信步苍穹，引领未来——北京市八一学校航天科普教育实践探索

主题策划：李锐 石家丽 盛颖霞

信步苍穹，引领未来
——北京市八一学校航天科普教育实践探索

主题策划：李锐 石家丽 盛颖霞

少年梦航天——八一学校科普小卫星学生研制团队心语

八一学校小卫星研制团队成员 李潞芸

还记得在观看发射的时候，空阔的发射场边上，我抬起头，仰望着参天的发射塔，四周是高矮不一、连绵不断的群山。这里的阳光格外刺眼，寒风凛冽。厚重的积雪并不能冷却我激动又有些紧张的心情。在听到身后点火的指令时，我期待着、祈祷着……远处的发射场上，突然传来震耳欲聋的轰隆声，火箭承载着我们的期望，在浓浓的烟雾中缓缓升起。原本以为离得很远了，根本听不到发射的声音，却没有想到这声音如此震撼，甚至感觉到脚下的大地在微微震动，直达心底。透过浓浓烟雾，我仿佛看到了所有人、所有机构对我们这个小卫星项目的付出。一代代的航天人就是在这样的艰苦卓绝的荒漠中砥砺磨坚，终于成就了中华民族的航天伟业，圆梦飞天。我心中升起一种巨大的震撼，是感动，更是自豪。

无论将来我在哪一领域从事工作，小卫星活动对我的影响是深远的，因为任何学科任何领域、最本质最基础的就是要有这样严谨踏实的态度与坚韧不拔的意志力。专业性知识或许会随着时间淡去，但这种深刻持久的影响，会伴随我一生。

八一学校小卫星研制团队成员 赵泽寰

当初，我因为对航天的浓厚兴趣并且希望能从中学到更多的知识而加入到这个团队中。在我上小学的时候，每当在宇航课中看到杨利伟、景海鹏等宇航员遨游在太空中，当看到哈勃望远镜拍到的一张张绝美的星空图片时，我都会对浩瀚的宇宙产生强烈的好奇心，这或许也是我对航天产生兴趣的开始吧！

发射后的遥测工作，也是整个过程中最有意义的活动之一。在学校的地面站中，一台台电脑上显示着各式各样的数据和图像，经过老师的培训后，我们便开始日复一日地监测、采集各种数据。每一次过顶都是一次全新的体验，也是一次挑战，身为数据记录员的我每一次都需要准确地记下遥测发回的数据，一旦记录错误就没有补救的机会。在记录之后我们还有最后的总结。每当我们看到发回的数据变为了图像和波形图时，总会有一种收获满满的感觉。

小卫星活动给我们带来了很大的收获，让我们学会了如何去更好地发现问题、解决问题，并更好地通过合作和串联知识的办法，去将问题优化和解决。

八一学校小卫星研制团队成员 李嘉行

经过一个暑假的基础理论学习和航天院所参观，我们已经消除了对卫星的神秘感，开始对动手“玩儿真的”跃跃欲试。然而，专家老师的第一个问题就问住了我们：你们的小卫星能干什么?是啊，我国的航天前辈们已经发射了许多卫星，通讯的，导航的，气象的，照相的……那么，我们八一学校的小卫星发射上去后，要做些什么？研制团队的队员们开始了头脑风暴。

同学们天马行空，各出奇招：VR（虚拟现实）照相，这样信息传回地球后，接收到的人们就可以身临其境，感受从太空鸟瞰地球的震撼；加速离轨清理太空垃圾；跟踪拍摄雾霾；搭载八一校歌……

一共设计了十几种卫星载荷，大家逐一上台讲解演示自己的构想，然后专家老师们进行分析点评，最终决定搭载对地拍摄、无线通讯、音频传输和快速离轨试验四种载荷。

习总书记走进八一学校小卫星课堂

功能模拟卫星制作

八一学校小卫星研制团队成员 刘黎明

还记得暑假时，我们走进了航天五院，参观了东方红系列卫星平台、“风云”系列气象卫星、早期返回式卫星和中国即将建设的空间站等飞行器，领略了中国航天从创立之初开始经历的点点滴滴，感受到了如今中国航天实力的强大，同时，这次不同寻常的参观也使我们对卫星有了一定的了解。

卫星研制是需要知识底蕴的。因此为了提高我们的专业水平，学校和航天科技教育集团特地为我们请了无线电、电源、星务等专业领域的专家给我们讲课。这对我来说是十分难得的学习机会。

之后，我们还在老师的带领下，大胆展开想象，通过设计、绘图、接线，制作出了模型卫星。虽然模型卫星与真正上天的卫星有很大的差距，但却融入了我们许多新奇的想法。这些想法经过论证后，有四项最终被选为卫星真星的有效载荷——传输校歌、通信中继、拍照和主动加速离轨实验。

