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学生的创新能力到底是什么能力？

怎么培养？

如李正博士所言，深圳荟同学校建立火星实验室，是在尝试「一种新的可能性」，这种可能性首先体现在培养学生的创新能力上。

但创新能力是一个什么样的能力？是不是有想象力就有创新能力？是不是有科学知识就有创新能力？在做教育的人，这应该是首先要考虑的问题。

在李正博士看来，创新是「育人」，是一个很慢的过程，在这个过程中需要知识、需要想象力、需要学生切身体会。首先他要有一个 idea，但是 idea 是不够的，需要能沉下心学习知识，解决问题，把 idea 真正落地。实验室给学生提供了创新的条件，让他们能够在中学阶段进行科研实践，在实践中培养创新能力。

火星实验室就是实现的载体。「火星实验室的目标，是在创新实践中磨炼学生的创新能力。中学生在这里有机会接触到真正的研究，他们有兴趣，有仪器，有老师指导，至于有什么结果，就看他们实践的过程如何了。」

而且作为中学的科研实验室，这是一个纯兴趣导向的平台，目前所划分的人工智能、生物基因工程、物理光纤传感这三个方向，几乎可以覆盖学生大部分的兴趣。

对于中学生来说，实验室配备的设备也比较前沿，包括高性能计算工作站、原子力显微镜、荧光显微镜、基因工程全套样品制备和初级检测设备，结合深圳公共实验平台等公共实验设备，让学生的兴趣能够真正着陆。

（1）实验室没有必修课，这里真正需要学生修习的是自学能力和解决问题的能力

临近上课时间的时候，李博士告诉小编，实验室跟平时的课堂是完全不一样的，与其说是老师上课，不如说是学生主导。

果不其然，李博士一上来就告诉大家，今天的实验内容，首先是 A 同学向大家展示他自学计算机软件的过程，随后大家可以用原子力显微镜观察明矾单晶体的表面，也可以组装光学传感装置、完成实验，并通过计算机软件获取参数。

这一切都是靠学生主动地探索。

只见 A 同学在电脑前打开软件，向其他同学演示如何建立模型、实现数据采集功能。「我们不像学校课堂上讲课、讲知识点，而是让他们动手实践、摸索」。

李博士介绍说，这个软件其实是比较专业的，一般只有从事这个行业的专业人员才会使用，『有些功能就连我也不知道怎么用』，但这一点都不妨碍学生们课后去摸索，通过各种资源学习。

「知识不是实验室的主要目标，我们是要让学生学会如何获取知识」，实验室都是项目式学习，学生对什么感兴趣，就可以组建研究题目，从筛选资料、学习软件、动手实践，再到遇到问题找原因，「这个过程跟考试是完全不同的学习方式」。

说到学生主动地探索，李博还分享了火星实验室的考试设置。

要加入火星实验室，首先要经过李正博士的「考试」，这个考试就是给学生一篇论文，「一篇学生肯定看不懂的论文，一周之后开始面试。」

那这样设置的目的是什么？

「其实只要学生能够通过自学，在面试的时候说出一些可行的观点和看法，我就会觉得他过关了。不过现实情况是，有一半的人看到面试题觉得难，就不来了。这就完全违背了实验室的初衷——培养学生的主动探索精神和自学的能力。」

总体来说，无论是面试设置还是学生主导，都是李博所强调的，「没有哪个知识是学生必须了解的，我们更强调的是在过程中，学生的探索能力、学习能力、以及解决问题的能力。」

（2）要给学生前沿的工具，他们才有可能具备前沿的视野

再次回到「原子力显微镜」的问题，其实「它的原理就是光的反射，这是中学课本里的知识，一点都没有超纲学习，我们跟其他学校相比，只是用了更前沿的工具去做实验，不过这个工具在对学生的认知理解上产生了重要的影响，因为它可以让学生获得对整个学科的超前理念认知。」

原子力显微镜可以观测到亚微米级别大小的物体，同学们之所以可以在单晶体中观察到一个微观世界，是因为这个微观世界是通过许多智慧的结晶才能呈现出来的，其中有化学的进步、电子学的进步，以及软件科学的进步，「它是一个多学科综合的结果，从这个角度来看，会影响学生对新兴技术和产业产生新的认识。」

李博士以微纳电子学技术的进步促进了芯片产业为例，「学生会知道这个领域大体是在做什么，也能明白这个行业的突破难点在哪里，理解芯片行业的产值为何如此之高，等等」。从这个角度来讲，对学生的启发比单纯的知识传授要重要得多。

