發(fā)射衛(wèi)星的少年是如何培養(yǎng)的

北京市八一學(xué)校科技節(jié)火箭比賽

2017年12月28日11時(shí)23分，我國首顆中學(xué)生科普小衛(wèi)星——“八一·少年行”在太原成功發(fā)射。北京市八一學(xué)校的同學(xué)們?nèi)虆⑴c了衛(wèi)星的設(shè)計(jì)與研制過程，并主導(dǎo)完成了衛(wèi)星的載荷設(shè)計(jì)，在軌期間圓滿完成了對地拍照、傳輸音頻文件和無線電通聯(lián)等任務(wù)。這顆衛(wèi)星的發(fā)射是學(xué)?？萍冀逃囊粋€(gè)里程碑，更是實(shí)踐全新科技教育改革的一個(gè)新的起點(diǎn)。

八一學(xué)校是聶榮臻元帥創(chuàng)辦的學(xué)校，是北京市示范性高中，集小學(xué)、初中、高中、國際部于一體。建校70多年來，學(xué)校始終不忘“科技強(qiáng)軍”的使命，奠定了以科技教育著稱的辦學(xué)特色。學(xué)校位于北京市中關(guān)村核心區(qū)，擁有航天實(shí)驗(yàn)室、衛(wèi)星測控地面站、專業(yè)通用技術(shù)教室、開放式圖書館、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室、虛擬演播室、3D網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室、STEM展示館和國際多元素質(zhì)教育館等先進(jìn)的硬件設(shè)施。八一學(xué)?？萍冀逃闹笇?dǎo)思想是：“以普及促提高，并將學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)融入學(xué)校教育教學(xué)之中”。作為北京市金鵬科技團(tuán)成員和北京市科技教育示范學(xué)校，開展科技教育，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，多年被列入學(xué)校的整體辦學(xué)目標(biāo)之中。

以科技教育立校，開展普及性科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)

近年來，隨著教育課程改革的不斷深入，特別是《國家全民科學(xué)素質(zhì)行動(dòng)計(jì)劃綱要實(shí)施方案》的提出，學(xué)校的科技教育也逐漸從科技活動(dòng)、課堂滲透提升為有目標(biāo)、有推進(jìn)策略、有機(jī)制保障、有評價(jià)體系、關(guān)注核心素養(yǎng)培養(yǎng)的課程體系。在課程建設(shè)中，特別強(qiáng)調(diào)在初中增強(qiáng)中學(xué)數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)和生物等學(xué)科教學(xué)的橫向配合；在高中重點(diǎn)開展多種科學(xué)創(chuàng)新與技術(shù)實(shí)踐的跨學(xué)科探究活動(dòng)。學(xué)校還特別引入航天科技教育項(xiàng)目，通過衛(wèi)星研制等真實(shí)項(xiàng)目帶領(lǐng)學(xué)生參與科研的全過程，全方位體驗(yàn)航天科研，了解航天科技。

多年來，八一學(xué)校堅(jiān)持開展豐富多彩的普及性科技活動(dòng)，旨在基礎(chǔ)素養(yǎng)與認(rèn)知技能在活動(dòng)中落地。紙箱車是學(xué)校堅(jiān)持了十多年的一項(xiàng)比較有代表性的科技活動(dòng)，學(xué)生利用紙板來完成一輛可以載人前進(jìn)的小車?；顒?dòng)深受學(xué)生喜愛，制作過程投入，賽場競爭激烈。從任務(wù)的拆解和分工，包括詳細(xì)的總體的規(guī)劃、時(shí)間如何分配，人員如何分配，場地在哪兒，資源如何解決等一系列問題都在這項(xiàng)任務(wù)中需要學(xué)生通過合作解決。

