5月27日,深圳中学生利用课余时间自制探空火箭,突破10千米海拔高度,火遍全网。相关视频引发网友热烈讨论。
此前不久,5月10日,“科学高中联盟”成立大会在深圳科学高中举行。该联盟由深圳科学高中牵头发起,联合北京科学高中、同济大学附属上海市科技中学、南京师范大学附属中学秦淮科技高中、厦门大学附属科技中学等全国18所科学教育特色学校共同组建。
燕川中学学生王裕宁(右一)和团队在火箭发射现场。 燕川中学供图
事实上,作为一座高科技发达的城市,深圳教育的一大特质,就是注重培养学生的科技创新和动手实践能力。很多学校成立了科技协会、各种科技社团、科技活动小组等,开展科技制作发明、机器人、无线电制作、测向小组、航模小组、头脑奥林匹克等科技创新活动。就像“创新驱动未来”这句话所揭示的一样,教育的科技创新特质,正成为不断驱动城市向上生长的力量。
中学生自主研制气象探空火箭
5月27日上午,中国首枚由深圳、北京、河北、山东等地中学生航天爱好者自主研制的气象探空火箭“飞燕一号”,在青海冷湖成功发射。
“飞燕一号”探空火箭。 燕川中学供图
点火发射1分钟后,遥测数据显示,火箭在青海冷湖最高飞行高度海拔为10555.7米,地面接收站成功收到计划采集的气象数据。
“飞燕一号”探空火箭全长1.52米,飞行高度可达到8千米以上,最大飞行速度约2马赫(约为2450.16千米/时),火箭系统划分为气动结构、航电载荷、地面站三大分系统,采用冯卡门流线型头锥与四片尾翼布局设计,确保超音速飞行稳定性;自主研发的航电系统实现飞行数据实时传输与黑匣子存储双保险。尤为瞩目的是,除发动机采用成熟工业产品外,包括总体设计、箭体结构、部组件集成等核心环节均由学生团队独立完成。
据悉,“飞燕一号”的研制始于2024年6月,来自深圳、北京、河北、山东等地中学生航天爱好者,在北京锦绣航天科普基地开展集中学习、方案论证,完成了火箭的初步设计。值得一提的是,深圳新安中学(集团)燕川中学高二学生王裕宁担任该火箭的总设计师。
燕川中学高二学生王裕宁和团队成员进行火箭发射前的调试和准备工作。燕川中学供图
“飞燕一号”的名字,包含有燕川中学的“燕”字。王裕宁同学在接受媒体采访时介绍,“飞燕一号”原意是自由翱翔太空的飞燕,“既象征我们燕川中学的莘莘学子,也像我们几位航天少年一样,我们将努力学习、大胆实践、勇于创新,在探索太空的过程中不断进取,努力挑战新高度。”
王裕宁从小就对火箭、宇宙相关领域充满好奇,并系统研学航天知识。在燕川中学航空航天特色教育体系支持下,他牵头组建了“红箭航天社团”,学习火箭设计、燃料调配、航电控制等专业知识。在全校普及航天素养提升课程的基础上,学校特别为钱学森班、航天班开设《卫星测控与天地通联》《火箭探索》(高阶)、《太空车》(高阶)等校本课程,每周安排一次项目式学习课程,由本校航天导师授课。这些课程不仅涵盖了航天理论知识,还注重培养学生的实践能力和创新思维,为王裕宁等学生打下了坚实的专业基础。
“深圳孩子有创意、创新精神,并且动手能力强”
“深圳孩子的一个特点是有创意、创新精神,并且动手能力强。”福田区一位小学科技老师对记者说。令他印象深刻的是深圳青少年“早期”的科技发明——“脚用鼠标”。
早在2001年,来自深圳实验中学的17岁高二学生马启程,在第52届国际科学工程大奖赛中,凭借自己发明的“脚用鼠标”,荣获大赛个人项目大奖二等奖、美国国家航空航天局外国学生专项奖和美国费城德雷克斯大学科学学士学位7.3万美元的5年全额奖学金。据悉,获得此次奖学金的非美国学生只有4名,马启程是中国唯一获此殊荣的学生。
