40条发明创造原理在美国教育领域的应用

40条发明创造原理在美国教育领域的应用组员：李子敬刘晓军梁洪保刘经宋牛浩宇李隆不是为了创新而创新美国的教育制度和教学方法是在教育理念的指导下进行创新的，创新的目的在于将这些先进的教育理念付诸实践，以更好的培养孩子。美国教育理念可分为两大块：以学生为中心；教师引导、学生探究1.以学生为中心美国教育家杜威认为现代教育要“以学生为中心”。2.教师引导、学生探究美国教育家布鲁纳认为，在教学过程中，学生应是一个积极的探究者。教师的作用是要形成一种学生能够独立探究的情境，而不是提供现成的知识。我们教一门学科，不是要建造一个活着的小型藏书室，而是要让学生自己去思考，参与知识获得的过程。认识是一个过程，而不是一种产品。布鲁纳强调的是，学生不是被动的、消极的知识的接受者，而是主动的、积极的知识的探究者。介绍托马斯·杰弗逊科技高中原理2：分离原理5：组合原理1：分割原理10：预操作40条发明创造原理——以托马斯·杰弗逊科技高中为例原理1：原理36：分割状态变化原理4：不对称原理7：嵌套原理5：组合原理10：预加反作用原理25：自服务原理29：气动与液压结构介绍托马斯·杰弗逊科技高中原理2：分离原理5：组合原理1：分割原理10：预操作40条发明创造原理——以托马斯·杰弗逊科技高中为例美国托马斯·杰弗逊科技高中一个以美国第三任总统托马斯·杰弗逊的名字命名的学校。这所学校是美国国家创办的4所科技高中之一，始建于1985年，2007年被美国《新闻周刊》列为美国最好的精英型公立高中，在《美国新闻与世界报道》所做的“美国100所最佳公立高中排名”中，连续3年位列榜首。托马斯·杰弗逊科技高中一共4个年级，从9年级到12年级，学生从13、14岁到17、18岁，主要是来自北弗吉尼亚州的优秀学生。1)石油加工中，将一些油渣或其他有害物质提炼分离，以获得精度较高的汽油或柴油。2)子弹发出后，弹芯与弹壳分离3)电脑键盘与鼠标分开，以方便人们更好的操作4)火箭在冲出大气层的过程中将已经燃完燃料的部分解体分离5)现在用在建筑中的隔音材料将噪音吸收或隔离，从而使噪音被分离出我们所处的环境6)避雷针利用金属导电原理，将可能对建筑物造成损害的雷电引入大地，以消除雷电对建筑物的损害。发明创造原理2：分离——将物体的“干扰部分”分离出去，或将物体的关键部分挑选出来托马斯·杰弗逊科技高中的教育从暑假学校就开始了，暑假学校招收一些想报考这所高中的初中学生。在这里，每个学生每次交200美元，就可以参加这所学校的科技课程，这些科技课程都是动手动脑的，比如物理学科，从加工材料做起，锯、剪、焊、接、电脑编程等，基本功就在这里学会。暑假学校针对学生的需求开设课程。学校将参加暑假学校的学生分成若干个组，要求学生提问题，同时给每个学生阅读材料，放相关电影，高年级带低年级学生讨论问题，然后每个小组集中向学校提出一个值得关注的问题学校针对问题设计课程，教师指导学生学习。在整个暑假学校学习过程中，每一个学生的志趣爱好、能力水平、情商、智商以及责任意识、合作能力，教师都可以真真切切地观察到，学校因此可以在这些初中学生里发现一些好苗子，介入早期的培养。为了更广泛地发现人才，每年招生由这所学校自己组织考试，选拔一些科技方面有志趣、有特长的学生，每年的录取率就在20%左右。这些少数科技精英，进入学校之后，就开始了科学的符合教育规律的培养。发明创造原理2：分离——暑假学校：独特的招生育人模式1）将火车每个车厢合并在一起，增加载客。2）电话的话筒与听筒合并在一个盒子里，可以方便人们打电话时可以腾出一只手来干别的事情。3）农场里喂养牲畜的食槽连在一起，可以节省喂食的时间，提高效率。4）将室内的多个灯并联在一起，共用一个开关。5）凳子上加一个靠背，两者合并成为椅子发明创造原理5：组合——在时间或空间上将相似的物体连接在一起，使其完成并行的操作发明创造原理5：组合——注重能力的综合考评制度学校课程设置当中一大特色就是9年级新生要学习复合型课程，即生物、英语、技术3门课的复合。