用科技之光点燃孩子梦想

用科技之光点燃孩子梦想

——记齐鲁最美教师、济南育文中学教师董皓

本刊通讯员   董国华

董皓，济南育文中学综合实践教师、科技辅导员。工作15年来，他带领学生自主设计机器人，研发科技校本课程，用科技之光点燃了学生的科技梦想。

济南育文中学是一所九年一贯制学校，董皓担任学校六年级、七年级的综合实践教学任务。15年间，董皓和学生们参加各级机器人竞赛活动800余场，荣获市级以上奖励500余项，取得了国际金牌7枚、银牌2枚、铜牌3枚、技术奖5项，国家级金牌36枚、银牌19枚，培养出8位世界冠军、20位全国冠军、6名“省少科院院士”、1名“齐鲁小名士”、3名“济南小名士”。

2008年至2019年，董皓连年获得全国、省、市级机器人竞赛优秀辅导教师，4次获得国际机器人奥赛国际级优秀教练员称号，并成功入选教育部全国技术教育创新人才培养计划。2021年，董皓获得“齐鲁最美教师”荣誉称号。

 

从无到有，与学生一起自制80多种机器人

 

多年来，机器人教育一直是育文中学的教育品牌。品牌教育是每所学校都在追求的，只有立足本土文化，走内生式发展之路才能创建出品牌学校的新样态。

副校长魏延国是国内知名的机器人教育专家，也是董皓的师傅。董皓学理工出身，喜欢电脑，喜欢拆装点小玩意，喜欢科技创新。魏延国发现了他在机器人教育工作方面的潜力。为了鼓励他发挥自身的优势，学校建成近500平方米的“面向未来”科技创新工作室。机器人活动花费较高，学校每年固定投入20万元用于工作室设备更新和活动保障。

在魏延国的带领、指导下，董皓和学生们走自主创新之路，十几年来在仅仅购买主机和传感器的基础上，设计出搬运、救援等各类机器人80多种，其中两款获国际机器人设计特别奖。自主设计和改造机器人不仅可以节省购买机器人的费用，而且可以制作出更适合比赛和学生操作、编程的机器人。这些机器人相对成本更低，性能更优，运行稳定，适应性强，便于拆装。

早期，他们利用学校简陋的机器人制作工具和设备，手工设计制作出机器人。如今他们利用CAD绘图、雕刻机切割就可以制作出精美的机器人模板，而且大大提高了效率，再也不用加班加点赶制机器人了。

在制作过程中董皓更注重启发学生的创意，例如教给学生如何废物利用。2010年，为了增强足球机器人的防撞性能，董皓将旧安全帽进行改造加装在机器人身上。这样不但大大提高了机器人的性能，还使机器人更加美观，引起国内多家公司、媒体的注意，学生们亲切地称他们的机器人为“甲壳虫”。整个研发过程，学生见证着、参与着、学习着，他们的收获，要远远大于最后那一块奖牌。2009年，在机器人灭火项目中，魏延国、董皓和学生们自主研发的伸缩式火焰搜寻传感系统，更是成为别人竞相模仿的对象。

现如今，国内外机器人竞赛均为现场命题，学生需要现场组装机器人，并按照规则编程调试，而教师则完全被隔离在外，不得与学生交流。这种情况下，直接购买厂家提供的机器人套装，易上手，也更易出成绩。但是，董皓认为，必须让学生经历参赛机器人从无到有的过程才是真正的学习。而且用自己设计制作的机器人与厂家购买的成品机器人去一决高下，对于他和学生们来说是一种乐趣。

 

以赛促学，15年带领学生参加800余场竞赛

 

工作15年来，董皓在做好本职教育教学工作基础上，与一群拥有科技梦想的学生一起创立了他们自己的“面向未来”科技工作室。

很多家长总会问他：“董老师，这么小的孩子能学机器人吗？几岁能学编程啊？是不是就是搭积木玩啊？”在开始接触机器人活动之前，董皓也认为机器人作为一项课外活动，不就是玩嘛。最终事实证明，他错了！