在接下來的方案設(shè)計(jì)中，學(xué)生利用工程思維不斷提出方案，分析優(yōu)缺點(diǎn)，對設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)迭代。這是一個(gè)真實(shí)情境下的任務(wù)，過程中離不開學(xué)科知識的建構(gòu)，包括物理的受力分析、數(shù)學(xué)計(jì)算與建模、技術(shù)學(xué)科中材料、結(jié)構(gòu)及草圖設(shè)計(jì)等相應(yīng)知識的學(xué)習(xí)與應(yīng)用。在活動(dòng)中，學(xué)生有很多自主行為的發(fā)生：目標(biāo)計(jì)劃與設(shè)定、自我評價(jià)、組織和轉(zhuǎn)化、信息搜索、堅(jiān)持記筆記和自我監(jiān)控、環(huán)境結(jié)構(gòu)、練習(xí)和記憶、求助、回顧記錄等。知識由瑣碎的知識點(diǎn)提升到了概念及策略，并遷移應(yīng)用到具體場景中；學(xué)生的認(rèn)知水平從識記到更高階的發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，再到創(chuàng)造以及批判性思維，并且使用到了元認(rèn)知策略。這些自主學(xué)習(xí)能力的表現(xiàn)性結(jié)果，有效連接了學(xué)習(xí)結(jié)果與核心素養(yǎng)。

在2018年第十八屆中國青少年機(jī)器人競賽中，學(xué)校獲得VEX機(jī)器人工程挑戰(zhàn)賽高中組冠軍，這也是北京代表隊(duì)10年來的最好成績，賽事結(jié)束后，八一師生接受媒體采訪，并受北京市科協(xié)邀請做賽事感受分享。在該項(xiàng)賽事的全球賽中，八一學(xué)生代表隊(duì)也多次獲得金獎(jiǎng)。除了在傳統(tǒng)模型項(xiàng)目中保持突出的競賽成績外，學(xué)校還組織并開展了VR模型飛行等新的項(xiàng)目，在全國賽中取得佳績。

類似的活動(dòng)還有很多，投石機(jī)、木橋梁承重、雞蛋撞地球、水火箭……多年來面向全體學(xué)生的科技活動(dòng)通過有效的設(shè)計(jì)，提升了學(xué)生的整體科技素養(yǎng)。

STEM教育，為不同需求的學(xué)生提供多重選擇

八一學(xué)校在每周六上午半天，面向全體高一學(xué)生開設(shè)了不同方向和領(lǐng)域的跨學(xué)科項(xiàng)目式課程。STEM教育是跨學(xué)科的，有真實(shí)問題和情境的，這類課程的開設(shè)應(yīng)對了學(xué)習(xí)方式的變革、應(yīng)對了學(xué)生學(xué)習(xí)力的培養(yǎng)、應(yīng)對了學(xué)生各種體驗(yàn)及實(shí)踐養(yǎng)成能力的需求。項(xiàng)目是課程的核心，目標(biāo)是希望學(xué)生能夠擁有成為終身學(xué)習(xí)者的內(nèi)在動(dòng)力，能夠具有真實(shí)問題的解決策略，并且能夠具有迎接未來挑戰(zhàn)的堅(jiān)韌品質(zhì)。課程開發(fā)基本上分為三類，一類基于學(xué)科的不良結(jié)構(gòu)的任務(wù)或問題，一類是基于真實(shí)工程實(shí)踐的項(xiàng)目開發(fā)，一類是基于競賽主題的項(xiàng)目開發(fā)。

在基于學(xué)科的項(xiàng)目式課程開發(fā)中，老師根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展，根據(jù)知識的邏輯順序，將不良結(jié)構(gòu)的實(shí)際問題拆解為學(xué)科中結(jié)構(gòu)良好的問題，將利用學(xué)科手段和方法解決好的問題結(jié)果回應(yīng)到真實(shí)的生活當(dāng)中去，生物、化學(xué)、物理等多個(gè)項(xiàng)目式課程基于此開展，并且取得了良好的效果。

在基于實(shí)際工程實(shí)踐的一些項(xiàng)目的課程開發(fā)中，把衛(wèi)星研制工程的實(shí)踐活動(dòng)逐步分解成了13個(gè)教學(xué)模塊，開展了衛(wèi)星研制、載荷設(shè)計(jì)和衛(wèi)星應(yīng)用等不同的項(xiàng)目式課程。該課程群的設(shè)計(jì)與開發(fā)獲得了北京市基礎(chǔ)教育教學(xué)成果獎(jiǎng)。