八一学校小卫星研制团队成员 孙博天

在科普小卫星研发系列课程中，我和小卫星团队的其他成员们不仅学到了知识，更为航天人的精神所打动。从课程的开始到现在，我们始终感受着老师们和航天专家们严谨踏实的作风。

或许最开始我们只是抱着一种玩玩的心态来参与这项活动，但现在它已经变成了我们生活、学习的一部分。从一开始的应付了事，到如今的执著付出、刻苦钻研；从一开始的自我减负到完成目标，再到超额完成任务，尽自己一切所能去做得更好。在我们与老师和专家团队的交流中，我们从未听到过诸如“不错”，“很好了”之类的“好好先生”似的话语。他们总是一针见血地将我们成果中的不足指出来。当然，对我们的闪光之处，也绝不吝赞美之词。

受到这种航天精神，或是说航天习惯的影响，我们也渐渐产生了一股拼劲儿。我们在这种疲劳却充实的科研学习过程中，获得了知识与品质的双重收获。

八一学校小卫星研制团队成员 吕清城

作为一名在八一学校就读了五年的科技特长生，从进入校园的第一天起，我就一直处于学校的科技培养中。说起八一学校在科技教育方面的投入，没人比我更清楚。在准备比赛时，从窝在一个小小的训练室中用老旧的设备进行道具制作到坐在明亮的科技中心，操控着自动机床、3D打印机等尖端产品。科技方面的设施已经大有不同，大量科技元素也随之融入了校园。实验楼中的各类展板、崭新的科技教室等，这些随处可见的科技产品在丰富了校园生活的同时，也在同学们的血脉中埋下了科技的种子。

外面的世界很大，我们要学习的还很多。这次科普小卫星研制计划在校园中的开展也为我们打开了一扇全新的大门——一扇通向更广阔的未来世界的大门。来自科技领域前沿的专家们带来了最新的设备以及我们未曾了解的知识。这些都使我们明白，站得越高，视野也就越大，为此，我们需要的是更新、更多的知识——不仅仅是课本中的，更是那些在未来的发展中极为重要的知识。

未来已经到来，只是尚未流行——以建设世界一流科技高中为目标导向的航天科普教育

朱凯/北京市八一学校副校长

张刚/中国航天科技国际交流中心研究员

世界知名的发明家、思想家及未来学家，奇点大学创办人、校长雷·库兹韦尔在《奇点临近》一书中指出，“随着纳米技术、生物技术等呈几何级数加速发展，未来20年中，人类的智能将会大幅提高，人类的未来也会发生根本性重塑。在‘奇点’到来之际，机器将能通过人工智能进行自我完善，超越人类，从而开启一个新的时代。”“加速技术是奇点大学关注的焦点，我们正处在这样一个时期——只有融会贯通地运用高速发展的新技术，才能解决人类面临的环境、能源、健康、医疗和贫困等难题。奇点大学已做好准备培养未来的领导者，以建设一个更富创意且硕果累累的未来世界。”美国科幻作家威廉·吉布森也曾说过，未来已经到来，只是尚未流行。

当下的学校教育就处于这样一个奇点时代。那么，如何才能使我们的教育能够更快更好地适应这样一个时代，适应如凯文·凯利在《必然》一书中提出的未来发展的12个关键趋势——形成／成为（Becoming）、认知（Cognitive）、互动（Interacting）、使用（Accessing）、分享（Sharing）、屏读（Screening）、流动（Flowing）、重混（Remixing）、跟踪（Tracking）、过滤（Filtering）、提问（Questioning）、开始（Beginning），从而让我们的学生能够站在时间与空间的高度上理解世界，成为下一轮教育改革能否取得成功需要解决的问题。

基于这样一个迎接挑战的时代背景，北京市八一学校将目标设定为在2030年前，将学校建设成为世界一流的科技高中。科技高中是美国基于未来人才培养的挑战而正在兴起的学校办学热点，这些学校突出STEM特色，强调科技学科建设和基于“PBL（项目式学习）”的学习过程。八一学校在认真研究国外典型学校的基础上，提出联合中国航天科技集团，借助中国航天的科技力量，以航天科技教育为突破口，全面带动学校科技特色高中的建设。

八一学校航天科技教育课程体系

（一）课程体系重要性的认识

对于中学教育而言，课程是实施教育活动的主体形式，对于航天科技教育也是如此。八一学校在航天工业体系的支持下实施的科普卫星工程定名为“中学生科普卫星研制、应用与课程开发工程”，即充分说明了整个工程对相关课程的重视程度。从工程的执行效果来分析，正是由于重视以卫星为代表的航天科学课程的开发，才使得学校在持续开展航天相关科学教育方面有了教学载体和抓手。