魏齐，是董皓带领的育文中学机器人俱乐部里最早的一批学员之一。那个时候学校科技活动刚刚起步，他一边学习一边实践，也就是与同学们一块“玩机器人”。有一天，魏齐的妈妈突然对他说：“董老师，你知道吧？魏齐可喜欢您啦！有天我发现魏齐晚上不睡觉在被窝里打着手电看书，我拿过来一看，全是机器人编程的书。他是真喜欢机器人，平时也喜欢瞎捣鼓，麻烦您多费心指导指导他！”

听到这样的话，董皓很惊喜，学生并没有把这项社团活动当做一项游戏，而是在认真学习。家长的嘱托更是让他有了更多责任感。一定要把机器人活动搞好，不辜负家长的期望和学生的热爱。

于是，董皓把更多的精力投入到机器人活动中。为了不影响学生学习，他都是利用寒暑假和周末辅导学生进行社团活动。其他老师放假的时候就是他忙碌的开始。他成为一个没有假期的老师。

2008年12月，董皓带着学生们赴马来西亚参加国际机器人奥林匹克竞赛，取得了2金1银的优秀成绩。当国际赛场上五星红旗升起的一刻，他和学生们都感到无比的自豪。回到济南，董皓却发现学生们的脸色变得阴沉了，问过后才知道是因为还有一周就要期末考试。

董皓的心也吊了起来，成绩不好，家长们还会让孩子参加机器人社团吗？

考试结束后的一天，魏齐的班主任孙涛老师给董皓打来了电话。拿着电话，董老师如坐针毡：魏齐的成绩一直很优秀，这次不会是没考好要停止训练吧？接通电话，孙老师兴高采烈地说：“小董啊，你知道魏齐这回考得怎么样吗？全年级第一！比平时还好！你辛苦啦！比赛这么忙也没忘盯着他们复习，辛苦啦！”

听闻此言，董皓长舒了一口气，悬着的心也放了下来。静心思考，为什么一名八年级的学生没有大量的时间去复习，却取得了更好的成绩？究其原因，正是“玩机器人”的功劳啊。机器人竞赛往往是现场命题，学生需要根据要求现场制作机器人，进行编程调试。这其中不仅考查了学生的科技知识、动手能力和逻辑思维，更培养了他们自我管理、主动探究、协同合作、临场应变的综合素养。素养的提升给了学生更多的学习力，好成绩自然水到渠成。

如今，那个躲在被窝里看编程书的魏齐，已经是上海交大机械工程专业的一名研究生了。当董皓问他，为什么选这个专业的时候，他说，机器人社团为他打开了一扇窗，带他走进了科技的世界，让他明白了科学技术就是生产力。他希望在未来，可以为国家的强大作出一定的贡献。

日复一日，年复一年，一枚枚金牌逐渐积累成为济南育文中学科技教育的品牌。董皓的科技教育得到了各级领导的支持，从省市区科协、区教育局，到育文中学领导班子，都非常支持他的科技活动。这些支持让董老师和学生们为实现自己的想法，把精力都放在创新上，扫除了一切后顾之忧。

跟所有竞技项目一样，机器人比赛想取得成绩，靠什么？靠训练。不经一番寒彻骨，怎得梅花扑鼻香？成绩的取得不是偶然，这一块块奖牌、一项项荣誉的背后，是董皓夜以继日的拼搏，是年复一年、日复一日的坚持。育文中学利用九年一贯的优势，非常注重竞赛梯队建设，参赛学生涵盖四到八年级。机器人竞技比的是学生真实的水平。学生只有在训练中积累了丰富的经验，提高了应变能力，才能在赛场上游刃有余。所以，平时训练董皓少讲技能，多布置任务，让学生发挥自己的创造力。机器人技能的学习则采取以老带新的方式。他认为，掌握知识水平的最高境界就是可以教授别人。而且，同伴之间的讲解是效率最高的。

董皓还有一个秘诀就是以赛代练。训练任务繁重时，他经常带领学生训练到晚上八九点钟，自掏腰包为学生购买晚餐。传达室大爷开玩笑说：“能看到董老师上班，还真不知道他什么时候下的班”。

