题落实到各课题组（或个人）。人员少则一学期，多则2、3年可在部门之间流动。课题组之间可以相互兼职，也可以聘请区少科站或者中小学教师参与课题研究甚至担任组长。对教师的考核以课题结题后的论文、设计(活动设计和器材设计)、总结报告或阶段小结为主，同时兼顾做课题时产生的社会效益（培养学生、组织活动等）和经济效益。
先导者，弄潮儿也；试验基地者，试验田也！所以市科教中心应该站在教学改革的前沿，勇于摸一摸河中的石头，为改革探一探新的路，试一试新的方法。在试验过程中我们不仅仅要求出“产量”、出高质量的“产量”，更要求出经验，出方法，出模式，并以此为主来评价试验者的成败。
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——综合研究——
青 少 年 科 学 研 究 的 选 题 方 法
陈玲菊
“提出问题比解决问题更重要，因为提出新的问题、新的可能性、从新的角度去看旧问题，都需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。”爱因斯坦是这么说的。选题是青少年科学研究的最重要的部分。
青少年科学研究的第一步就是确定一个问题或目标。问题的内容可以涉及与人类日常生活息息相关的各个方面。在选择研究题目时，要顾及自己研究的结果，将如何“改善这个世界及其居住者的生活”，这也可以说是我们做研究的最基本的目标。如果目标定位正确，选题选得好，可以说研究工作已成功了一半。
科学研究的选题应遵循如下几条原则： 一、创新性
科学总是把目光投向新的问题、新的领域，总是追求新的发现、新的理论、新的创造。在一定意义上说，没有创新也就没有科学。创新是科学研究的灵魂。选题的创新首先体现在要有新的目标，我们在确定目标以前必须要了解：问题所涉及的相关领域中，现在已经有哪些成果，还有什么问题？这些问题中哪些已经解决了？哪些问题还没有解决？哪些问题还需要从哪些方面作进一步探讨？历史上科学的创新可以归纳为六个方面： ①有重大的新现象和新规律的发现；②有重大影响的新工具的使用；③有重大影响的新方法的采用；④有关键性的新概念提出；⑤新理论的建立；③
新领域的开拓。对于青少年的科学研究的创新，归结起来也可以在以下几个方面得到体现：
（一）、对有关领域中的旧观点提出新见解 爱因斯坦的狭义相对论提出了物质及其运动的时间、空间相关联的相对时空观，包括“运动相对性原理”、“光速不变原理”、“运动物体在运动方向上长度变短”等等。爱因斯坦的狭义相对论对牛顿力学的绝对权威提出了挑战。中学生的科学与工程研究虽然不能与那些世界级的科技英才相提并论，但是中学生中仍然有一些敢于对现有的思想和观点，经过自己的研究与探索，大胆提出自己新的见解的勇士。
上海复旦附中姚周率同学对“被戳穿”的正多面体的计数问题进行了研究。他的研究源于施坦因豪斯的《又一百个数学问题》中的题40：“用27个单位立方体组成一个3×3×3的大立方体，一条直线至多可以戳穿几个单位立方体？”得出的结论是7个单位立方体。 姚周率同学采用了新的计数方法：“直线戳穿的单位立方体与直线被分割面截成的线段—一对应。”不仅将其推广到一般情形，证明了：“有N三次方个单位立方体组成的N×N×N大立方体，一条直线最多可以戳穿3N－2个单位立方体”，并且推广到更一般的命题：“MNP个单位立方体组成的M×N×P长方体，一条直线最多可以戳穿M＋N＋P－2个单
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位长方体”。在此基础上他还进一步研究了一般正多面体的戳穿问题，得出如下结论：“一个N-分割后的正四面体，一条直线最多可以戳穿N个单位正四面体；一个
N-分割后的正八面体，一条直线最多可以戳穿2N－l个单位正八面体；正十二面体和正二十面体无法进行N-分割”。
上述研究是一项组合数学中有关几何计数问题的研究，这项研究的结果是对前人已有的结论有本质的突破，可以说这是一项有理论价值的研究。
（二）、把分散的材料系统化．用新的方法整理成新的观点、见解
在科学与技术飞速发展的时代中，中学生获取信息的渠道非常宽广，许多中学生在阅读浏览中，在各种媒体发布的信息中，找到能激起自己兴趣的研究题目，用自己创造设计的研究方法，进行调查、分析、归纳整理后，提出了自己新的观点和见解。
上海位育中学李艳艳和余蕾同学查阅了1873年至1999年有关太阳黑子的气象资料，通过对太阳黑子月平均值与降水、气温、气压的相关性进行分析计算，发现太阳黑子数与上海地区的气温、气压数据之间有明显的相关性，相关系数分别达到0．54和负0．44，而气温、气压变化都滞后于太阳黑子活动约11个月。太阳黑子与降水之间的关系不如气温和气压。他们分析认为：这可能反映影响降水的因素有更多，因而也更具复杂性。但是通过对降水资料作分析，发现有一个清晰的大约11个月零27天的周期变化，这说明太阳黑子活动对降水也同样有影响。
这项研究有独到的工作贡献，数据充足，过程完整，结论合理。但由于太阳黑子等太阳活动对地球的影响是“大尺度”的，如何将其影响应用于局部地区，还需要进一步探讨。 （三）、经过自己的观察实践有新的发现和发明
所谓新的发现和发明（包括产品和方法），应该是在这之前别人还没有提出过的发现与发明，其鉴定的标准是：在书刊杂志中、市场
产品中、专利公报上以及各种公开的场合中都没有出现过类似的发现和发明。
复旦大学附中沈渊、袁家辉、张诚同学针对教室内的照明状况，在分析了各种不足之处后，提出了一套优化照明的解决方案，并在理论上加以论证和考虑了实际可操作性。这套方案分为三个部分： 1、黑板照明优化：
根据教室黑板上的照明存在光利用不足，分布不均的缺点，即：离光源较近的地方有一条高光带强反射，使同学很难看清黑板上的内容；离光源较远处，光强又太弱。他们根据透镜发散与会聚原理，设计一个透射和反射装置。透射部分采用紧贴灯管的平凹透镜和凸透镜，发散中间光和会聚周边光，把原来向下损失的光充分利用起来，使光线柔和均匀；反射部分采用抛物面镜和双曲面镜的结合，使光线平行且强度均匀。
2、自然采光照明优化：
针对教室内靠窗口光线过于集中而太亮，而靠走廊的座位又不得不开灯，他们设想对玻璃窗作一些改进：将玻璃窗的上半部分的外表面做成锲形，以改变光线行进方向；在锲形玻璃之间做成阶梯状，可有效节约材料；锲形玻璃内表面略微磨砂，使光线柔和均匀。改进窗帘的材料和颜色，增加冷光以保护视力；改进窗帘的构造，改成窗帘由下往上拉。通过这些改进，教室能更合理地利用自然光。 3、灯具布局的优化：
灯具布局的设计上他们大胆地类比原子核内电子轨道的排布，将光源比作轨道中的电子，使它的间距以几何级数递减，并参照稳定的氖元素核外电子和甲烷电子的排布结构设计出一个灯具布局的优化方案，并通过模拟的对比实验加以论证。该方案的设计思想是把空间照明投影到平面，使光照分布均匀。 作者能利用学过的光学原理设计光源分布的优化组合，并有简单的模型进行实验验证，构思新颖，具有可操作性和一定的实用价值。但限于应用面，有一定的局限性，难以推广实践。在此基础上还可以继续探索更简易可
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