（二）课程框架的设计原则

八一学校在设计航天科技教育课程时充分遵循以下原则：体现航天科技的典型特征和基本内涵；适用于中学生的认知特点；激发学习兴趣，兼顾传授知识和训练工程思维；适度结合航天的工业体系，既降低门槛让学生接触航天工程，又让学生了解课程与工程的真实差距；建立航天主干课程，逐步实践完善。

（三）航天科技教育课程体系

课程根据受众对象分为：初级科普课程、中级工程课程和高级项目实践三个级别。

初级科普课程，以知识传授为主，包括天文学概念、人类航天探索历史重要史实、典型的重大航天工程概念、航天科技的发展与人类社会和生活、贴近生活的航天应用、中国航天精神和爱国传统等；授课形式主要是不同规模的讲座、论坛,基地、博物馆和教育基地的参观，挑选和提供航天科普读物作为辅助，或开发一系列的挂图、演示动画、静态展示的模型、局部可操作的仪器等辅助教具。

中级航天工程科学课程，包括航天工程的构成要素、基本科学原理、典型航天工程（如以卫星为例）的研制过程、卫星平台各主要分系统（如结构与总体、电源、热控、姿态控制、测控、星务及数据管理等）和典型的载荷系统（如星地无线电通联、对地观测等）的原理和构成、运载系统、发射场系统、宇航员生命保障系统、卫星通讯/导航/遥感/科学实验等典型的应用原理和实践、深空探测基本概念、各种航天新概念和新技术探索实践等，从科学知识的传授,逐步提高到科学方法的训练和科学精神的养成上来，授课形式也加入多种多样的实践环节，如多维体验、动手实践、各种小制作、探究性试验、跟随专家的研究性课程；课程可以是列入校本的通用技术课、课外实践课、兴趣小组/队/营的课程、科技比赛技术规范等。

高级航天创客实验室的创新实践项目,以中级课程为基础，增加科技探索的理论和实践课程，结合卫星（或火箭等）开展以有一定工程实现为目标牵引的科学创作活动，多人、多学科甚至跨校、跨产学研用相结合的组建项目团队；成果可以是达到真正可工程应用的单机、分系统甚至是整系统，与航天工业界结合开展应用试验，技术水平和创新能力力争达到业界较高、可专利化和工业转化的高度。

“八一 少年行”卫星项目式航天科学课程设计

在上述指导原则下，来自航天领域的专家和八一学校的教师联合组成课程设计和教研团队，结合科普小卫星工程的进展和学校科技教育的基础和特点，开展了多种形式的航天课程设计，包括面向全体学生的科普式教学、面向部分学有余力的学生开展的功能模拟卫星设计与制作课程；面向确定的学生设计团队开展的卫星专业分学科实践；面向卫星地面站及卫星在轨运行的卫星测控与应用课程等。

（一）航天科普课程

这类课程是航天科学教育的基础和起点，多以科学讲座、展览展示、科学体验、实践活动等形式进行。目前，开展过“航天基础知识讲座”“院士专家进校园”“航天最新动态报告会”等面向全体初中或高中学生的讲座报告，也借助学校的科技节组织了一定规模的航天模型展览及相关知识体系的展示；学生科技社团及科技兴趣组等引导并延续了卫星观测、北斗导航趣味应用、月球车及虚拟发射场等活动；开放式实践活动中学生在每次三个学时的学习单元中动手实践了探月轨道设计、卫星防隔热、卫星遥感、世界航天发射中心大揭秘、宇航服中的生理探测、模型卫星学习与制作、模型火箭制作与发射等几十种科技实践课程。

（二）功能模拟卫星设计与制作课程

这部分课程面向对科技活动、航天知识感兴趣并且学有余力的部分学生，针对中学阶段的学习特点开发，具有配套的教学设备和套件。在本课程中心，学生虚拟参与卫星工程研发的流程，从卫星应用目标的设计开发，到功能展示卫星的设计、制造和地面测试以及功能演示的全过程，学生基于对卫星如何服务于人类社会的理解和设定，借助地面环境的现代常规电子工业部件以及机电复合式系统的完成卫星平台的功能设计，赋予这些系统以航天工程的背景和含义，设计并集成一颗地面的功能模拟“卫星”，通过与地面计算机进行联合试验，体验航天的工程过程和系统工程的基本规律。

（三）分学科专业的卫星研制实践

该课程借助高等院校的航天学院及其实验室设施开展教学，包括卫星总体与星箭分离机构、卫星电源系统、卫星测控与通信、卫星星务管理与程序设计、卫星轨道设计、小微卫星姿态控制原理等，这些课程在中国航天科技国际交流中心统一组织下，借助航天工业或高等院校航天院系等的基础教学设施，面向中学生的学习特点进行定制开发而形成，选取卫星相关各专业领域的基础概念和原理,借助实体化的试验设施和教具，使中学生能够学习该专业领域的基础知识和实践操作,培养对航天专业的兴趣和探索的欲望。