最辛苦的就是比赛前，董皓和学生们基本吃住在活动室，有时一天休息不足3小时。最紧张的就是比赛现场，由于比赛场地往往跟学校的场地不一样，或者会遇到临时变更规则的情况，小选手们又要参加多个比赛项目，因此需要及时改装、调试设备。往往是第一天刚比完，就要把机器人拆掉，改装成第二天要使用的设备，再进行反复的调试，直到满意为止。忙至深夜是经常的事。

2011年底到2012年初，董皓的父亲病重住院，妻子怀孕待产。而他也只能一边照顾着病床上的父亲，一边照顾着家中的妻子。繁重的家庭重担并没有打断他们训练的步伐，董皓依然带领着他的学生出现在活动室、赛场。2012年7月，他的父亲去世。就在父亲走后的第四天，他带着学生们奔赴了国际奥林匹克机器人竞赛选拔的现场，并取得了9金4银两项团体第一的成绩。董皓说，其实他们的梦想不是去拿多少冠军，而是认真对待每一次比赛，不留遗憾。

 

课程开发，引领学生步入科技之门

 

济南育文中学是一所外来务工人员子女学校，董皓相信他们的学生不比其他学校的学生差，他们可以掌握最先进的技术，可以体会科技的无穷乐趣，可以在世界舞台上自信地展示自己。但机器人竞赛往往是面向少部分学生，普及教育势在必行，于是董皓将自己的工作重点转向了机器人课程开发。

2008年，为了让更多学生在机器人活动中受益，济南育文中学决定以机器人活动为突破口，创科普特色品牌学校，在中学部开展“机器人技术”校本课程的普及式教学，由董皓担任课程开发和实施任务。从此，学校的科技教育走上了校本化之路，“机器人技术”也成为学校最早的校本课程之一。

“机器人技术”课程设计以机器人知识拓展为导向，在课堂上为学生讲授机器人的发展、分类、结构、应用等知识理论，但理论知识的学习枯燥乏味。兴趣是最好的老师。机器人课堂上如果学生不能和机器人互动，就无法引起学生的兴趣，董皓决定进行课程改革。

2009-2011年，董皓申请资金为中小学机房购置安装了机器人仿真学习系统，让每个学生可以通过计算机实现机器人的设计、构建、编程、调试。每个学生都可以设计制作属于自己的机器人，并利用虚拟平台进行测试和竞赛。仿真平台让学校使用较低的成本实现了人人都有机器人的普及化教育。

2012年，董皓又申请了一部分经费购进实体积木类机器人，让学生在课堂动起手来，用实物进行学习。在开展机器人课程的同时，董皓还开发了“我的飞天梦”“我爱发明”等课程，并逐步在学校实施，学校的科技特色课程渐成体系。

2014年开始，济南育文中学在上海北郊学校郑杰校长的引领下开始全面的校本课程研发，成立课程研发小组，进行“共生课程”顶层设计，开始走上课程研发专业化的道路。董皓是这次校本课程建设的主力，他的科技课程由原来零散的机器人、航模、发明课程整合更名为“我们的未来”，后更名“共创未来”。在“共创未来”课堂上，董皓更多关注的是学生的兴趣、创意、探究、合作、体验，机器人活动变成学生学习的平台与工具。

2015年课程更名“面向未来”。此时创客、课改、校本研发、全课程、大数据时代、互联网+等诸多理念兴起。在董皓的开拓创新下，“面向未来”在继承的基础上有了全新的发展，科技课程开始与综合实践活动整合。他借鉴了STEAM模式开展项目式研究性学习，将创客制作、机器人控制与学生的现实生活相结合，利用项目手册进行研究记录和过程性评价，尝试综合实践活动科技智能化的校本实施，并逐步利用项目活动实现学科统整。