同样，无论是物理光学传感方向，还是化学的生物基因方向，亦或是人工智能方向，都是通过学科的前沿设备，将学生在课堂上学到的知识，转换到实验室中，让他们通过仪器和工具，获得更直接的感受。

「比如我们实验室有一台可以检测核酸试剂的化学仪器，它的原理就是化学中的 DNA 双螺旋结构，通过实验，学生可以体验到知识原理与生活应用之间的关联。」

（3）学生需要知道哪里是可以将全人类的科学向前推进一步的关键

前面我们讲到了火星实验室中的几个特点，比如学生的自主探索、自学能力的培养、前沿设备让学生具备前沿视野，但对于每一个有着「科学梦」的少年来说，这还不够，用李正博士的话来说就是，「他们还需要知道哪里是可以将全人类的科学向前推进一步的关键所在」。

为了让大家了解这个「终极目标」，我们以李正博士指导的物理光线传感方向为例，倒推看看学生从进入实验室开始，将会经历一个怎样的学习过程。

「最开始学生们都是带着兴趣来的，先有兴趣，他才能有动力去探索。但感兴趣不代表你会做，所以一开始是一个起步、入门的阶段，比如教他们动手操作这些仪器，并且同时告诉学生这些仪器的不同部件分别是什么原理，在这些基础铺垫之后，如果学生自己想出个idea，想搞个什么实验，就可以深入进行下去。」

「在学生有了丰富的实验经验之后，会涉及到学术的创造，那他们就需要去读该研究课题范围内的论文，看看别人都研究了什么，你想做的这个研究是不是有人已经做过了，最前沿的研究是什么样的，这样学生就会了解该研究领域的前沿进展。」

在这个基础上，有的学生也通过实验发表了论文，或者获得了奖项，「这当然是对他们的一种鼓励，但我们希望学生可以在科学意识上再进一步。」

李博士举例道，「比如在实验室中，同学们会体会到观测微观事物是挺困难的一件事情，不仅仅需要用到这些精密的仪器，还需要在操作方面有相当的耐心。这就不像是课本插图，每个原子、分子都画成了一个个小球，有些时候学生体会不到那些插图实际都是理论模型。实际上没有设备可以直接观测到气体，如果你发明了一个工具方便快捷地观察到气体分子，我觉得是可以获诺贝尔奖的。」

「这就是实验室跟课堂很不一样的地方，课堂上讲的都是科学知识或原理，是人类已经发现的科学原理，但进入实验室他们会发现，每个科学细分领域都存在问题。因此，解决这些问题，就可以将全人类的科学向前推进一步。」

跨学科项目是火星实验室一大特色

火星实验室三个科研方向的老师们几乎人人都是博士学历，每个老师在各自专业具有深厚的积累。而学生的脑子里却没有专业的界限，他们在日常的工作中进行跨学科探索，这也让火星实验室具备了非常明显的跨学科特色。

首先，基于老师们的跨学科研究背景，火星实验室要在跨学科领域形成自己的一个独特方向。

比如火星实验室的生物实验也在尝试将计算机融合进去，物理也在做传感方向，这些都是跨学科的尝试。

前不久学生们做出了一些蓝藻，然后跟深圳大学的一位教授去交流，这位教授是专门搞藻类生物学研究的，主流的研究都在蓝藻对鱼的营养价值上，而火星实验室的学生则试着把蓝藻放到一个模拟火星的极端环境中去，想通过模拟实验看看蓝藻是否能够改造火星大气。

「等到真的把三个学科融合起来了，我们就有自己的方向和学术定位了。」李正博士说道。

其次，跨学科的自学能力也是李博士非常注重的一方面。「以我自己为例，我本科学材料学，博士读物理，到了博士三年级我自学计算物理，当时压力是非常大，在博士最后一段时间，我尝试把 AI 和物理计算相融合，算是一个成功的跨学科学习经历，这是我最想带给学生的一种能力。」

最后的话，就是对跨领域发展的价值判断上，「我们可以给学生一些未来价值的判断，比如研究方向、学术方向，这是博士的科研经历带给我们的一种基础能力。」

所有的「创新教育」其实都是面向未来的教育，我们探讨教育的可能性，就是为学生的能力发展提供自由探索的平台。从这个角度来看，深圳荟同学校的火星实验室在「创新教育」方面确实别具一格：

深圳荟同学校校园开放日

欢迎幼儿园、中小学家庭参加

亲身走进由意大利著名设计师

伦佐·皮亚诺设计的荟同校园

了解荟同学生们精彩的一天