电性星结构组装

前往太原发射中心完成星箭联调

“八一·少年行”卫星交付火箭方

“八一·少年行”卫星研制团队宣誓

由于航天专业分支较多，学生开展教学时往往要选择某一个专业开展实践，所以课程执行中特别注重了不同专业的学习小组及时进行全班的教学分享，由学生分组向全体学员汇报本组技术领域学习心得并对其他专业提出必要的接口需求，一方面使学生们能够较全面地了解其他专业方向的基本情况，另一方面航天工程本身就需要各种专业技术相互融合，在工程任务中各个专业相互协作，通过系统间/分系统间的接口实现航天系统工程的“分解-集成”的过程。另外，这部分工程实践后，还应该安排学生对卫星飞行阶段正样件的研制过程进行实地参观和体验，这也是学生全程参与航天工程的重要组成部分，限于现实条件，这种工业部门的实地学习也是课程的组成部分，但课程的执行和评价相对较难控制。

（四）卫星测控与应用

课程以八一学校发射小卫星、建立卫星地面接收站为背景，目标在于使学生了解卫星测控相关基础知识及应用，培养学生对航天科技的兴趣和探索的欲望，通过理论讲解、动手实践、团队交流合作等环节提升学生的综合素质。课程将卫星测控的专业知识结合实际案例，通俗易懂地讲解，使学生明白卫星发射完成后，如何追踪卫星轨迹，如何接收下行数据以及如何发送上行指令对卫星进行控制。课程的理论部分无线电波、卫星轨道、多普勒频移等知识紧密地与高中物理、数学相关联，有助于学生把基础课程与其在航空领域的应用相结合。实践环节天线的制作焊接、转台的组装、实地接收在轨卫星信号并试验地面数据处理，有助于提高学生动手能力。最终卫星自动追踪系统的搭建有助于学生形成对测控系统认识的完整框架，激发学生对空间科学的兴趣。

未来20年中，人类的智能将会大幅提高，人类的未来也会发生根本性重塑。

八一学校航天课程教学实践过程

课程框架与项目进展相互支持和融合：课程体系的规划和设计与八一科普小卫星的项目执行过程密切配合，相互支持，共同落实工程的服务中学基础教育改革实践的大目标。

联合教研组的组建和促进课程内容丰富和实用的机制建设：课程设计和实施由航天各专业的专家与八一学校科学教育的教师联合组成课程教研组，发挥各自在航天工程专业、基础教育理论和实践等方面的优势。其中，航天专家方面由主承担单位工程总师牵头组成骨干团队，根据课程体系不断扩展的需要邀请航天专业的离退休专家、在职工程师、高校航天专业教研室和航天行业的科普中青年志愿者队伍等组成动态的课程研发团队。

课程教具的确定和不断完善：课程在实施中所需要研发或改造的教具、器材等借助学校的实验室建设、专业的创客机构和组织支持联合开发、成果共享等方式完成。

教学中间阶段的评价和激励：按照教育学的基本理念，每次课程实施的中间阶段应酌情安排必要的评价和激励机制，从而满足课程完善及教学评估等方面的需要。

教学实施过程中的质量保证：课程研发和实施过程中借鉴航天工程的成功经验，注重了质量保证的工作落实。在课程体系确立、关键课程实施环节、核心教具交付等节点均引进同行专家，由经验丰富的航天和科普教育的专家对课程情况进行质量审查，及时发现问题、提出改进意见和建议。

教学档案记录和统计分析：详尽的课程资料收集和档案记录分析也是保障课程执行效果的重要手段，课程在执行过程中由助教承担记录和收集整理的职责，借助日益强大的互联网络、移动终端、手机数码影像等技术手段，及时反馈统计信息，并形成课程资源包。

经验总结与建议

（一）普适与精英教学

航天科技教育课程应面向大众，承担普适教育的职能，课程体系中的科普教育、卫星测控应用等绝大部分中学生能够适应，但是由于以卫星为典型代表的航天工程包含的技术领域和专业比较多，稍深入到工程中以卫星试验研制项目牵引的课程体系还是需要学生具备较好的数学、物理等基础，课程的学习需要投入时间较多，对于初高中的学生而言，还是适合学有余力的学生参加。