2016年育文中学成立课题组，由董皓负责开始研发人工智能创客课程，并在全国电教课题、济南市“十三五”课题立项。经过多年的实践和探索，“面向未来”校本课程体系逐渐成熟。他提出了“用手思考”的课程理念，着力打造育文中学的“科技生态圈”，创立了课程中宏观的必修、选修、实践研学相结合的科技课程项目并提出了“DREAMS”学习模式，让学生从丰富有趣的实践活动中学会“用手思考”，掌握科学的探究方法，提高创新意识，强化实践能力。一门课程，五育并举，让学生充分体验了劳动、协作、探索、创造、交流、分享的幸福与快乐，实现了从想象到模仿再到创造，从求助到自主再到助人的创新型技术人才成长过程。课程的创新，带来的是科技教育的全员化，打开的是每一个学生的科技之门。

董皓的科技课堂不仅将数学、技术、科学、工程融合在一起，还将创意创新、思维训练、独立思考作为第二元素，艺术、社会、环境作为第三元素，将其熔为一炉。董皓认为，国家需要人才，更需要创新型人才，并且是有人文情怀的创新性人才。2013年6月20日上午，神舟十号航天员王亚平在天宫一号开展基础物理实验，为全国青少年进行太空授课。董皓在自己的课堂上组织学生观看了现场直播，还不失时机地和学生们一起，利用机器人的零部件设计实验，了解万有引力、质量、重力等科学知识。2018年4月，人类首次发布黑洞照片，董皓也以此为契机开启了学生们对黑洞的探索之旅。在董皓的带领下，一个个科技小达人应运而生，一位位科学小院士脱颖而出，他们犹如新竹一般，拔节生长。

 

科技露营节，把科技从室内搬到户外

 

综合实践活动的精髓源自于真实的学习。董皓在教室内放置了一顶帐篷，学生们需要根据帐篷的实际尺寸以及露营需求进行露营灯的设计。在真实的情景中学生去解决综合性问题，加大了学习的深度。为了让学习更真实一点，董皓决定将课堂搬到户外，于是他和学生们有了校园露营节和创意灯光秀。浩瀚的夜空下，他和学生们的笑脸是最亮的星。

南部山区是济南的后花园，董皓还带领学生走出校园，在山顶组织了育文中学首届科技露营节。活动中学生们不仅仅要设计制作露营灯，还要进行营地建设的实地考察，并通过这次露营活动进行一场无痕山林环保公益宣传活动。

为了丰富活动内容，观星赏月成为他们露营节另一项主题。观星赏月离不开天文望远镜，没有没关系，他们选择自己做。于是董皓和学生们展开了研究性学习，使用光学镜片和PVC水管，自己制作了天文望远镜，并成功观测了月相。在制作过程中，学生们不怕失败，反复尝试，用数学公式和物理原理解决焦距对焦问题，用天顶镜解决倒像问题，用遮光布解决镜筒内部炫光问题。这架望远镜是他们“用手思考”的成果和深度学习的证明。

露营活动将科技与人文、探究与体验、室内与户外、脑力与体力进行了有机结合，学生们增长了知识、提高了能力，并在活动中建立了深厚的友谊。功夫不负有心人，在2019山东省科技创新大赛科技实践活动项目评比中，此项活动以显著优势获得大赛一等奖，并获全国大赛二等奖。随后董皓又连续组织了4次露营节活动，参与人数近400人，让更多的学生在真实情景下进行深度学习。

为了让学生们真实地解决问题，体验完整的探究、设计过程，董皓的课堂，学生们要经历这样5个环节：

联系与引入环节：董皓提供一个短小、有趣的故事，有时是一个系列故事，引出一个问题或是一个挑战来让学生解决。他会在学生已经获得的技能的基础上选择合适的挑战难度。太难，学生没有头绪可能直接放弃，而太简单又会让学生觉得没意思，不能从中获得知识与技能。董皓认为，如果一个人处于自己喜欢的活动中，需要解决的问题又正好适合自己的知识水平，那么学习就会像呼吸一样自然。

设计与建构环节：董皓鼓励学生以小组为单位设计并搭建出可以解决联系阶段中呈现的问题或挑战的解决方案，最终通过共同设计、试验来解决问题。设计的过程中首先要了解相关知识与技能，然后是环境与条件因素，最后是工程学因素。引导学生面向现实去解决问题。