技术课指的是动手实验、计算机、焊接等实用技术。3门学科之间是有关联的，相关学科教师一起备课，把一年的计划设计好，根据教材设定主题，3门课的教师一起上课，指导学生，如环保主题，生物教师带学生看样本，指导学生研究基本原理；英语教师指导学生看文章，帮助学生提问分析；技术课老师带学生做实验，帮助学生掌握技术、器械。复合型课程一节课时间比较长，这样的教学除了学科综合的优势外，还有助于学生形成团队精神。发明创造原理1：分割——将一个物体分成相互独立的部分或容易组装货拆卸的部分；增加物体各部分相互独立的程度1)火车车厢之间是单独的个体，可调整车厢的数量2)圆珠笔的笔心与笔套是两个可分的部分，笔心可以换3)电风扇的三片叶片是三个独立的个体，可拆卸4)自来水水管系统，每一段用一个接头连接。5)自行车、摩托车等的链条是一环一环相接的，每环都是可以取下来的发明创造原理1：分割——提供独立的课程以适应不同学生的需求托马斯·杰弗逊科技高中的11年级学生学物理，分为普通物理、AP（Advancedplalement，大学预修课程。）物理两种，取决于学生是否学了微积分，学了微积分，就选AP物理，一般是数学成绩好的学生选AP物理。12年级学习地球科学，数学非常关键，很多地方要用到数学建模，使用建模的软件来进行天气预测、地震预测。虽然每年科技课程各不相同，但教师每年都要指导学生回顾一下所学过的学科，使学生具有扎实的学科基础。发明创造原理10：预操作——预先对物体进行特殊安排，使其在时间上有准备或已处于易操作状态1）易拉罐的开口2）注射药品按量与品种放在固定瓶内，并贴标签。3）食品袋的切口，方便人们撕开4）印刷时先将要印刷的内容排版发明创造原理10：预操作——预先感受高中课程托马斯·杰弗逊科技高中的的另一大特色就是每一位学生都有研究项目，最后一年都必须提供研究成果。学校积极倡导推动人类进步的科学研究，每学年学校邀请科学家来校演讲，为学生作报告，激发学生为人类的科学事业而奋斗。学生在4年高中生活中，其科学课题研究是有系统设计的，9年级学生刚开始进入高中，先感受一下高中课程，同时要考虑自己的兴趣，思考自己的课题方向，全面规划设计自己的课程，把学校每个学年的学习和暑假学校都纳入到学时之中。如对化学有兴趣，在各个年级选修什么，暑假学校学什么，把中学、大学的课程全部考虑进去，由广到细，由浅入深，最后第4年，12年级学生必须选择科技项目的研究课题来研究。科研项目与课程紧密相连，先有学生的兴趣，学校再设计相关课程，比如有些学生对通过电脑读取人类大脑的脑电波产生很大兴趣，学校因此建立神经科学课程，建立神经科学实验室，不少课程是建立在学生课题的基础上。原理1：原理36：分割状态变化原理4：不对称原理7：嵌套原理5：组合原理10：预加反作用原理25：自服务原理29：气动与液压结构发明创造原理1：分割——提供独立的课程以适应不同学生的需求美国国家教育部对中学教学有总体教学大纲，但各州在执行时有相对的灵活性，从总的方面看，其特点是课程多、涉及面广。美国中学课程包括13个领域，开设130种课程:农业、商业/技术、选修课、历史/社会学、家政、工业技术、数学、体育、职业教育、科学、乡土教材课程、影视技术和表演艺术等。在中学四年中，学生可任意选择学习，只要修满学分就可毕业。文本摘自：与美国课堂零距离——带你认识真正的美国教育美国高中课程设置充分体现了其个性化素质教育的特点,所谓让优生”吃好”,中下等生”吃饱”,到高中毕业时,即将升入大学的学生已对大学课程有所体验,有所收获,而加入到就业队伍里的毕业生也通过对众多选修课的实践,了解到自己的能力,自己的爱好,兴趣所在,选修课为他们提供了基本的技能培训和基础的专业知识,对学生无论是完全就业还是边去社区大学学习都打下了很好的基础。美国几乎所有高中都设有至少三种毕业计划.美国的高中是四年制,从九年级到十二年级,每年4,5月份各高中的学生辅导员就会将高中毕业计划资料及厚厚的课程目录送到八年级学生手中,召开家长会,详细解释高中各学习计划,指导家长和学生做好高中四年的学习计划,填选九年级课程.