□本报记者 池沙洲
在一个春光明媚的下午,被阳光揉碎了的梧桐叶影子洒在马路上。记者沿着长乐路走进了一座红砖老洋房。这种被称作“石库门”的建筑遍布上海的大街小巷,或隐或显,是这座城市的基因,刻录了中国近代史中的一段段记忆。
入口外墙上的一块大理石标牌昭示了这座老洋房的身份——震旦女子文理学院旧址,属于中国近代第一所私立大学——震旦大学的一部分,由匈牙利籍建筑师邬达克设计,于1926年建成。今天,它位于上海市向明中学卢湾校区内,两块较小的不锈钢牌标明了它的新身份——航天航空模型实验室、无人机智能飞行实验室。
“大家可以看到,地板和楼梯的石料被人的脚掌磨得都凹进去了。”向明中学教师李剑带记者一行进入这幢旧宅时,不无自豪地展示随处可见的百年印记。
古董、藏书、油画、字幅……与这些沉默的历史讲述者共处同一幢楼的,是满屋子大大小小的无人机和航空模型。久远与现代在此交汇,厚重与轻盈各擅胜场。
“我们这里的固定翼飞机和直升机品种是上海最齐全的。”又是一种自豪感溢于言表,高二学生唐嘉杰搬出厚厚的一本工程笔记。每参加一次比赛,就会增加一本这样的笔记。那些日子,整个团队沉浸在一项艰巨工程的挑战中,从比赛规则、成员分工,到环境预估、动力学计算,直到测试记录、经验总结。一幅幅手绘的设计图,彰显着每一个细节背后,学生们的一丝不苟和精诚协作。
一阵忽快忽慢的嗡嗡声从窗外传来,循声望去,塑胶运动场上,几个学生用笔记本电脑操控着一群白色的无人机,它们不断变换着坐标、高度和阵形;同时,一架红色的螺旋桨航模在手柄的操作下起飞、盘旋、翻滚、降落……
近10年来,向明学子高超的工程实践能力为学校赢得无数奖杯和奖牌。
在逸夫楼二楼的VEX实验室,紧张激烈的机器人对抗赛(VEX Robotics Competition)开场了。VEX工程机器人用规定的结构部件(C型钢、角钢、导轨等)、运动部件(齿轮、滑轮等)和电子部件(电机、电池、传感器等)自主拼装而成,并以编程语言使之运行。
两队学生在用塑料板围起的正方形“角斗场”内,展开了一场机器人抛“粽子”和捡“粽子”比赛。每一回合,由一队向场内抛射5个粽子模样的绿色球体,双方在规定时间内用机器人争抢,将尽量多的“粽子”揽入自家区域。一时间,呐喊声、传令声、马达声、碰撞声响彻教室。最后,裁判宣布,红队以微弱优势获胜。
综观赛事,想要斩获高分,对拼装机器人的运行平稳性、动作爆发性、受击打后的恢复性,以及队友之间合作的流畅性都有着极高的要求。负责教师沈骞介绍,机器人社团多次出征,拿过市域到国际各级赛事的冠军。可以说是:所向披靡,“粽”横天下。
登上三楼,氛围由动转静。在物理学术实验室,几个学生在各自的工位上潜心钻研,看到我们来了,非常有礼貌地站起身,自信而大方地介绍自己的研究成果。
他们都是向明中学的青年才俊,瞄准的是IYPT,即国际青年物理学家锦标赛(International Young Physicists’ Tournament)。该赛事面向高中学生,通过解决实际物理问题,展示物理探究能力和学术辩论技巧。
高一学生褚家铭向记者展示了他的装置:一个盛着清水的泡沫盒,上方正对着一台电机,电机前端固定着一段用塑料吸管折成的等边三角形。随着电机开动,三角形高速旋转,搅得水花四溅。
这把记者看得一头雾水。褚家铭指着电脑屏幕解释,他在不同位置用高速摄像机拍摄了水滴喷溅的轨迹,计算了水滴的初速度、线速度、角速度、转动惯量等一系列数值,最后总结出一套复杂的公式。“这只是一个阶段性的、简单的成果,还没有形成论文。”
当记者问及这个研究对生产和生活实践有什么帮助时,褚家铭给出了令人信服的答案:“很多城市的公共草坪、农业生产的大棚都需要用到喷水装置,如果不考虑装置的使用效率,就会产生很多能量损耗。我建立的这个模型就是为了节约劳动成本。”
看到记者露出恍然大悟的表情,褚家铭信誓旦旦地说:“我相信我们绝对可以夺得冠军。”
记者注意到,逸夫楼的指路索引牌很不寻常:除了常见的报告厅、会议室、电教室等名称,大批专用教室的名称带有显著的“向明特色”,如创意设计实验室、现代物理实验室、现代生化实验室、机器人实验室、纳米技术实验室、数码影像实验室……
而在裙楼、地下室、古建筑内,还潜藏着AI驾驶实验室、水生微藻实验室、3D虚拟实验室……科技填满了学校的物理空间,渗透了学生的业余时间,浸入了每一个师生的血液中。
在一座被称为“小洋楼”的两层砖房前,矗立着学校创始人马相伯的铜像。
早在晚清学制改革之前的1902年,马相伯就提倡教学民主、学生自治。为对抗当时一些学校的专制主义,他倾尽钱财,毁家办学,先后创办了震旦学院(震旦大学前身)和复旦公学(复旦大学前身)。淞沪会战期间,马相伯以90多岁高龄寸积铢累,完成了筹措10万银圆捐助抗战的壮举。
马相伯铜像的旁边是“创新长廊”,此处也是创新实验室建设总负责人李剑引以为傲的时光长廊,它以实物陈列的形式,回溯上世纪以“小发明、小制作”为科学教育主题的那个时代:无线充电万能轮椅车、烘衣机废气热能回收器、伸展式窗外逃生管道、加热的同时能充电的锅……有的装置已然锈迹斑斑,有的设计令人有些哑然,有的作品充满了年代土味……而李剑却说:“学生需要思考一个问题,就是当人类文明突然崩塌,现有的科技无法维持运行的时候,我们怎样从零和一开始构筑数字世界?同时,怎样用我们的双手,从刀耕火种一点一点走出蛮荒,重建科学体系。因此,无论是物理、化学,还是生物、技术,科学教育都是在培养学生在大自然中生存的能力。”