让学生在科技创新天地里展翅飞翔 ——聚焦山东省济南市历城第二中学高月锋老师的“勤志”故事
高月锋，济南历城二中科技教研组长，历城区少年科学院院长，高级教师，山东省特级教师，第四届齐鲁名师建设工程人选，山东省首批科普综合类专家，山东省信息化专家智库专家，济南市教育评估专家库专家，济南市教师队伍建设专家库专家，山东省青少年科普专家团专家。教学成果获全国基础教育教学成果奖二等奖，山东省特等奖。拥有9项国家专利，125次获得优秀科技辅导员称号，到全国各地作科普报告380多场。辅导的学生有1370多人次获奖，申请专利4300余项。著作有《开启创新之门》《趣味科学探究》等。
这是山东省济南市历城第二中学(以下简称“历城二中”)高月锋老师的简介，他已经在济南市乃至山东省中小学科技教育界站到了一个新高度。可是，2002年他刚到历城二中的时候，也不过是一位普普通通的信息技术教师。高月锋在大学里学的是计算机专业，成绩优异且雄心勃勃，决心毕业后在这个领域干出一番事业来。当时的历城二中是一所典型的农村学校，周边杂草丛生，甚至有点儿荒凉。高月锋每每举目四望，便顿生感慨，原有的鸿鹄之志，也突然有点儿荒凉起来。
不过，高月锋此后20年的生命，非但没有荒凉，反而发生了一次又一次的飞跃。而他的每一个生命的转折点，又都与历城二中的“勤志”文化密切相关。于是，他有自己精彩绝妙的人生，更有了与历城二中乃至整个历城教育内在的维系。
2003—2008年：机器人和信息学奥赛辅导
正当高月锋“山重水复疑无路”的时候，2003年初，却迎来了“柳暗花明又一村”，且成为其生命起飞的一个重要转机。
春节刚过，学校接到一个机器人竞赛的通知。如果从事机器人教育，高月锋在大学所学的专业技术肯定会有用武之地，甚至还有可能通过继续学习与研究，步入“更上一层楼”的境界。于是，他便向学校提出组建和负责机器人小组，承担机器人教育和辅导学生活动的工作。
当时机器人的资料极其匮乏，很多功能配件需要自己通过原始的工具动手打造，通过自制小的配件、自己编写程序来控制机器人的运行。
白天时间不够用，只好晚上加班加点，每天夜战已成了家常便饭。而李新生校长也是一个持之以恒的“挑灯夜战者”，所以，当学校的灯光全部熄灭的时候，他才关上办公室的门悄然离开学校。可李新生有时还会独自一人在学校各个地方“巡逻”，于是，多次发现高月锋的办公室里依然亮着灯光，便推门而进“命令”其立即关灯回家休息。功夫不负有心人，2003年12月在强手如林的山东省机器人比赛中，高月锋带领他的学生一一击败对手，荣获了一等奖的骄人成绩。历城二中，这个在当时尚且名不见经传的农村学校，让所有参赛学校尤其是全省名校不由得刮目相看。
这也给了高月锋极大的精神鼓舞，而生命的价值，不但有了自我的确认，而且得到了学校领导和同仁以及其他学校同行的高度赞赏。
正当他激情满怀地投注于机器人辅导工作的时候，信息学奥赛的新使命又降临到了他的身上。
2004年春节过后，李新生校长希望他可以进军这一新的领域。经过查阅资料，他发现信息学奥赛不但与他之前所研究的机器人一脉相承，而且更适合他所学的计算机专业。于是，他就向李新生校长申请，要带领学生搞信息学奥赛。此后一直到2007年底，高月锋所教内容都与自己所学的专业息息相关，学有所用并且始终处于学习和研究状态之中，使得高月锋的人生价值体验和幸福感大幅提升。
在这5年里，高月锋辅导的学生持续发展，他也拥有了更强的蓄势待发的生命能量。
2008—2013年：科技创新教育登堂入室
2008年，高月锋再次迎来生命的一个重大转折点。