发明创造原理1：分割——设置灵活的课程计划以支持学生选择课程文本摘自：与美国课堂零距离——带你认识真正的美国教育发明创造原理1：分割——提供独立的课程以适应不同学生的需求美国加州帕索尔高中，该校共有4个年级(9、10、11、12年级)，相当于我国的初三到高三的程度。学校也是采取基础课和选修课两种课型，并采用学分制。学生要想在该校获得高中毕业证书，必须得到220个学分。各科学分分配如下:基础课共160学分英语课40学分历史/社会学30学分数学30学分科学20学分汽车驾驶5学分健康课5学分体育20学分艺术10学分选修课共60学分以上只是在帕索尔高中毕业的最低要求。为鼓励学生争取更好的学习成绩，学校还采取各种措施让学生积极选择富有挑战性的课程，充分发挥学生聪明才智，为将来的工作、生活打下良好的基础。文本摘自：与美国课堂零距离——带你认识真正的美国教育原理1：分割原理36：状态变化原理4：不对称原理7：嵌套原理5：组合原理10：预加反作用原理25：自服务原理29：气动与液压结构发明创造原理36：状态变化原理29：气动与液压结构原理36：在物质状态变化过程中实现某种效应。青藏铁路通过“千年冻土”区，路基两旁各插有一排碗口粗细、高约2m的热管，热管在路基下还埋有5m深，热管有效地解决了“千年冻土问题”。热管是一根两端封闭的金属管，管内充有容易变成气体的液体，若管的上端处在温度较低的地方，管的下端处在温度较高的地方，下端由于受热里面的液体会变成蒸气，蒸气跑到温度低的上端时又会由于放热而还原为液体，此后，液体又会回到受热的下端，如此循环往复．热管就相当于一个天然“制冷机”。原理29：物体的固体零部件可用气体结构和液体结构代替。1）运动鞋的气垫，给脚部提供了很好的缓冲。2）车辆减速是由液压系统储存能量，车辆运行时放出能量。发明创造原理36：状态变化——为学生提供角色转换活动原理29：气动与液压结构——鼓励中学生学习大学课程对选择”杰出毕业计划”的学生除了必须完成所规定的学分外,在课程的难度上也有很高标准,对”杰出毕业计划”学生的总体要求是毕业时应达到大学低年级水平,对这些学生的考核评估也不局限于普通校内考试或州里的统考,而是必须通过多门由全美专业考试机构组织的大学先修课(AP)考试.我们学区要求”杰出毕业计划”的学生在完成学校开设的课程修满规定学分的基础上,还必须选择达到以下四个标准之一:一.通过四门大学先修课程考试(AP),及学分在3分以上(5分为最高分)二.通过一门大学先修课程考试,修完两门大学先修课程,学分在3分以上,而且完成一项由学校同意的为期一学期的研究课题(一般学生自行到社区或大学找医生,教授,工程师当指导老师).三.通过一门大学选修课程考试,修完两门大学选修课程,学分在3分以上,必须是全国大学预考(PSAT)的奖学金得主.四.通过一门大学选修课程考试,必须再选修一门大学程度的课程,在学校,社区大学和社区指定实习点成功完成学习,研究和研究实践,学分在3分以上.发明创造原理36：状态变化——为学生提供角色转换活动对选择”杰出毕业计划”的学生而言,高中四年是颇具挑战性的,他们大多尽可能多的选修大学先修课程,如果成功地通过先修课程考试,进入大学后可免修一些大学基础课.高中设置的大学先修课程或其他面向天才学生的课程在难度,深度上与一般普通课程不可相提并论.教课老师都必须持有天才教育资格证书,并定期参加所教AP课培训,老师在课堂上除采用大量的讨论,学生自发自导性研究模式外,往往还加以分专题的强化性训练和研究,不少学生会抱怨有做不完的作业,写不完的研究报告,没完没了的研究小课题.四年学习下来提高的不仅是单纯的文化课学习能力,更多的是对知识的探索,比较,研究,归纳演绎的能力,成功地完成”杰出毕业计划”的学生无疑都是美国各名牌大学所青睐的.文本摘自：与美国课堂零距离——带你认识真正的美国教育原理1：分割