（二）如何“搭梯子”实现概念升华

对于适用于中学的科学课程而言，充分斟酌、仔细设计适合于学习阶段的教学过程，“搭”好梯子非常关键。在本工程中，教研组在针对某个专项领域设计课程时，在概念覆盖“全”，还是选择中学生能够理解和实践的典型概念的“精”方面，重点突出了课程的典型性和趣味性，以激发学生对航天的探索，满足实际动手的愿望为主要目的。这时候“梯子”不宜太高太长，可以在课程结束后作为延展的部分鼓励学生自主探索。

（三）教学评价的问题

基于科技教育的特点，航天课程如何评价实施效果也是摆在教研组和工程管理面前的问题，通过课程本身的考核成绩、满意度调查或者师生反馈等可能都不太全面，参加了航天科学课程的学生是否提高了对科学的学习兴趣、对物理和数学等校本课程的学习能力、航天科学课程对学生各项指标的变化的贡献度等，都需要在后续的课程设计和实施中不断积累评价方法和数据。

经历，即是意义

陶祥明/北京市八一学校教师

陶祥明（右一）与学生在太原卫星发射中心

大概在十年前，我上高二的时候，作为钱学森班的一员，有幸去太原看过一次火箭发射，翻看当时留下的发射成功纪念封和在一篇报纸上写的观看发射感受，使劲回忆当初观看发射的情景，但似乎还没有太多对于火箭或者卫星的概念。十年后，很巧也是在太原，作为老师，我见证了北京市八一学校的学生们亲手将我国首颗中学生科普小卫星送入太空，在整个研制过程中，也见证了小卫星团队成员的成长。

2016年4月24日，我在新闻里看到了我们学校开启了首颗中学生科普小卫星的课程，起初也没想到接下来半年多的时间就实现了“发一颗卫星”的小目标。回想招募的时候，这些学生大部分是凭着兴趣加入，通过参观和讲座让这些几乎零基础的学生对卫星和火箭有了初步的了解。

随后，他们进入了功能模拟卫星阶段，每个组都为自己的模拟卫星设计了不同的任务，如射电望远镜、VR全景拍摄太空、下传北京市八一学校校歌音频文件、天地互动游戏、探索磁单极子和通信中继等，其中让我印象最为深刻的是，有一组学生提出，目前近地轨道上废弃的航天器和卫星很多，如果设备在完成任务后，还停留在轨道上，就会浪费宝贵的轨道资源，他们组想在这颗小卫星上设计一个减速帆，在卫星寿命末期开启加速离轨让出轨道资源。

这个想法也赢得了专家们最多的掌声。虽然功能模拟卫星和真正上天的卫星差距很大，但正是通过功能模拟卫星，这些学生开始将自己平时学到的知识和技能与看上去离自己很远的航天科技联系起来，这也让他们开始主动去探索航天领域。

后来学生们前往南京理工大学进行电性星的学习，期间我们的正样卫星遇到了一些问题，老师们在洁净间里连夜处理，而学生们则在隔壁的教室热火朝天地准备第二天的汇报答辩，老师们劝了好几次都不愿意回去休息。

听学生们讲，南京理工大学卫星实验室经常是一晚上不关的，有时候临近卫星出厂，经常会遇到各种各样的问题，甚至需要连着熬上好几天。看着洁净间里处理问题的老师和教室里准备答辩的学生们，我想这或许就是一种传承吧，虽然我们经常提航天精神，但这样的言传身教才是最可贵的。

卫星研制完成后，学生们又几次前往太原发射场完成星箭联调和发射准备的工作，在完成发射任务后，乘坐晚上的列车赶回北京，深夜在餐车里坐满了写作业的学生，他们也许只是在补因为参加活动而落下的课程，看似平常，但现场却感动了很多人，列车员也一次次地推迟了熄灯的时间，我不知道这些学生是因为参加活动受到感染，还是他们本来就是这么的优秀。

2017年1月，北京市八一学校、中国航天科技国际交流中心、北京航空航天大学、北京理工大学、南京理工大学、中国人民大学附属中学、西安交通大学附属中学七家成员单位共同发起成立“中国航天科技教育联盟”，希望将航天课程推广到更多的学校，让航天科技教育“遍地开花”。

我们学校在每周六上午，给高一学生开设了卫星测控与应用、功能模拟卫星设计和北斗卫星这三门与航天相关的课程。航天科技教育联盟的中学生科普卫星零二星，也已经在鹿泉市第一中学启动，命名为“西柏坡号”，鹿泉一中的几十名学生将和八一学校的学生一起完成零二星的研制，开启他们的卫星征程。作为课程实施的老师，我们也会抓紧完善课程体系和总结活动实施的经验，争取让越来越多的中学生能够参与到小卫星研制的过程中来。