在基于競賽主題的項(xiàng)目開發(fā)中，RWDC （Real World Design Challenge）是面向全球高中生的航空航天設(shè)計(jì)比賽項(xiàng)目。2018年競賽主題為“可精準(zhǔn)噴灑農(nóng)藥的無人機(jī)設(shè)計(jì)”。針對指定面積的玉米地中隨機(jī)出現(xiàn)的病蟲害，進(jìn)行精準(zhǔn)噴藥，并為該系統(tǒng)的商業(yè)運(yùn)作制訂商業(yè)計(jì)劃?；谶@樣一個(gè)項(xiàng)目，學(xué)校把它設(shè)計(jì)為一個(gè)項(xiàng)目式的課程，在這個(gè)問題的解決當(dāng)中，每一個(gè)學(xué)生都有角色的分工，項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程中會(huì)涉及多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的知識的學(xué)習(xí)，包括農(nóng)業(yè)植?；A(chǔ)知識、航空基本知識、飛機(jī)設(shè)計(jì)概論、軟件學(xué)習(xí)和方案設(shè)計(jì)等。學(xué)校連續(xù)兩年組隊(duì)參加了該項(xiàng)賽事，在國際挑戰(zhàn)的賽場上，同學(xué)們以專業(yè)的設(shè)計(jì)方案、完美的展示呈現(xiàn)獲得了全球第二名及中國區(qū)總冠軍。

在所有的項(xiàng)目式的課程設(shè)計(jì)中，學(xué)校都有意地讓學(xué)生關(guān)注核心知識、關(guān)注挑戰(zhàn)性問題、引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的高階的認(rèn)知、進(jìn)行探索技術(shù)性實(shí)踐并產(chǎn)生個(gè)性化表達(dá)，最終落實(shí)到核心素養(yǎng)的培養(yǎng)上。

航天特色項(xiàng)目肩負(fù)輻射引領(lǐng)使命

我國首顆中學(xué)生科普小衛(wèi)星的成功發(fā)射，在中小學(xué)生中普及了航天知識，帶動(dòng)更多中小學(xué)生參與到航天事業(yè)中。八一學(xué)校與中國航天科技國際交流中心聯(lián)合開發(fā)了航天科學(xué)素質(zhì)教育系列課程，目前學(xué)校已成為全國一流的航天科學(xué)教育特色校及示范基地。

此項(xiàng)目引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注，衛(wèi)星發(fā)射前，同學(xué)們給習(xí)近平總書記寫信匯報(bào)了研制工作并報(bào)告了發(fā)射時(shí)間，習(xí)近平總書記第一時(shí)間給孩子們回信，希望同學(xué)們保持對知識的渴望、保持對探索的興趣，培育科學(xué)精神，刻苦學(xué)習(xí)，努力實(shí)踐，帶動(dòng)更多青少年講科學(xué)、愛科學(xué)、學(xué)科學(xué)、用科學(xué)，努力成長為祖國棟梁之材，將來更好為實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國夢貢獻(xiàn)力量?？倳浀囊笄袊谕袨閷W(xué)校發(fā)揮航天科技教育的輻射作用提出了更高的要求。

衛(wèi)星發(fā)射成功后，學(xué)校又相繼開展了北斗導(dǎo)航應(yīng)用和衛(wèi)星測控與應(yīng)用等衛(wèi)星相關(guān)的實(shí)踐課程，其中學(xué)生設(shè)計(jì)的太空微重力下果蠅睡眠與活動(dòng)規(guī)律研究的太空生物實(shí)驗(yàn)艙即將搭載探空火箭進(jìn)行驗(yàn)證。

作為發(fā)起單位，八一學(xué)校在航天專家?guī)ьI(lǐng)下，組織了多次天地協(xié)同的科普教育活動(dòng)，已有近500所學(xué)校加入航天科技教育聯(lián)盟，開展了多項(xiàng)衛(wèi)星及航天相關(guān)課程開發(fā)、交流、學(xué)習(xí)和應(yīng)用等實(shí)踐活動(dòng)，八一02、03星等研制工程也已在河北、山西等地學(xué)校陸續(xù)開展。

八一將通過我國首顆中學(xué)生科普衛(wèi)星的發(fā)射與應(yīng)用，創(chuàng)造性地把航天高科技人才、技術(shù)、精神和文化等資源與學(xué)?？茖W(xué)素質(zhì)教育對接，旨在培養(yǎng)更多高科技人才。八一學(xué)校的科技教育歷經(jīng)了多年的實(shí)踐，總結(jié)并提煉出了自己的特色，新時(shí)代，學(xué)校還將繼續(xù)探索，為國家培養(yǎng)更多創(chuàng)新型人才。