对教育具有敏感洞察力的李新生校长认为，开展科技创新不但可以对学生的发展起到“推波助澜”的作用，还可以提升学校的知名度与美誉度。于是，经过调研论证，领导班子研究决定，由高月锋具体负责这项工作。
2008年高月锋开始着手开发科技创新课程，并命名为“开启创新之门”。从2008年秋季开学，学校便将科技创新正式纳入课表。他系统备课，做成教学课件，为所有高一学生上课。
到2012年，“开启创新之门”课程体系完全成熟，共7个章节36个课时，并于高一上下两个学期正式上课。
课程开发不到半年时间，学生创意作品在参加济南科技创新大赛时，已有4名学生获得二等奖、5名学生获得三等奖。此后参赛的学生在全国各地的各级各类比赛中连连获奖，而且取得冠军者呈逐年上升的趋势。学生的专利在2008年到2018年已多达4278项。
不但学生走出校门参加各类科技创新大赛活动，学校也主动出击，申请全国各级科技创新比赛承办权。
开展科技创新在锻炼思维的同时还需要实践的支撑，即培养与锻炼学生的动手能力，这就需要有相应的活动场所。为此，2008年初，李新生校长就在教学楼后面专门盖了一排平房，主要的三间房子就交由高月锋带领学生进行科技创新实践活动。同时，李新生校长带着高月锋到历城区知识产权部门申请了5万元的资金支持，用于购买相应的材料和制作的工具，这样学生就可以将自己的创意在科技创新实验室里面制作出来。不长时间，三间房子就堆满了学生各种各样的创新作品，而且各有特色。在领导来校参观的时候，这个地方就成了必看的景点。当时，创客这个词还没有流行，高月锋已经带领他的学生在创客领域摸索了。
随着技术的进步，3D打印、激光切割、开源硬件等先进装备和加工工艺也进入历城二中的制作室。于是，以前用原始工具无法实现的创意，在这些先进技术的支持下，得到了有效的落地，一些更智能化的创意产品也由此产生了。
2013—2018年：校园科技馆建设初见成效
2013年，学校投入200万元建设600平方米的校园科技馆。这在当时不仅是全省较大的校园科技馆，也是全省中学里建设的首家科技馆。除了锻炼学生的思维能力、培养他们的动手能力并将实践变成现实之外，主要目的是破解科技创新与各个学科融合不紧密的难题。
根据以课程为中心的教育理念，高月锋还开发了一门新的课程——“趣味科学探究”。这使得校园科技馆建成之后有了特别好的效果。
历城二中科技馆不仅吸引小学生，更吸引初、高中学生前来学习与探究。因为校园科技馆里面的很多展品是高月锋老师带领优秀的高中生根据课程需要创作的，既有课程系统性特点，又大大激发了学生创客的积极性。
从2013年到2018年暑假之间，校园科技馆不但成了高月锋和学生乐此不疲耕耘的地方，还迎来了一批又一批前来参观的学校。
2018—2020年：开发智慧教学体系
如果说2013年建起校园科技馆对于历城二中具有开创性意义的话，2018年由此开发的智慧教学体系，则为历城二中再创辉煌提供了有力支撑，同时，也成为高月锋生命转折的一个重要节点。
一、开发智慧教学系统
2018年，高月锋寻寻觅觅，终于找到了破解科技馆难以大规模自主高质量探究这一难题的方案，那就是开发智慧教学系统，全面实施信息化。
这也与学校搬迁新校区有着一定的关系。新校区刚一建成，便投入2000万元用于校园科技馆建设，面积比以前大了7倍，一栋楼从2层到7层的6000平方米都成了高月锋的“领地”。
校园科技馆建成后，也为校企合作提供了可能。不到一年时间，专业软件人员就把高月锋等教师的设想变成现实，开发了智慧教学系统。