有不少人都问过我一个问题，参与小卫星项目对于这些学生有什么影响，从目前的情况来看，半年来的卫星项目并不会直接导致学习成绩的改变，因为他们学习到的相关知识与目前传统课堂中讲授的内容交集还不是很多。但是因为小卫星项目，让他们在高中阶段就接触到了专业的航天知识，有机会参与到实际的工程项目实践中，也能够站在哈佛论坛、春晚及央视的舞台上，谈收获与感受，号召全国的青少年一起学科学爱科学，更重要的是，让他们感受到了航天人身上那种艰苦奋斗、勇于攻坚、开拓创新和无私奉献的航天精神。我想这也许就是小卫星项目带给他们的意义吧。

或许未来这几十名中学生大部分不一定会从事与航天相关的工作，但正如没有什么经历是没有意义的，他们在活动中经历的东西，一定会在他们未来的某一时刻帮助到他们，就好像和十年前在太原看过发射的我后来体会到的一样吧。

让航天科普教育“遍地花开”——访中国航天科技国际交流中心副主任、中国航天科技教育联盟秘书长周岫彬

本刊记者/石家丽 盛颖霞

周岫彬

《未来教育家》（以下简称“未”）：当时在八一学校开展中学生科普卫星研制活动，是基于什么样的设想？

周岫彬（以下简称“周”）：2015年年底，我和八一学校副校长朱凯在一次交流中，谈到我到以色列出差，发现他们的中学生在做小卫星，我想以色列的中学生能做，我们的中学生是不是也可以。朱凯校长同意并支持我的想法。就这样，这个中学生参与研制卫星的创意初步达成了共识。后来，我们经过多次沟通、交流、协调，弄清楚了中学生如何参与卫星的研制、发射和运用，需要多少成本等。紧接着八一学校开始组织学生团队，中国航天科技交流中心组织航天专家来研讨方案。在2016年4月24日举行了一次项目启动仪式，把项目的名称确定为：中国首颗中学生科普卫星研制、应用与课程开发工程。

未：项目确定后，是如何开展卫星研制活动的？

周：在项目正式启动前，我们首先邀请专家探讨项目的可行性，如：做多大尺寸的卫星，需要多少成本，需要完成哪些手续……尤其是中学生参与的可行性。我们当时明确了一个思想，就是这颗卫星的研制一定要让学生全程参与，而不是专家做，学生跟着玩。

为了让学生充分参与，我们分了几个阶段。第一个阶段是科普和团队构建阶段，主要是组织专家在学校里开展航天科普讲座。有的学生对航天感兴趣，有的不感兴趣，有的知道，有的不知道，所以我们希望通过科普让学生了解航天，并从中发现对航天有浓厚兴趣的学生。在这个基础上，学校组织了一次选拔，学生自愿报名，最后组成了一个以高中生为主的学生研究团队，共41名学生，其中有3名是初中生。

这个团队组成以后，我们就进入了第二阶段——带学生团队到航天现场参观，包括科研院所、博物馆、工厂等。在参观过程中，专家带着学生实际操作设计卫星的软件，让学生对卫星研制有一个直观的印象。回来以后老师再给学生讲解相关的知识。卫星作为一个系统，包括若干分系统，比如结构分析系统、姿态控制系统、温控系统、通讯系统等，因此，我们按照航天信号项目管理模式设置了总指挥、总设计师，把学生分成了五个项目团队。每一个项目团队的学生有总设计师，各个分系统有相应的负责人。

第三阶段以学生为主，在专家的指导下设计、研制模型卫星，即航天术语中的模样阶段卫星。首先要进行卫星的创意，设计这颗卫星要具有哪些功能，采用什么样的构型。实际上，在这之前，专家们讨论一致认为，要想短时间内让学生参与，并且能控制成本的话，最好采用标准的立方体构型。这个想法我们并没有直接告诉学生，而是让学生自己去讨论，让他们尽可能地提出各种各样的设想。设想完成后，与专家讨论，专家才会把现实的状况告诉学生。经过一段时间的研制后，每一个小组都做出了模样卫星。模样卫星直观一些的理解，就是在地面上模拟太空中卫星的功能，在地面上先把这个功能实现。地面上实现功能的卫星还不能上天，元器件要更换成航天级的元器件。更换元器件后，进行加固，再仿照太空环境做各种实验，做完实验后才可能上天。所以说，模样卫星和正样卫星还有很大的差距。但是模样卫星很重要，这是基础。

模样卫星完成后，按照传统惯例，必须有专家对方案的评审。记得参加评审会的时候，专家和校长都非常激动，大家的关键词就是三个字——“没想到”，没想到中学生有这个能力。原来我们只是抱着尝试的心态，对于中学生到底能参与到什么程度，能发挥什么样的作用，我们心里其实也有问号，但整个过程中，学生的表现增加了我们的信心。

