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华新小学“海滨邹鲁城”项目团队学生正在制作物理模型。受访者供图 |
“如何从源头到末端解决城市垃圾与污染？”这一并不简单的问题，让汕头市华新小学张忆楠等8名学生思考了许久。在学校六楼创客室里，指导老师李楠带着学生进行“海滨邹鲁城”项目设计理念的复盘。
“海滨邹鲁城”项目，是华新小学历时三个多月筹备、由8名学生参与设计、搭建的未来城市模型，将在12月参与全球“未来之城”项目展评活动，而他们也是汕头近年来唯一参加该赛事活动的学生创客团队。近年来，华新小学把科技教育作为提高学生创新素质的重要手段之一，多学科、全方位渗透科普教育，在省市各类青少年科技创新大赛中获得不俗的成绩。
随着“双减”政策的推行，汕头更多学校开始思考如何增加学生自主探索、培养兴趣、强健身体的机会，以促进青少年的全面发展。而在基础学科教育之上加强科技创新能力培养，成了汕头中小学校培养青少年科技创新人才的“心选”。
●南方日报记者 蔡沚彦
以项目制学习培养学生创新能力
作为面向全球中小学生的青少年赛事活动，“未来之城”项目发起至今已有30年的历史，要求学生以团队为单位设计一座未来100年之后的城市，并通过论文、模型、展示答辩等不同方式展示出来。
据悉，活动组委会每年会发布不同的城市挑战主题，如人口老龄化、交通不便、垃圾困境等与现代城市和社会息息相关的问题，要求学生在城市设计过程中要重点考虑针对主题的解决方案，而今年的挑战主题是“无废城市”。
为何华新小学会参与这一比赛，还要从2015年说起。据李楠回忆，彼时，他去北京参加中国科协举办的赛事，恰好“未来之城”项目正在举行，他便主动前往观赛，引发了不少思考。
“当时我就想，如果把这个项目模式带回到汕头，让学生充分发挥想象力进行创造，不仅能够锻炼学生的动手能力，还能帮助学生加强对自己城市的理解，这叫项目制学习。”李楠说。
李楠进一步解释，在一个主题项目中，学生组成团队，通过项目制学习的方式创想、探究、设计和建造一座未来的城市，能够让学生了解并掌握工程设计流程和项目管理方法，同时激发学生的创造力和想象力，强化学生的环境保护意识。
怀揣着这样的思考，以李楠为主要指导老师，以在校学生为参与主体，华新小学科技社团“蓝冰创客空间”正式组建，在校内开展科技创新思维及常用创客工具的培训，提高学生创新思维能力及动手实践能力。
今年7月，在李楠的组织下，来自华新小学的张忆楠、王湘榕、郑芷宜、林乐轩、肖柔君、崔镓逸、刘泽鑫、余思瀚8名学生组成团队，正式开启了“未来之城”项目之旅。
头脑风暴设计无废城市
“一开始我完全不知道什么是无废城市。”谈起对该课题的初印象，学生都十分苦恼。
创造创新的第一步，是充分地学习。在7月，整个项目组的关键任务，就是查找有关“无废城市”的相关资料，在短期内大量学习相关知识。为此，8名学生分为两个小组，一组负责查阅“无废城市”概念及城市实例，另一组负责查阅目前针对处理垃圾及污染的相关技术。
就在这时，李楠发现了另一个问题——既然要基于汕头做未来城市设计，那孩子们对汕头的了解又有多深呢？在跟学生交流后，李楠意识到，学习不能只停留在书面上。于是，李楠组织学生多次前往汕头开埠文化陈列馆、汕头市文化馆等地进行调研，让学生充分了解汕头的相关历史和特色文化。
从学习调研到方案设计，必不可少的是头脑风暴，而学生的创造力和想象力在这个时刻得到了发挥。
“我们设计的海滨邹鲁城，是一座传统与现代、高科技与依据兼容的海滨城市，能够实现无废排放、变废为宝。”张忆楠说。
为了解决“如何从源头到末端处理解决城市垃圾和污染”这一核心问题，学生们提出一个方案，即是通过源头可降解、无污染能源、清洁交通、垃圾与污水无害化处理四方面进行处理。
——100年后，塑料制品都可进行降解处理。
——100年后，污染严重的火力发电厂将完全被核聚变发电站、风力、太阳能发电站所替代。