2018年之后，历城二中校园科技馆的每一个展品上都贴有一个二维码，学生到这里学习的时候，只要扫一下二维码，这个展品的原理、功能、操作方法、科学现象等就能通过视频、动画、图文等各种形式呈现出来。
为了学习更加高效，高月锋还专门设置了一系列任务单。任务单就是课程，一个任务单就是一节课，每一个任务单都有一个主题，引导学生自己去探究。
学生到底学得如何，还有一系列相应的检测，如果能够完成这些测试，则说明已经真的学会了。所以，每名学生来到之后，发给其一个平板电脑，便可以自行学习与探究了。
高月锋只要拿着平板电脑从终端浏览，所有学生的学习情况便尽收眼底，既可以知道他们究竟在学习与探索什么，还能知晓其学习与探索的成效如何。这种方式既让高月锋轻松地了解学生学习与探索的情况，又不会给学生造成有教师监视的心理压力，可谓一举两得。
智慧教学系统还把游戏的激励元素融入到课程之中，让学生学习起来既高效又高兴。同时，系统还吸收了游戏中的失血、复活等方法。每一关都有与学习进度相关的学习检测，而且设计了相应的评价策略，让学生在勇于闯关的同时，还特别关注学习的效益和质量，养成做题认真仔细的好习惯。
传统的课堂教学，无法关注到每一名学生，个性化的学习难以实现。可是，人工智能技术却可以对所有学生进行因材施教，让每一名学生都可以学有所得。
如果说以前只有高月锋一个人为很少的学生上课的话，现在则通过人工智能技术将他的功能无限放大，可以同时给所有学生上课。虽然高月锋并未亲临教室，但是智慧系统代表着他在实施课程。
华东师范大学开放教育学院(上海教师发展学院)院长、教育技术学博士、博士生导师闫寒冰教授应邀到历城二中指导工作的时候，对这个智慧教学系统给予了高度评价，并称赞历城二中在教学信息化方面已经走到了全国的前列。
二、为学生量身定做三类课程
为了让不同年级、水平各异的学生都能学有所得，高月锋还为他们量身定做了三类课程。
一是普惠课程。就是面对全体学生的课程，涉及小学、初中、高中所有年级的15门普惠课程。为了有效地实施整班制学习，又专门建立了创客教室，每周一课时。每个年级一学期一门课，阶梯式上升，就有了从小学到初中再到高中的一体化普惠课程。
二是社团课程。就是为参加科技创新社团的学生设计的课程。
社团制学习的内容一般难度较大，学生经常为完成某项任务需要反复测试。为此，高月锋专门做了一个调试系统，把学生整个调试过程一一记录下来，并将其转化成课程资源录入智慧系统课程资源库。如果有些学生到了某个学习节点无法进行下去的时候，智慧系统会自适应地将这些资源推荐给他们。学生在学习师哥师姐存留的鲜活的实例时，会让他们感到特别可亲可近，生成心向往之的学习欲求。
于是，这里便成了一个开源的课程资源开发环境，既有高校专家、优秀课程教师和企业的专业技术人员研发的课程，也有优秀学生即兴积累的课程。
三是竞赛课程。就是专门为从社团里遴选出来的优秀学子设计的课程。这样的学生人数较少，专业性很强，却多能参加各个层级的大赛，有些还能够取得骄人的成绩。
三类课程形成的三级培养体制，因人而异地满足了各类学生的学习和探索需求，让“因材施教”变成了现实。
2020年至今：历城区少年科学院应运而生
2020年，对于历城二中和高月锋老师，都具有里程碑的意义。高月锋在历城二中所形成的科技创新教学成果，开始由历城二中向整个历城区推广。
一、六个模块的教育
高月锋依据历城二中建立的科技教育体系，在整个历城区实施了六个模块的教育——
1.三级培养模式：
第一级——普惠式培养模式
