莱梅尔森-MIT:如何通过InvenTeams项目激发学生的创新精神?

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在科技飞速发展的时代,创新教育的重要性日益凸显。美国麻省理工学院(MIT)的莱梅尔森-MIT项目,正是这一理念的卓越实践者。该项目通过挑战全美各地的学生团队,鼓励他们深入社区,发现并解决现实问题,最终在麻省理工学院展示他们的创新成果,为培养未来的创新领袖奠定了坚实基础。

莱梅尔森-MIT项目:创新的摇篮

自2004年启动以来,莱梅尔森-MIT项目一直致力于激发年轻人对科学、技术、工程和数学(STEM)领域的兴趣。该项目不仅提供资金支持,还为学生提供导师指导、技术咨询等全方位的支持,帮助他们将创意转化为现实。通过这种方式,莱梅尔森-MIT项目不仅培养了学生的创新能力,还提高了他们的自信心和对STEM领域的兴趣。

2023年,加利斯托加初高中(Calistoga Junior/Senior High School)的学生参与了莱梅尔森-MIT项目,他们将目光投向了社区中消防员和农业工人面临的难题——如何在炎热的工作环境中保持凉爽。在接下来的12个月里,学生们深入了解问题,开发原型冷却系统,并为他们的发明申请了专利。他们在MIT的Eurekafest活动中展示了他们的解决方案,并受邀到加州州议会分享他们的工作。此外,他们还入围了SXSW创新奖的学生决赛。

InvenTeams Grant Initiative:点燃创新之火

InvenTeams Grant Initiative是莱梅尔森-MIT项目的核心组成部分,它为高中生提供了一个课外发明平台。学生们自由选择问题,自主设计解决方案,并获得7500美元的资助,以及导师的指导和技术支持。这个项目不仅激发了学生的创造力,还培养了他们的团队合作精神和解决问题的能力。

自项目启动以来,InvenTeams已经获得了19项美国专利。更重要的是,许多团队在项目结束后继续致力于完善他们的发明。参与InvenTeams项目的学生普遍表示,他们的自信心和对STEM学科的兴趣显著提高,甚至改变了他们的人生轨迹。

加利斯托加高中的老师Heather Brooks表示:“在传统的学校环境中,学生们往往没有机会展示自己的能力。我被学生们的力量和创造力所震撼。”

赋予学生发明家的身份

莱梅尔森奖项目最初设立于2004年,每年向一位杰出发明家颁发50万美元的奖金,并向来自麻省理工学院的发明团队颁发较小额度的奖金。2006年,根据美国国家科学基金会关于如何培养和支持发明家的报告,该项目开始向全美各地的高中生团队提供小额资助。

莱梅尔森-MIT执行主任Stephanie Couch表示:“杰罗姆·莱梅尔森希望激励年轻人成为发明家,并深信美国的力量和创新是由发明驱动的。他希望年轻人能够像崇拜摇滚明星和足球运动员一样崇拜发明家。”

Couch在九年前加入MIT时,她的研究表明,向年轻学生提供小额资助是提高学生对STEM学科兴趣的最有效途径。

每年,InvenTeams项目都会收到来自全国各地学生团队的50到80份申请。经过筛选,20到30个团队将获得Excite奖。这些团队需要提交一份详细的申请,描述他们正在解决的问题,进行专利研究,并分享他们解决方案的初步想法。他们还需要概述社区参与计划、预算分配和额外的背景研究。

由各领域专家组成的评审团会选出最终入围者,这些团队需要在一年中每月提交进展报告。团队还需要定期与他们为其发明解决方案的社区成员会面。

莱梅尔森-MIT项目临时发明教育经理Edwin Marrero表示:“我们将发明视为一种同理心的实践。当你进行发明时,你是在为某人发明——我们喜欢说你是在与某人一起发明。学生们学会沟通并在社区中工作。这是一项在人生早期学习的好技能。”

在MIT举行的Eurekafest是InvenTeams项目的最终展示活动,每年六月举行。学生们在MIT的Stata中心进行公开展示,展示他们的发明。在展示前的几天里,学生们住在MIT宿舍里,并参加一系列交流活动。

Couch表示:“展示是我最喜欢的部分,因为人们会向学生们提出各种问题,而他们对问题的理解深度,以及他们所展现的自信,是你从未在高中生身上见过的。”

今年的团队展示了检测饮用水污染、帮助视障人士交流、处理地下水用于农业等多种创新方案。入围决赛的团队来自德克萨斯州的拉伯克、新泽西州的爱迪生、西弗吉尼亚州的硝基,以及马萨诸塞州剑桥——这是该项目历史上第一次有来自MIT所在地的团队入围。来自剑桥的团队发明了一种用于赛艇队划船者的通讯设备,以便他们能够听到教练的指导。他们为他们的发明申请了专利。

Couch表示:“我们的研究表明,这个为期一年的项目确实改变了学生对自己的看法、他们的能力以及他们接下来要做的事情。此外,通过让他们选择他们想要解决的问题以及他们想要为谁解决问题,我们正在赋予他们能动性,并挖掘他们内在的动力——找到人生的意义和目标。在学校里,你有多少次可以找到一个问题,而不是被告知要解决哪个问题?”

推广发明教育

InvenTeams项目对学生的影响有很多故事。2016年,一个自闭症学生团队开发了一种跑步机设备和应用程序,用于检测奶牛场的跛足情况——这是一种发现动物受伤或疾病的方法。学生们为该设备申请了专利,该设备的成本远低于市场上其他解决方案。

2018年,来自加利福尼亚州Garey高中的一个团队开发了一种传感器设备,以帮助监测糖尿病患者的足部健康并预防截肢。

该学区前科学部门主管Antonio Gamboa表示:“我们的学校是学术表现最差的学校之一,99%的学生是低收入家庭。在获得莱梅尔森-MIT InvenTeams资助之前,学区管理人员表示他们没有资金支持科学。一旦他们看到这些学生能做什么,情况就发生了转变——不仅在我们的学校,而且在整个学区。”

InvenTeams项目非常成功,以至于莱梅尔森-MIT项目创建了一个名为Partners in Invention Education的会员计划,以帮助更多学校采用发明教育。该课程从幼儿园一直延伸到大学的头两年。

Marrero表示:“作为纽约市公立学校的一名中学数学教师,我注意到孩子们在很小的时候就开始对这些STEM科目失去兴趣。我认为一个很大的原因是,这些科目的教学方式对他们来说没有意义。课程中往往没有现实世界的应用。莱梅尔森-MIT的发明教育使STEM科目与孩子们息息相关。他们是学习的驱动者。他们可能会发现他们需要数学或科学技能来解决他们正在解决的问题,这会产生不同程度的动力。”

Four students behind a table explain their project.

Five students stand on stage next to the SXSW 25 podium.

Six students and a teacher pose at EurekaFest.