发射卫星的少年是如何培养的

北京市八一学校科技节火箭比赛

2017年12月28日11时23分，我国首颗中学生科普小卫星——“八一·少年行”在太原成功发射。北京市八一学校的同学们全程参与了卫星的设计与研制过程，并主导完成了卫星的载荷设计，在轨期间圆满完成了对地拍照、传输音频文件和无线电通联等任务。这颗卫星的发射是学校科技教育的一个里程碑，更是实践全新科技教育改革的一个新的起点。

八一学校是聂荣臻元帅创办的学校，是北京市示范性高中，集小学、初中、高中、国际部于一体。建校70多年来，学校始终不忘“科技强军”的使命，奠定了以科技教育著称的办学特色。学校位于北京市中关村核心区，拥有航天实验室、卫星测控地面站、专业通用技术教室、开放式图书馆、数字化实验室、虚拟演播室、3D网络实训室、STEM展示馆和国际多元素质教育馆等先进的硬件设施。八一学校科技教育的指导思想是：“以普及促提高，并将学生创新精神和实践能力的培养融入学校教育教学之中”。作为北京市金鹏科技团成员和北京市科技教育示范学校，开展科技教育，培养学生的创新精神和实践能力，多年被列入学校的整体办学目标之中。

以科技教育立校，开展普及性科学实践活动

近年来，随着教育课程改革的不断深入，特别是《国家全民科学素质行动计划纲要实施方案》的提出，学校的科技教育也逐渐从科技活动、课堂渗透提升为有目标、有推进策略、有机制保障、有评价体系、关注核心素养培养的课程体系。在课程建设中，特别强调在初中增强中学数学、物理、化学和生物等学科教学的横向配合；在高中重点开展多种科学创新与技术实践的跨学科探究活动。学校还特别引入航天科技教育项目，通过卫星研制等真实项目带领学生参与科研的全过程，全方位体验航天科研，了解航天科技。

多年来，八一学校坚持开展丰富多彩的普及性科技活动，旨在基础素养与认知技能在活动中落地。纸箱车是学校坚持了十多年的一项比较有代表性的科技活动，学生利用纸板来完成一辆可以载人前进的小车。活动深受学生喜爱，制作过程投入，赛场竞争激烈。从任务的拆解和分工，包括详细的总体的规划、时间如何分配，人员如何分配，场地在哪儿，资源如何解决等一系列问题都在这项任务中需要学生通过合作解决。

在接下来的方案设计中，学生利用工程思维不断提出方案，分析优缺点，对设计进行改进迭代。这是一个真实情境下的任务，过程中离不开学科知识的建构，包括物理的受力分析、数学计算与建模、技术学科中材料、结构及草图设计等相应知识的学习与应用。在活动中，学生有很多自主行为的发生：目标计划与设定、自我评价、组织和转化、信息搜索、坚持记笔记和自我监控、环境结构、练习和记忆、求助、回顾记录等。知识由琐碎的知识点提升到了概念及策略，并迁移应用到具体场景中；学生的认知水平从识记到更高阶的发现问题、解决问题，再到创造以及批判性思维，并且使用到了元认知策略。这些自主学习能力的表现性结果，有效连接了学习结果与核心素养。

在2018年第十八届中国青少年机器人竞赛中，学校获得VEX机器人工程挑战赛高中组冠军，这也是北京代表队10年来的最好成绩，赛事结束后，八一师生接受媒体采访，并受北京市科协邀请做赛事感受分享。在该项赛事的全球赛中，八一学生代表队也多次获得金奖。除了在传统模型项目中保持突出的竞赛成绩外，学校还组织并开展了VR模型飞行等新的项目，在全国赛中取得佳绩。

类似的活动还有很多，投石机、木桥梁承重、鸡蛋撞地球、水火箭……多年来面向全体学生的科技活动通过有效的设计，提升了学生的整体科技素养。

STEM教育，为不同需求的学生提供多重选择

八一学校在每周六上午半天，面向全体高一学生开设了不同方向和领域的跨学科项目式课程。STEM教育是跨学科的，有真实问题和情境的，这类课程的开设应对了学习方式的变革、应对了学生学习力的培养、应对了学生各种体验及实践养成能力的需求。项目是课程的核心，目标是希望学生能够拥有成为终身学习者的内在动力，能够具有真实问题的解决策略，并且能够具有迎接未来挑战的坚韧品质。课程开发基本上分为三类，一类基于学科的不良结构的任务或问题，一类是基于真实工程实践的项目开发，一类是基于竞赛主题的项目开发。

在基于学科的项目式课程开发中，老师根据学生的认知发展，根据知识的逻辑顺序，将不良结构的实际问题拆解为学科中结构良好的问题，将利用学科手段和方法解决好的问题结果回应到真实的生活当中去，生物、化学、物理等多个项目式课程基于此开展，并且取得了良好的效果。

在基于实际工程实践的一些项目的课程开发中，把卫星研制工程的实践活动逐步分解成了13个教学模块，开展了卫星研制、载荷设计和卫星应用等不同的项目式课程。该课程群的设计与开发获得了北京市基础教育教学成果奖。

在基于竞赛主题的项目开发中，RWDC （Real World Design Challenge）是面向全球高中生的航空航天设计比赛项目。2018年竞赛主题为“可精准喷洒农药的无人机设计”。针对指定面积的玉米地中随机出现的病虫害，进行精准喷药，并为该系统的商业运作制订商业计划。基于这样一个项目，学校把它设计为一个项目式的课程，在这个问题的解决当中，每一个学生都有角色的分工，项目学习过程中会涉及多个学科领域的知识的学习，包括农业植保基础知识、航空基本知识、飞机设计概论、软件学习和方案设计等。学校连续两年组队参加了该项赛事，在国际挑战的赛场上，同学们以专业的设计方案、完美的展示呈现获得了全球第二名及中国区总冠军。

在所有的项目式的课程设计中，学校都有意地让学生关注核心知识、关注挑战性问题、引导学生在学习过程中的高阶的认知、进行探索技术性实践并产生个性化表达，最终落实到核心素养的培养上。

航天特色项目肩负辐射引领使命

我国首颗中学生科普小卫星的成功发射，在中小学生中普及了航天知识，带动更多中小学生参与到航天事业中。八一学校与中国航天科技国际交流中心联合开发了航天科学素质教育系列课程，目前学校已成为全国一流的航天科学教育特色校及示范基地。

此项目引起了社会的广泛关注，卫星发射前，同学们给习近平总书记写信汇报了研制工作并报告了发射时间，习近平总书记第一时间给孩子们回信，希望同学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。总书记的殷切嘱托为学校发挥航天科技教育的辐射作用提出了更高的要求。

卫星发射成功后，学校又相继开展了北斗导航应用和卫星测控与应用等卫星相关的实践课程，其中学生设计的太空微重力下果蝇睡眠与活动规律研究的太空生物实验舱即将搭载探空火箭进行验证。

作为发起单位，八一学校在航天专家带领下，组织了多次天地协同的科普教育活动，已有近500所学校加入航天科技教育联盟，开展了多项卫星及航天相关课程开发、交流、学习和应用等实践活动，八一02、03星等研制工程也已在河北、山西等地学校陆续开展。

八一将通过我国首颗中学生科普卫星的发射与应用，创造性地把航天高科技人才、技术、精神和文化等资源与学校科学素质教育对接，旨在培养更多高科技人才。八一学校的科技教育历经了多年的实践，总结并提炼出了自己的特色，新时代，学校还将继续探索，为国家培养更多创新型人才。