这种模式是为全区各个学校提供科技创新的课程、系统和器材，然后再由他们在本校开展科技教育。
第二级——社团级培养模式
这种模式要求已经加入历城区少年科学院的42所学校作为会员单位建立科技社团，由高月锋建立一个云端系统，直接为社团学生提供课程和器材。通过这一云端系统，每所学校以社团的方式，让学生进行学习与实践，每周学习3个课时。
第三级——小院士培养模式
2020年9月19日，历城区少年科学院成立，高月锋任院长，历城二中创客中心成为历城区少年科学院科技教育基地。
高月锋从全区选拔五六十名对科技有兴趣又有创新求索精神的孩子，作为少年科学院成立的小院士候选人。每周日集中到历城二中学习一天。培养一年之后，表现突出的孩子，则授予历城区科学院小院士称号。
2.邀请老科学家作科普报告
高月锋所邀请的老科学家，既有丰厚的科学素养，又对中小学教育深有感情。所以，全区各个中小学的学生听了报告之后，都大开眼界，又大有收获。
3.科普大篷车进校园
历城二中校园科技馆里展品琳琅满目且不断创新，高月锋把历城二中的科技展品装进科普大篷车，到全区各个中小学校园轮流展览，受到所到学校学生的热烈欢迎。
4.开展科技研学活动
全区各个学校组织在科技创新中表现特别优秀的学生，到历城二中科技馆参与科技活动。历城二中校园科技馆向全区优秀学子敞开了大门，让他们在研学之中心向往之，又多有收获。
5.培养科技教师
高月锋一方面邀请专家为全区科技教师开设讲座，另一方面则组织他们到历城二中或区里的其他科技教育基地共同进行研讨，从而较好地提升了全区科技教师的水平。
除此之外还专门对教师设立了项目式培养模式，把项目形成了七个步骤。第一步进行报名动员;第二步进行培训，分为初级培训、专家培训、报告培训等不同层次;第三步举行初赛，之后通过评比从中选出优秀者再进行复赛;复赛之前进行第四步复赛培训，主要是针对初赛中出现的问题，及时改进;第五步复赛，将参加复赛教师的教学设计成果放到所有学生之中进行检验，并通过相应的数据了解学生使用之后效益的优劣;第六步对复赛作品进行评比，进而形成优秀的教学设计;第七步将这些优秀教学设计通过构建信息化系统向全区各个学校推广。
2022年初，高月锋又带领相关教师制作了一个基于人工智能系统的项目化教学设计，旨在让从小学到高中各个学科的教师全都能够在这个系统上设计课程，教师水平的日渐提高，就有了水到渠成之势。
6.举办历城区科技节
这是全区所有学校普惠活动的一个展示，科技节设计了很多项目，尤其是创新了考查学生的方式，其中1/3的项目是高月锋的“专利”，其他学校尚不具备。其中有三四个项目比赛之前并不公布，而是在比赛现场公布，学生利用组委会提供的新颖器材自行完成。
高月锋说，之所以设计这些比赛项目，主要是想改变传统的评价方式。即从原来单纯考查知识，变成考查学生的应变能力和创新水平。这又反过来倒逼教师进行教学思想与教学方式的变革，由原来单一传授知识，变为更多地启发学生自我探索。为此，既要变革原有的教学方式，也要变革传统的学习方式，由原来只为学生当下的考试成绩考虑，升华到既要让学生考出好的成绩，又要让他们具备终身探索的能力。
二、设计孔雀型课程
高月锋认为原来单纯线性的教学设计不再适应学生的学习需求，需要一个新的课程设计理念，让每一名学生在这一节课里都能得到充分的学习与发展。于是，就有了孔雀型教学设计。
孔雀头的部分是向自学学生明示的部分，一是学习目标，二是这节课的知识结构等。目的是让学生一开始明白学习的方向和重点难点，从而让他们上课伊始就做到心中有数。