——100年后，汽车行驶所使用的燃油完全被天然气和电能替代。
——100年后，垃圾处理由固废、污水无害化处理园区、海洋垃圾净化处理站负责专业化处理。
其中，在垃圾与污水处理方面，学生有了更具体的设想：处理垃圾要先输送到固废处理站进行干湿分离，固体垃圾会被传输到无害化焚烧炉进行焚烧，焚烧出的有害物质回流到焚烧炉助燃。
同时，焚烧炉产生的热能被垃圾发电站转换成电能，服务城市用电；焚烧后的残渣无害化后可作为填海造地的材料；污水会被运输到污水无害化处理厂，进行净化后排放或用于公园景观用水。
利用环保材料制作城市模型
想法逐渐成熟，分工也更加具体，每名学生在项目中都有自己的担当角色。但在物理模型的制作过程中，学生碰壁了。
李楠回忆道，当学生完成第一版模型后，他们突然意识到一个严重的问题——没有考虑到比例尺，导致整个模型的建筑大小比例严重失调。当指导老师提出这一点问题后，学生迅速达成一致，进行反思，决定推翻重做模型。
用3D打印机制作风电模型，利用废旧水瓶和方便面盒子搭建固废处理园区，拿积木拼装潮汕特色民居，一笔一画描绘出五彩斑斓的城市画像……在创客室模型制作现场，学生合作制成模型，共同构想出一个未来的“理想城市”。而第二版的模型制作，学生仅花4天便完成，却在美观度、完整度和细节度上都远超第一版模型。
而后，学生继续进行反思和修改，最后完成城市模型制作及描述论文的撰写工作。
据描述，学生设计的城市物理模型可分为四部分布局：在中心区域，以汕头地标“中山纪念亭”为核心，四周配以集居住、商业办公、教育等功能为一体的高层建筑，底层是各式富含潮汕特色的摊档。东部是固废处理园区，垃圾和污水将实现一体化处理。西部为绿色发展区，运用地形优势建立起太阳能发电厂和风力发电站，不仅使城市更加美观，还能为城市提供能源。
北部则是滨海区。海面上有海水净化过滤站，不仅可以通过海水淡化处理，生产符合生活要求的淡水；还能收集漂流在海洋多年的塑料垃圾并进行无害化处理。海滩边建有核聚变发电厂，它的原料氘氚都来自海水，能够提供整个潮汕地区的电能，而且不产生核辐射。
从不知道身边的楼房有多高、不知如何绘制城市草图，到学会使用比例尺绘制城市规划图；从对城市垃圾处理一无所知，到关心现实中城市垃圾的处理方式，了解先进国家对垃圾的处理技术，在这三个月的项目筹备过程中，学生也得到了快速成长。
“双减”助力科技创新人才培养
据李楠透露，今年12月，华新小学“海滨邹鲁城”项目组将前往北京参与“未来之城”展评活动，届时他们将与来自世界各地的创客团队共同交流学习。
近年来，华新小学在青少年创新比赛上成果斐然。去年6月，凭着对龙卷风自然气候的浓厚兴趣，华新小学3名同学创新研究了“龙卷风模拟器”项目，一举夺得第23届全国发明展览会“发明创业奖·项目奖铜奖”，该项发明还荣获第35届广东省青少年科技创新大赛一等奖、汕头第三届“市长杯”工业设计大赛青少年创新设计专项赛唯一金奖。去年12月，华新小学还举办了首届创客文化节暨创客嘉年华活动。
在汕头市，如华新小学这般重视科技教育的学校并不少见。在今年第36届汕头市青少年科技创新大赛上，来自汕头各中小学校的500多名青少年学生参加了项目问辩、交流体验。
作为汕头青少年科技教育的一大品牌，该届汕头市青少年科技创新大赛共收到各学校单位推送参赛作品564项，有238个项目作品参加本次现场展评活动，涉及技术与设计等16个学科，对于培养青少年的创新精神和实践能力，提高科技辅导员队伍素质，增强青少年的科学素养，促进青少年科技教育的普及，推进汕头青少年科技教育事业起到了积极的作用。
而在今年9月，汕头继续深化青少年科技创新教育——举办2021年院士科学家走进汕头校园讲科学主题教育活动，邀请11名科学家走进汕头的各中小学校，带来96场精彩的科普主题报告。
诚然，在“双减”的大背景下，汕头不少学校做大“加法”，逐渐将培养学生的重点放在实现学生综合素养、创新精神和实践能力的提升上。其中，倡导科学探索、创新思维的教育已经成为汕头教育新的发力点。
