诺美学术科创课程究竟有多硬核?且看藤校学长Horacio老师带来超酷学生作品

2022-06-10

上海诺美学校4.0课程体系

 

为培养具备21世纪全球胜任核心素养的未来人才,上海诺美学校4.0课程体系建设基于“中方人文与社会“、”西方人文与社会“、”STEM“、”艺术与体育”四大模块,提供包括预科衔接课程、美高+AP和英国IGCSE+A- LEVEL课程;在此基础上另设学术科创、艺术、音乐、体育四大特色课程,实施个性化培养。

 

不仅如此,上海诺美学校还提供丰富的超越传统课堂的综合素养课程及活动:50+国际竞赛,50+领导力课程,以及50+素质拓展;以活动项目作为学生综合素质培养的学习空间,以学生会组织作为团队学习的发展平台,为学生提供充分展现自我的各类舞台,锻炼学生的创新思维、领袖气质与团队合作,从而实现全球胜任力发展。

 

此外,针对学有余力的学生,上海诺美学校更设置了“后高中课程”,学生们将能有机会与世界范围顶尖院校的教授们共同探讨,提前探索大学级别难度专业课程。

 

 

那么,今天诺美四大特色课程中最核心的学术科创特色课程的主要导师Horacio老师,将与大家来谈谈在近期线上课堂,学生们所学习的3D建模和编程主题课程内容及项目成果展示。

 

 

HORACIO FERRáNDIZ SOLíS

  • 上海诺美学校 科学教师

  • 布朗大学机械工程专业

  • 曾任布朗大学面试官

  • 正面管教教师认证

  • 瑜伽、正念(冥想)教师认证

 

01 

藤校学长Horacio老师

谈诺美学术科创特色课程 

 

上海诺美学校的科学课程总体而言是非常有特色的,相比传统的科学课堂,我们的学术科创课程旨在帮助学生将扎实的科学理论基础与实践、体验活动更好地作结合,让学生不仅学习科学知识点,而且能亲自动手实验进行研究式学习。

 

我们在学校勤学楼5楼专门建立了火星实验室,这背后一大主要考量因素就是我们将传统的科学拓展成为STEM跨学科教学模式,为学生提供覆盖更加全面的跨学科知识及进阶科创课程学习。我认为,这点并不是每一个学校都能实现的,大多数学校目前都还偏向于相对传统的强调知识点记忆的教学模式。

 

 

我们希望通过打造旨在培养能够具备21世纪胜任力的全球化人才的特色科创课程,让学生能在诺美科创特色课堂上学习到的内容包括:3D设计、3D打印、编程、机器人、神经科学、生物技术和基因工程等。同时,学生们也都有机会将他们课程所学到的知识应用到自己的实践项目之中。

 

可能有家长会产生疑问,课程设置强调学生的动手实践,那么基础理论知识方面呢?其实,我们要求只有当学生有了相对扎实的科学学科基础后,才可以选择后续进阶级别的课程。这就是为什么我们提供了大量的科学方面AP课程,例如:AP物理1、AP物理2、AP物理C、AP生物、AP化学、AP CS,以及所有A-Level的科学课程。在这些基础之上,我们设置了很多相对新兴的科学技术领域课程内容,希望我们的学生在高中阶段就开始关注世界范围的新技术和新思想的教育,从而,让我们的学生在未来社会能够更加具有竞争力,也让他们的未来有更多可能性。

 

概括来说,我认为,正是理论与实践的有机结合,以及对前瞻的科学技术领域学习内容的引入,让诺美学校走在创新科学教学的前端,也使我们的学生能更加与时俱进,具备21世纪人才所需要的必备的重要技能,比如,编程、设计和科学研究

 

 

 

02 

诺美学术科创特色的

器人编程课程

 

本学期,我们为学术科创方向的10年级学生,新增提供了这门机器人入门课程。学生可以在暑假期间,进行进阶的机器人课程学习。本课程的目标是帮助我们的学生们能够为VEX机器人世界锦标赛做好充分的准备。VEX锦标赛是被美国常春藤院校、世界百强大学认可的世界型学生机器人竞争赛事,它由美国国家航空航天局(NASA)、美国EMC公司、亚洲机器人联盟、德州仪器、诺斯罗普格鲁曼公司等共同发起,也是世界上难度最大、参与人数最多的机器人专业联赛。VEX机器人世界锦标赛每年吸引着全球40多个国家,数百万青少年参与选拔,于2016年被载入《吉尼斯世界记录大全》。通过参加此比赛,不仅可以让我们学生在大学招生官面前充分展示自己在基础学科学习之外的编程能力,更可以展示他们的批判性思维和解决问题的能力。