为了让学生们对卫星知识的掌握更加全面，航天科技国际交流中心的专家们不仅对课程进行了精心设置，还专门在每天晚上学习结束后安排总结环节，而总结和分享也成了学生们每天最有收获，也最开心的时刻。加工、组合、安装，随着小卫星逐渐成型，团队意识和集体荣誉感在这个小团队里逐渐形成。

2017年1月，中国航天科技教育联盟成立

未：卫星是什么时候发射的？在什么样的情况下发射？研制用了多长时间？

周：当时我们打算在2017年发射这颗卫星。但是有一个契机使得我们把时间提前了。2016年9月9日，习近平总书记访问母校，到母校考察的时候，有一项内容就是考察卫星创客实验室。当时卫星研制到了AIT（总装、集成、测试）阶段，记得当时在做卫星测试工作。有一个卫星在这儿，那边有一个天线，卫星发射信号后，天线接收到然后再把信号传到地面站。卫星是在屋里的，天线也在屋里，地面也在屋里，地面实际上反映在电脑上，这是一个测试过程。习总书记详细询问学生和老师们一些问题，在卫星创客实验室停留的时间比预期要长许多。当时他就非常赞同、非常认可中学生参加工程实践活动，离开的时候还跟学生们说：“你们的小卫星发射的时候别忘了通知我。”后来，我们就跟学校领导研究，开始寻找搭载机会，提前发射卫星。

寻找搭载机会的过程中，必须要把卫星完整的方案确定下来。于是我们马上组织学生把卫星载荷，即要实现的功能确定下来，最终确定了四项功能。第一项功能是对地观测，上面安装了相机对地观测；第二项是传输音频和文件，播放八一学校的校歌；第三项是无线电通讯；第四项是快速离轨实验。

方案确定后就是正样卫星的研究。由老师和学生们共同讨论，方案确定后要报批。最后通过国防科工局和集团公司寻找到了航天八院发射的高景卫星这个搭载机会。接下来，要确定由哪家单位最后完成卫星零部件的生产和总装工作。通过比较，我们最终选择了南京理工大学，因为南京理工大学本身就有小卫星实验室。有些卫星的零部件来自航天的科研院所。这个阶段以专家和科研人员为主来进行正样卫星的研制，学生团队全程参与。有部分少量的设计由学生来做，比如说一些板子的焊接。正样卫星研制的时间不长，大概四五十天的时间。

实验完成后，八一学校举行了出征仪式，由几位学生护送卫星到太原卫星发射基地，开展新建连桥，然后要安装上去使箭体合一，最后把卫星拖到发射场架等待发射。2016年12月28日，卫星正式发射。发射后，还要测控。当时在西安卫星测控中心计算我们的卫星第二圈的时候会通过喀什的卫星测控站。我们派了两位学生去喀什卫星测控站，与军方一同捕捉这颗卫星，结果第二圈的时候真的就捕捉到了，大家一下子兴奋起来，终于成功了的感觉。

卫星发射后，实践活动并没有结束，我们在八一学校建立了一个卫星地面站。卫星在天上运行期间还要开展卫星的各种活动，就是科普活动。我们的项目称为卫星的研制、应用与课程开发工程，因此还有一个应用的过程。我们和八一学校联合开展了课程研发活动，组成了联合教研组，有卫星应用的课程，还有北斗导航课程等。

未：请您谈谈参与整个中学生科普卫星研制活动的感受？

周：我有一个体会，中学生参加卫星研制工程实践活动，在他们身上能反映出以下几方面的价值和意义。第一，提升了学生的智商。学生在这个过程中会对航天事业产生兴趣，也会提升动手实践能力和研究能力。开展科普活动时，我们就希望让学生先产生兴趣，有兴趣后才会去主动学习。活动中对交叉知识学习，以及各种知识的吸收与融合，对学生的智力发育是非常有帮助的。

第二，提升了学生的情商。卫星研制过程是一个团队合作的过程，是一项系统工程，需要从不同的角度出发来思考问题，需要各分系统的紧密沟通、协同和配合。沟通过程如果遇到问题，就需要讨论，讨论中会产生争辩，争辩后有一方需要妥协和配合，这个过程实际上提升了学生的情商。

第三，提升了学生的挫折商。整个卫星研制过程，因为有时间节点，有任务要求，还要求必须成功，所以大家都承受了巨大的压力，需要攻关吃苦，这恰恰也是航天精神所提倡的——特别能吃苦、特别能攻关、特别能战斗、特别能奉献。