国际工程大奖赛是全球规模最大、声望最高、旨在鼓励中学生进行科技创新与科学研究的中学生“科技奥运”大赛,主要面向12至18岁的中学生,迄今已有76年历史。众多诺贝尔获奖者,年轻时均曾获得此项大奖。
深圳科学高中的学生们在该校科创融合空间开展科技创新活动。深圳科学高中供图
马启程发明的“脚用鼠标”,就是用脚来代替手的操作,让手解放出来发挥更大的作用,同时给手有残疾的人使用电脑提供方便。经验证明,“脚用鼠标”的使用可以提高工作效率30%。2000年8月,马启程带着这项发明获全国第10届科技创新大赛一等奖。
这些年来,深圳中小学生成了各种科创比赛获奖名单上的常客。
2016年,深圳市第二实验学校的“创客”团队制作了一款智能穿戴衣,在白天它看起来和平常衣物没有什么差别,可一到夜晚,它便会自动亮灯,非常适合骑行者。此外,这件衣服还具备录音功能,可以帮助使用者记录相关事项。
2024年6月,在第十届中国国际大学生创新大赛萌芽赛道深圳选拔赛中,南山区育才中学科创社的成员们凭借着不懈的努力和优异的表现,以一款能实现高效灭火的无人机项目作品,时隔两年再度夺得深圳市特等奖第一名的佳绩。作品旨在通过派遣轻型无人机针对高层或复杂结构建筑火灾进行投弹或自毁式灭火,以实现在最短的时间内消灭火情。
据了解,中国国际大学生创新大赛(原中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛)由教育部、中央统战部、中央网信办、国家发展改革委、工业和信息化部、人力资源和社会保障部等单位共同主办,是我国规格高、覆盖广、影响大的科技创新比赛。从第六届中国“互联网+”大学创新创业大赛开始,在普通高中设立了萌芽赛道。
2024年8月,在第十九届宋庆龄少年儿童发明奖全国赛中,深圳市南山区西丽小学学子获得了深圳市中小学生在本次比赛中的唯一金奖,同时也是深圳小学组十年来的最佳成绩。其中,罗浩轩同学凭借其发明作品“基于人脸识别的智能服药提醒装置”在激烈的竞争中脱颖而出,荣获金奖。该作品通过先进的人脸识别技术,为老年人提供了便捷的服药提醒服务,展现了科技创新在日常生活中的应用潜力。
同时,杨钊、孙晨轩同学的创意作品“水上垃圾自动收集、除水一体船”也获得了优秀创意奖(不评等级),展现了年轻一代对环境保护的关注和创新思维。
很多脑洞大开的小发明,源于孩子们在日常生活中的细心观察。
比如,南方科技大学教育集团(南山)第二实验学校四年级学生陈嘉晟与父母一起到海边游玩时,看见沙滩上有垃圾,还不时传来阵阵腐烂气味。从海边回家后,制作沙滩智能清理车的想法一直萦绕在他的脑海中。不久后,陈嘉晟拿着他的沙滩智能清理车,在深圳学生创客节(2022)暨第38届深圳市青少年科技创新大赛中荣获一等奖。
几年前,翠园中学学生陈冠维和他的团队成员发明了一种基于蜂窝夹层结构的智能化假肢接受腔,简称“智腔”。读高一时,陈冠维在技术“大咖”李金榜同学的带领下加入了学校的科创工坊社团,与擅长资料编写和产品设计的曾恺然同学三人优势互补,共同组建“智腔”项目的原创团队。
在一次志愿者活动中,他们看到残疾人因为假肢接受腔不透气,需要多次拆卸和佩戴来进行散热,非常不方便,他们当时就想,有没有一款能让残疾人使用起来更为方便和舒适的假肢呢?
在翠园中学科创工坊社团指导老师张杰的帮助下,他们联系了深圳残疾人联合会等机构,走访并收集了大量残疾人士的真实需求和反馈,同时还调研了多家假肢接受腔制作厂商,他们发现市面上普遍存在的产品多数沿用传统的设计,透气性问题亟待解决。
2022年2月,团队成员决心研发一款自带“空调”的假肢接受腔,当他们的创意和决心呈现在科研专家面前时,也得到了专家的高度认可和鼓励:“这个领域在国际上几乎还是空白,你们正在做的是一件非常有意义的事情!”