 

毫无疑问,对于高中学生而言,首先需要掌握物理、化学和生物的学科基础知识,但未来我们的很多研究将会在机器人、人工智能、传感器、自动车辆、基因工程、太空探索等方面,所以我们的学生需要在高中开始,了解参与这些前瞻的科技背后所需的学术知识。

 

我们这学期的这门机器人课程是一门入门课程,帮助学生建立必要的背景知识,特别是在编程方面,以便后续学习更进阶难度课程,其要求和难度将与AP课程一样高。并且,最终学生的学习成果将通过在年底的VEX机器人世界锦标赛中得以呈现。

 

现在,大多数学生都可以参加AP课程、A-Level课程、IB课程,以满足世界范围顶尖大学的申请要求,但是,这些还是不足以帮助学生从中脱颖而出。当顶尖大学的招生官能够在我们学生的成绩单上发现,相比其他同龄人,他们已经在这些前瞻的科创领域的学习都能拥有一定成果时,这对于我们的学生大学申请将会是一个比较大的优势。

 

 

 

03 

近期线上学习主题:

Arduino编程+三维建模

 

疫情阶段我们继续进行线上课程,继Python编程课后,我们为学生提供了两个并行课的方向选择,分别是Arduino创客编程和3D建模设计,这也是考虑为后期的进阶课程学习和参加VEX大赛打下基础。

 

Arduino编程

在学习了Python代码编程后,我们逐步转向硬件编程的过渡课程。通过学习Arduino,初步掌握Arduino单片机及其开发环境的基本编程技能与使用方法,通过循序渐进的理论学习和实验,逐步使学生学会独立自主开发Arduino机器人,为以后的人工智能创客项目、VEX比赛、太空种植舱等各类创客项目打好基础。

 

三维建模

让同学提早能够接触到参数化工程CAD类软件,在学习过程中,培养对作品的实用性考虑与模型细节刻画,学会通过三维场景的方式来直观表达展示出自己的设计与想法。不仅可以提高建模应用技能,同时也重点培养同学们的工程思维素养。我们主要让同学完成一些与航空航天探索相关主题的三维建模作品,同时也包含对于相关资料的查询整理与建模思路叙述。

 

 

04 

学生成果展示
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G10 Hanson Han

 

其实我在上课之前就有了2年多的编程基础,也对基础编程的五种语言都有一定的了解,但是课程中提到的c语言也是最近才刚刚接触的。我本来就对编程非常感兴趣,未来也想走计算机科学专业方向,所以我平时也非常注重数学及计算机方面的学习,尤其是编程相关的内容。我这次想跟大家分享的作品是“井字棋”游戏,当时想做这个的原因就是觉得最好能做一个有意思的,能和别人一起分享的东西。这个作品中,下方九个灯泡代表格子,如果被占领就会亮起;左边四个按键是代表上下左右四个方向,玩家可以通过四个按键来控制落子的位置,右边的按键是确认按键。这个游戏还可以切换两个玩家进行切换。下一个阶段,我可能要进一步学习编程课程,我希望能通过我自己的努力,设计并制作一个我们日常学习都能用上的工具型软件,然后参加USACO计算机奥赛。

 

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G10 Liam Xu 

 

Arduino编程课程上我们学习基础编程,主要是学习编程C语言。我这里展示的作品是最后一个project,作品呈现的是一个更改Led灯泡颜色的装置,通过按钮调整红、绿、蓝(RGB)三个灯泡亮度数值调节,最后一个灯泡显示的是三个颜色通道叠加发出的光。我在这里特意装了一个显示屏,用于显示红、绿、蓝(RGB)的具体数值。这个作品最大的难点还显示屏的放置,因为这个内容我们课程还没有涉及,所以对我来说略微有一些难度,我也通过自己网上查资料与老师进行交流最终把这个显示屏增加到我的作品之上,而且我也认为这个是我作品的点睛之笔。我未来想走商科路线,在商科学习中对数据处理能力也有一定的要求,所以我觉得在高中阶段学习编程,也对我后续的商科学习帮助很大。

 

 
G10 Eric Ai

 