通过这个工程，我们坚定了把航天工程实践应用到中小学教育的信心。同时，这不仅能提升青少年的科学素养，而且还能提升其全面素养。

未：继八一学校的卫星项目后，接下来有哪些学校会开展中学生卫星研制实践活动？

周：今年启动、明年发射的第二颗中学生科普卫星是由河北石家庄鹿泉一中组织学生研制的“西柏坡号”，即“八一零二星”。鹿泉一中和八一学校是有历史渊源的，因为八一学校的前身是聂荣臻学校，聂荣臻学校曾经就在鹿泉一中的旧址上办学。而西柏坡又是一个重要的红色教育基地，所以就把这颗卫星命名为“西柏坡号”。现在这个项目已经立项了。我们和鹿泉一中正在组织学生活动，比如到航天五院参观，邀请专家开展科普卫星讲座，组织卫星竞赛活动等。现在，我们也在探讨香港中学生开展卫星科学实践活动，后续我们想开展一个科普教育卫星工程，将来这个卫星上天后，让它实现更多的功能，不仅是科普的价值，可能还会有一些经济价值。如果最终也能实现经济价值的话，对于学生也是一种素养的提升，毕竟创业精神对他们也是有帮助的。

未：如果其他学校也想开展此类探索，需要具备哪些条件？

周：首先，学校要重视素质教育，这是前提。八一学校的特点是特别重视素质教育，重视学生科学素养的培育。八一学校正在致力于创建一所国际领先的一流科技中学，领导特别认可航天精神，这与八一学校的“军魂铸人”的办学特色也是一致的。其次，需要经费支持。八一学校第一颗卫星的成本并不高，当时我们预计一千万，实际上最后是三百万。很多学校都有条件参与卫星工程活动，很多企业都有公益的赞助。

未：对于中小学生航天科普教育，未来有哪些计划？

周：八一小卫星发射活动只是这个工程的一部分，我们希望通过这个工程实现四个目标：不仅要研制并发射一颗由学生全程参与的科普卫星，更要以此带动开发一套适合中小学的卫星科学课程、建设一个天地一体化的中学卫星创客实验室以及成立全国中小学卫星科技教育示范学校联盟。

2017年1月，我们成立了中国航天科技教育联盟。联盟由国家航天局、中国航天科技集团公司指导支持，中国航天科技国际交流中心、北京八一学校、中国人民大学附属中学、西安交通大学附属中学、北京航空航天大学、北京理工大学、南京理工大学七家单位联合发起。目前全国有192所学校参加了这个联盟，都是全国各地一流的好学校。

一方面，在联盟各单位的组织及带领下，中小学生将参与科普卫星、北斗导航、探空火箭、高分辨率对地观测、太空机器人、小行星与深空探测、探月工程等一系列航天创客工程活动。联盟学校可以互相分享资源，航天科研院所、高校的实验室对外开放，这将大大降低成本，扩大科普和教育的覆盖面。

另一方面，国家航天局也在给一些有特点的能够对外开放的航天科普教育场所进行授牌，八一学校的聂荣臻馆就是其中之一。

此外，中国科协授权中国宇航学会给全国200个航天特色学校授牌。这些学校进入联盟后，将对航天科普教育提供更多支持。

接下来，我们将借助航天各科研院所的资源优势，共同探讨建立科普服务者志愿团队。志愿者组织建立后，在全国各地就有很多航天科技工作者成为科普和教育的志愿者。这样的话，每一所学校在开发课程的时候，我们的专兼职人员，可以帮助学校共同开发课程。课程开发完成后，学校之间可以共享。将来还可以建立一个云平台，通过云平台让更多的学生参与学习。

编者按：

“预测未来的最好方法就是创造未来。”2016年12月28日，北京市八一学校研制的中国首颗中学生科普卫星发射成功。习近平总书记回信勉励学生们——希望你们保持对知识的渴望，保持对探索的兴趣，培育科学精神，刻苦学习，努力实践，带动更多青少年讲科学、爱科学、学科学、用科学，努力成长为祖国的栋梁之材，将来更好为实现中华民族伟大复兴的中国梦贡献力量。

一时间，作为先行者的八一学校航天科普实践活动，备受关注。

时隔一年，八一学校的航天科普教育有哪些新的进展？未来发展方向又将如何？那些曾经参加小卫星研制的学生和老师回忆起那段时光，会是怎样的心情？继八一学校的卫星项目后，有哪些学校也开展了此类探索？当中小学要开展学生航天科普教育时，可以做些什么？如何做？

带着这些疑问，我们采访了中国航天科技国际交流中心副主任周岫彬、北京市八一学校副校长朱凯和科技信息中心主任李锐，将采访过程中了解到的八一学校发射科普卫星的过程以及后续工作记录下来，有学生团队成员参与学习后心潮澎湃的声音、学习过程的日常百态，有学校顶层设计的高屋建瓴，教师执行课程理念的切身体会等，一并呈现，以飨读者。