科技教育，让高品质思维随成长远行

邓晓婷

离“八一·少年行”卫星的发射已过去七年。

这颗由中学生全程参与研制的卫星，曾让北京市八一学校轰动一时。而当所有的喧哗沉潜下来，作为八一学校的领头人，校长沈军一直在复盘，繁荣的科技活动、科技课程背后，科技教育的可持续性是否真实地发生了？每当学生坐在环境优越、设备先进的科技教室里学习，那些于手中从无到有的工程项目，能否引起他们对于科学思维以及自我成长的探问？

他希望从八一走出去的学生，都能经由一个器件、一次好奇，以针芒之微，观世界之大；能够在递迁之中，洞悉社会需求，涵养、迸发创造的愿望，尤其是在与八一血缘相系的航天、国防领域，成长为具有广泛科学素养的工程师。

科技教育不是一场活动

从建立“天工苑”“开物苑”，再到成立以箭、星、站、器四个航天实验室为主的航天少年科学院，多年来，八一学校一直在为学生提供更好的科技教育环境。从活动、项目、课程的量变中，无限接近教育的本质目标——育人。

在不断优化的科技教育体系中，令沈军担忧的是，评价导向、教师素养、课程链接、贯通培养等方面，仍然有一些捉襟见肘的问题。“我们的初衷，是希望学生在科技课程中内化相关的能力和素养，比如设计思维、工程思维。但到初三或高三，这些项目课程基本停止了，科技教育在全国范围内都有‘两张皮的现象。”他认为，如果这个导向不改变，科技教育将永远是一场轰轰烈烈的学生活动。

自STEM教育引入国内，各地中小学都在积极尝试。沈军留意到，在当前的STEM教学中，大部分教师习惯于把实验的目标、器材、流程甚至误差分析全部整理好“打包”交给学生，却没有让学生明白“为什么做”，这同样也是科技教育最欠缺的环节。“比如我们做卫星，很多学生并不清楚为什么要做，是老师让‘我做？还是‘我想增加一些有趣的体验？这些都不是教育的初衷，我们的初衷是想让学生选出自己感兴趣的命题，进而学会观察世界，了解社会需求，激发他们创造的愿望，这才是拔尖创新人才培养的第一步。”

同理心是工程设计的起点。他指出，当下科技课程最大的问题，和很多艺术课程一样，如何模仿以及技巧性的方法教了很多，但如何用艺术表达自己的情感和思想，以所见所闻进行创作，是很多学生所缺失的。“也许培养创造思维的第一步我们就做错了，八一学校前几年有很多科技成果，做完之后我‘沾沾自喜，后来我觉得当时学生获得的东西，或许仅仅是一份关于制作技巧的收益，是不可持续的。表面的繁荣背后，科技教育的价值在哪？”

他察觉到，“学生在科学研究过程中，往往会发现自己的数学基础不够，然后回过头去找数学老师，这时教育就是被动的。作为特色科技高中，数学这条主线必须抓”。“0—1”的原始创新，看似与我们的现实生活没有直接联系，但它确实是所有工程技术的理论起点。沈军说，让学生理解为什么做，其实就是让学生发现问题、提出问题、解决问题，这是一个完整的链条。一系列的探问和反思，是八一学校科技教育持续发展的动力。

学科知识要走向应用

“八一学校诞生于炮火硝烟，我们不能忘本。但红色教育的抓手不能沦为说教，一定要有归宿。于八一学校而言，它的落脚点就是国防和航天。航天工业和国防工业是一个庞大的集成系统，我们的科技教育要将其具体拆分成课程要素，以校本形式，用学科方式培养学生在这两个领域解决问题的能力。”

在一轮又一轮的迭代升级中，八一学校以“学科主体+科技特色”统整建设路线，以国家课程教材内容为主体，各学科合作开发科技特色课程。突出数、理、化、生学科课程在培养与提高学生科学思维能力方面的关键作用，同时重视人文社科类课程对学生科技素养提升的重要作用，对国家课程教材内容进行学科内、学科间、跨学科主题整合；基于学生的生涯规划，开发科技特色课程，包括数学课程、高级实验室课程、社团课程以及暑期学校课程等。