我以前学过脑机交互相关课程,觉得和硬件编程内容相似,所以我觉得3D建模课程正好能让我尝试一些不太一样的东西。对我来说,这个课程最重要的是考验我们的空间想象能力和专注度,每当我创建一个新的模型时,需要把熟悉的2d思维转换成3d思维,这在一开始对我来说还比较有挑战。最直观的体现就是,每次建模的时候几个模型需要反复观察各个角度进行对齐。还好这个困难在初期阶段就被克服了,我不仅更好地掌握了这项技能,也对我的空间想象能力有了一定的提高。另外,在课程中我也非常享受把系统中提供的模型如立方体,球体打磨成自己想要的样子,这让我觉得非常有成就感,也非常有趣。目前学习阶段,我们的课程更偏向于参考设计进行还原。我希望通过后续深入的学习,能够早日自己独立地设计模型,然后利用3d打印机制作属于自己的模型.。

 
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G10 Sven Shen 

 

我其实挺喜欢艺术的,当时就觉得3D建模还挺适合我的,可以把我在艺术方面的一些想法用3D建模的形式展现出来。我们上课的时候制作过火箭、火星车、基地等3D建模。比如说基地建模,课堂上老师会教我们如何操作软件,然后会告诉我们基地设计的一些必要部分,比如说基地中需要有实验室、卧室、发电站、仓库等。但是,我们仍然可以大胆发挥自己的想象进行设计,在这过程中也需要结合一些艺术创意。对我来说,最大的困难可能就是一开始不太适应3D的模式。我觉得在高中阶段就要多多尝试自己喜欢的感兴趣,这是一个非常好的机会给了我跨学科学习的机会。

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NAIS has a very special and unique science curriculum that aims to combine a solid theoretical background in science with hands-on, experiential activities that allow students not only to know about science but to do science as well. With our partnership with Mars Cells Labs we are trying to expand our science curriculum into a STEM program that will set our school apart by offering a comprehensive range of science and technology courses. While most schools are still offering an old-fashioned science curriculum based on rote-memorization of scientific laws and equations in Physics, Chemistry and Biology, we have a modern 21st century science curriculum where students also learn and practice 3D design, 3D printing, programming, robotics, neuroscience, biotechnology and genetic engineering among other things, and get to apply what they learn in real-life projects. That does not mean we forget about theoretical knowledge, students must acquire a thorough understanding of science and that is why we offer a myriad of rigorous AP courses, including AP Physics 1, 2 and C, AP Biology, AP Chemistry and AP CS as well as all A-Level science courses. However, there are many other fields in science and technology that are relatively new nowadays. If we want our students to be competitive in the future they need to be educated in the new technologies and ideas that the world is focusing on and that will offer a lot of career options in the next decades. Students must be literate in programming, design and scientific research just as they need to be literate in mathematics or writing. It is the integration of theory and practice as well as the introduction of new disciplines and areas of study that put NAIS at the forefront of innovative science pedagogy. In this introductory robotics class in particular students learned basic programming first. Because of online teaching, students had to wait to start programming VEX robots, which they will do when they come back to school. In the meantime, they were also introduced to Arduino microcontrollers and 3D design, which will also be available as courses next year.
 
This semester we offered this new introductory robotics class to grade 10 students in the STEM track. These students will have an option to continue their learning in a summer camp and in more specialized and advanced robotics courses next year.
Our goal is to prepare students for VEX competitions and eventually form a school team by training students from different grades. The nice thing about the VEX Robotics program is that it has competitions for different age groups and levels, which makes it easier for teachers and schools to plan a progressive curriculum, having subsequent stages through which students can build their understanding starting in middle school.
 
These robotics courses, as well as other courses we will offer next year like 3D design, biotechnology or neuroscience, will enhance and expand our science curriculum making it relevant for the 21st century. There is no doubt students need to know the basics of Physics, Chemistry and Biology, but a lot of future research is going to be in robotics, artificial intelligence, sensors, automated vehicles, genetic engineering, space exploration and so on, so students need to start acquiring the necessary background to participate in the development of these new technologies in middle school and high school.
 
The course we offered this semester was an introductory course for students to build the necessary background, especially in programming, to start learning more advanced robotics. Next year, students will take a robotics course that will be as demanding as an AP course. Students learning will be measured by their performance in VEX competitions at the end of the year.
 
Nowadays, most students in the world can take AP courses, A-Levels, IB or other advanced programs, so even though they might be used by universities to set cut-off requirements, they do not help students stand out. Universities are indeed eager to find students with a background in these new fields that not so many schools are offering yet, so having these courses in their transcript already shows students are more prepared than the rest.
In addition, participating in VEX robotics competition for example, which is globally recognized, can serve as credentials for students to show not only their programming skills, but also their critical thinking skills and problem-solving skills.