孔雀身是基本的环节，包含激活旧知、展示新知、尝试应用、知识迁移和学习小结。这是每一名学生必须完成的基础部分，即使是学困生，认真学习也可以完成任务。
这一教学设计精彩的地方在于孔雀尾，高月锋称之为孔雀开屏。这里有大量的拓展内容，旨在让所有学生在完成孔雀身的学习内容之后，都可以在这里选择自己感兴趣的内容进行自我探索。完成孔雀身学习内容的时候，也就是达到了基本目标之后，就可以得到100分。而到孔雀尾部分的学习时，分数就拉开差距了，有的200或300分，有的可以多达900分甚至1000分等。
将这些成绩全部统计后铺开，就有了一个正态分布，它符合不同学生的智力、学习能力和学习过程。
开始建立智慧教学系统的时候，需要教师来完成这一任务。学生进入系统学习之后，不同学生的学习样态就呈现出“千姿百态”的景象，每一名学生的思维走向和学习风格都不一样，于是就生成了不同学生构建起来的新的课程内容。目前历城二中取得了一些成绩，还在继续研究与探索，今后也一定会结出累累硕果。
三、智慧教学体系四级开发模式
为了让智慧教学体系更好地落地，高月锋还建立了一个基于人工智能技术与教学深度融合的智慧教学体系四级开发模式。他认为，这是未来学校应该具备的教育生态，通过智慧教学体系，从而实现把教学留给机器、把育人留给教师的教育生态。
模式的第一层是智慧教学系统的开发，这一部分是课程专家、课程开发教师和软件公司专业人员共同探讨搭建起来的一个智慧平台。
模式的第二层是课程工具层的开发。这并不需要专业的公司来做，一般会编程的教师即可完成任务。因为智慧平台为之搭建了一个低代码环境，比如像SCRATH这样拖拽就可以了，只需要编写简单代码就可以轻松实现。比如像数学课程，便有很多容易编辑公式的插件;像物理课程，由于具有很多实验道具插件，编辑起来并不困难。所以说，这种课程插件能够满足每门课程开发的需要。
模式的第三层是课程内容的开发。这需要课程专家和优秀的课程教师来合作开发，比如这节课到底如何设计，如何更好融入到系统之中。它需要课程插件以及平台的支持，同时还要为每门课程设计实践器材。
模式的第四层是课程实施层。一般教师并不需要对智慧教学系统的理论与技术掌握得多么透彻，甚至教学水平不高也不特别重要，因为它不需要教师讲课，只要负责课程实施就可以了，即：组织学生去学习，进行个别辅导，然后对学生的学习过程进行评价，并把这些评价数据和信息反馈给系统。所以大部分教师就可以完成这个功能。第四层获取的教学数据反馈到第三层并得到及时有效的处理，处理不了则又反馈到第二层、第一层。获取反馈的每一层都会根据反馈进行快速迭代修改，让它更适应教学需求，满足学生发展需要。这种开发模式具有快速迭代的特点，课程专家和优秀教师开发的课程资源，可以相对顺畅地推广到各个学校，能够实现优质资源共享，有力促进教育公平。
这样的四级开发模式，可以充分调动教育专家、优秀教师和信息化专业技术人员相互配合，共同完成智慧教学体系。这种开发模式可以融合各种力量，形成分工合作的教育信息化工作模式，迅速促进教育信息化的进程。
这种智慧教学系统，不仅已经在历城区少年科学院的42所学校推广实施，也被推广到新疆昌吉一中、威海实验高中、郓城一中、菏泽万福学校、淄博一中、荣成三中等历城区之外的一些学校，惠及校外15万名学生。
高月锋说：“在这个领域学习、研究和工作，整天都会处于创造的亢奋状态之中，因为每天都会出现让人惊喜的收获，尤其是学生的潜能被激发出来之后，往往会产生让人意想不到的生命能量，更重要的是，它还会由此向其未来的生命延伸，从而让他们拥有一个幸福的人生。”
(陶继新)