调试与反思环节：董皓注重引导学生利用科学的方法去实践，养成总结、反思的习惯。在这里要特别注重培养学生做记录的习惯，每一次的改进、每一次改进后的效果都认真记录，培养科学而严谨的探究态度。

展示与评价环节：董皓鼓励学生大胆展示作品和思想，并客观、辩证、全面地去评价别人的成果。让学生花时间去思考和讨论自己小组和其他小组同学搭建的作品，从而加深他们对前面取得的成果或经验的理解。学生通过教师提问和分析实践尝试中遇到的问题，反思作品的优势和不足并改进自己的方案。

董皓的课堂评价一般采取星级制，通过教师评价、学生自评、小组互评3部分结合进行评价，并利用档案袋记录学生成长。不同活动评价的方式也不一样，但目的都是为了激励学生成长。

延续与拓展环节：董皓鼓励学生改进他们的设计或在成果上添加新的元素。拓展学生的思路并将他们引导进一个新的联系阶段，从而使他们进入一个积极学习的循环，在新的循环中他们将接受更难的挑战。引导学生将生活实际与自己的设计相结合，讲究学以致用。

5个环节环环相扣，体现了董皓的教学理念，培养了学生们解决实际问题的能力以及合作、创新、实践的能力。

在董皓的课堂上，这样的课例比比皆是：“纸箱英雄”系列课程解决了当下快递纸箱二次利用的问题；PVC管道花园设计解决了有限空间内植物养护的问题；可穿戴LED创意设计活动让灯光无处不在；为学弟学妹设计班级衣架让低年级的同学感受学长的温暖。

在课上，董皓擅长采取4到6人为一组开展合作学习，由学生根据自己的兴趣担任不同职务。随着课程实施，董皓逐渐发现，合作学习、自主探究是最符合“面向未来”课程需求的教学方式，也符合他的课程理念，让不同特点、能力、爱好的学生在同一门课中发挥自己的特长。

他极具特色的科技课程，获得2014全国机器人课程现场课评比一等奖、2016山东省校本课程德育渗透优质课评比一等奖。

 

将独具特色的科创课程向全区、全市推广

 

在校内，董皓充分利用学校搭建的面积500平方米的“面向未来”工作室，秉承着“不忘本来、吸收外来、面向未来”的指导思想，在继续发展学校机器人教育优势的基础上，借鉴PBL、STEM、创客教育、新时代劳动教育的理念和特点，利用学校九年一贯制的特点让学生们适应未来的发展。“面向未来”工作室已经成了他特有的名片。

在校外，董皓致力于科技创新的推广与普及。创立了自己的公众号，将课程制作成微课上传到免费的网络平台，让更多喜欢科技创新的学生从中受益。作为市中区综合实践活动“携手工作室”的主持人，董皓将自己独具特色的课程，向全区、全市推广。开展省、市、区课程讲座、课堂展示活动，将自己的科技活动在市中区素质教育基地、市中区创客联盟、市中区机器人联盟中推广。越来越多的同行慕名而来，参观、考察、学习、交流。董皓的科技校本课程研发论文获得省一等奖，由此研发出的特色课程也得到上海郑杰校长、哈工大邓宗全院士等多位国内知名教育、科技专家的好评。多年来，省、市、区电视台、报纸、教育刊物多次报道董皓的事迹和成果。省内多所学校，以及湖南湘西龙山县第三中学，邀请董皓进行科技竞赛、课程研发、课题研究的相关指导。

董皓说：“我是一名带着学生玩机器人的老师，同时，我也是一名希望让科技之光融入教育之中的老师。我的课程面向未来，更着眼于现在，传承于过往。学生是我们国家的未来，科技也是我们国家的未来，我希望可以用科技打开教育之门，让国家的脊梁更坚实有力，让国家的未来更美好！”这就是济南育文中学董皓，一名科技辅导工作者最朴素的心声。

 

 

（《山东教育》2021年10月第41期）