凭借创新实力,“智腔”先后荣获了“全球发明大会中国区全国总决赛”金奖、“第37届全国青少年科技创新大赛专项奖筑梦航天创新创意奖”一等奖、“第37届全国青少年科技创新大赛等级奖”全国二等奖和“第九届全国青年科普创新实验暨作品大赛中学创意组”三等奖(全省唯一)等四项国家级大奖。
近年来,深圳将中小学科学教育摆在突出位置,先后两次制定科创教育三年行动计划,通过政策引导、资源整合、机制创新等多管齐下,积极搭建各类多元协同的科技创新培养平台,探索科学教育的实施路径,构建起较为完善的科学教育体系,显著提升了学生的科学素养和创新能力。2020-2024年,深圳在中国国际大学生创新大赛萌芽赛道中获得国家级“创新潜力奖”多达17个,累计获“创新潜力奖”数量位于全国城市第一。
发现科研天才、偏才、怪才
正因为深圳中小学教育有着鲜明的科创特质,深圳出现全国首家科学高中以及全国科学高中联盟在深圳成立,都是水到渠成的事。
梅丽小学的学生们在该校科技艺术节上体验科技产品。 梅丽小学供图
2012年3月,在深圳地理几何中心、华为总部所在地坂田,中国首个科学高中——深圳科学高中诞生了。建校13年以来,学校突出科学、科技和科创教育元素,聚焦拔尖创新人才培养,坚持科学育分和科学育才相结合,被誉为“深圳基础教育的一匹黑马”。
学校建立了“1+1+N”的科创空间结构,即一个科创中心、一个科技连廊和N个创新实践室。近3000平方米的科创融合空间,包括STEM实践中心、3D创意实践室、飞翔无人机实践室等多个功能各异的实践室。在这里,学生们可以将理论知识与实践操作相结合,开展各种科技创新活动。
而科学高中联盟的成立,将使拔尖人才培养新路径变得更清晰。正如深圳科学高中党委书记罗诚所憧憬的,这“不仅是一所学校的突围,更是一座城市对国家战略的有力回应。它将全国各地的科学高中、高校以及科技企业汇聚在一起,形成强大的合力,共同致力于科学教育事业的发展。”
“合力”这个词,对深圳来说还有另一层含义。在科技创新驱动发展的时代背景下,深圳认识到,培养面向未来的创新型人才,单靠教育系统内部的力量还远远不够,必须打破传统教育的“围墙”。为此,深圳以“科学教育”为突破口,开启了从“校内独奏”到“社会交响”的破局之路。比如,深圳很多中学设立了博士课堂,邀请科研单位博士、教授来为孩子们上课。在深圳市南山区中科先进院实验学校开办的博士课堂里,类似于“磁悬浮列车是怎么动起来的”“飞机是和风筝一样飞的吗”“孙悟空的火眼金睛就是人脸识别吗”等孩子们好奇的问题,都能得到来自深圳先进研究院的博士的耐心而有趣的解答。
“这样的课程很有意义,这里不仅仅是小学生的科学课,而是在未来‘中国的乔布斯’、‘中国的扎克伯格’心里埋下科学的种子。”一位学生家长对记者说。
梅丽小学的学生们在该校科技艺术节上体验科技产品。 梅丽小学供图
此外,深圳还利用科技企业聚集的优势,联合一批高新技术企业,为学生提供更多高精尖的成长平台,越来越多的学子利用研学的机会走进华为、腾讯、优必选等深圳科技企业,感受科技的魅力。
这里面值得一提的是,为了在初高中阶段发掘出有特殊专长的人才,加强拔尖创新人才的培养,2017年,华为技术有限公司与深圳中学经协商决定在深圳中学设立“深圳中学—华为特殊人才奖学金”,资助在基础学科等方面具有特殊表现的天才、偏才、怪才——华为创始人任正非曾提出著名的“歪瓜裂枣”理论:“枣是裂的最甜,瓜是歪的最甜,他们虽然不被大家看好,但我们从战略眼光上看好这些人。”
除了设立奖学金外,深圳中学已与中国科学院深圳先进技术研究院、腾讯、华为、华大基因、中广核、科大讯飞等10家企业及科研机构共建了创新体验中心,把外部的优质资源引进学校教育中,开设特色课程。
编辑 周晓飒