以卫星课程为例，其贯通小学、初中、高中，依据学生的认知发展，逐一开设“航天科技基础实践”“1U立方星设计”“卫星工程与实践”“立方星人工智能载荷设计与应用”等课程，让学生从初步认识火箭原理、卫星平台、深空探测等航天基础知识，到深入了解卫星测控原理，掌握卫星跟踪、卫星遥测、卫星遥控等概念，再到强化他们的复杂问题解决、深度学习能力，以及发展创新创造能力。

随着课程的完善，教师素养的提升变得更为緊迫。学校科技信息中心主任李锐说，有些弯路是必须要走的。“对于八一或者大部分基础教育学校而言，在科技教师师资方面，我们面临的困难是相同的。一是数量不够，二是没有工程背景，我们只能靠不断地学习，在实践中提升素养。”近年来，八一学校不断开拓外部资源，邀请高校、科研院所具有工程背景的专家或教师来学校磨课，在不断地观摩、学习中，帮助教师内化科技专业知识和素养。

“对于老师而言，教授知识只是一个方面，教育手段才是我们的专业和强项。”沈军强调，在科技教育中，教师要勇于走进“第三空间”，走出教师跟学生之间的课堂空间、教师和教师之间的教研空间，进入跨学段、跨学科、跨岗位领域。

科技教师傅悦铭说：“开展科技教育需要具备一定的综合能力，要运用很多学科知识，这些知识单科看起来虽然并不难，但需要我们综合应用到实际问题的解决中。科技有一个挺大的魅力，它本身是不断进步的，我们永远都在接触更新的事物。”今年暑假，在傅悦铭的指导带领下，初一（3）班的沈跃然等4名同学参加了“海鲈鱼”水下机器人竞赛，并取得了好成绩。沈跃然同学在设计报告中总结道：这是团队经过多轮头脑风暴，不断迭代设计、反思的结果。

高品质思维在于激发自我

尽管八一学校在全国各类科技比赛中屡获殊荣，但沈军仍有清醒的认识：“我们不能因为拿了很多奖项，就说明科技教育办好了。这是一个误判。因为科技教育不能只面向‘金字塔顶端的学生。”他认为，特色教育的要义是培养一种可持续的素养，一种在每个学生身上都能体现的特质。

沈军用“高品质思维”来概括这种特质。近年来，高考命题更加指向真实环境，在学生已有的知识水平基础上，学校的着力点在于设计一系列问题，用真实的情境引起思维的挑战。“具有高品质思维的学习要有一个解决问题的方法库，遇到问题要调动哪些资源，和文献阅读能力、信息收集能力、合作学习能力息息相关。当遇到一道不会做的题，有些学生会选择‘躺平，直接问老师，而一个具有高品质思维的学生，一定会带着自己的思考去提问。”

在2023年北京市举办的金鹏科技论坛中，初二（5）班的付婷宇获得了一等奖。采访中，她告诉记者：“一开始我认为数学很冰冷，它只是建立在逻辑结构上的知识。但在不断做题的过程中，我感受到了一些巧合。比如在做与‘（a+b）的N次方相关的题型时，我突然发现它与杨辉三角之间是有联系的，那一瞬间我觉得数学或者说整个理科都非常奇妙。”

VEX-IQ机器人社团成员、高一（4）班的潘赫铭说，作为一名编程手，他最感兴趣的，是机器人设计背后的运行逻辑，“在写程序之前，我会在大脑里将相关的程序运行一遍，梳理逻辑，最终抽丝剥茧，分析明白，然后再去看哪些地方需要调整，我很喜欢这种感觉”。

除了高思维品质的培养，沈军强调，面向航天、国防领域的科技教育，一定要培养孩子的格局和境界。“八一学校始终要坚持需求导向，从国家急迫需要和长远需求出发，瞄准‘卡脖子的关键核心技术，为国家培养航天、国防领域的人才。”

高二（6）班的王歆皓表示，他之所以喜欢“火箭原理与设计”这门课，一方面因为它和物理知识息息相关，另一个方面，来源于他对航天的兴趣。“这两年中国航天发展得很快，我非常好奇是什么支撑着中国航天从‘一穷二白走向了欣欣向荣，我想了解这背后的规律和技术发展的过程，并将这些收获应用到我个人今后的成长中。”

能看到学生对学习和未来有独立的见解，沈军深感欣慰。面对复杂多变的未来，八一学校的科技教育还有很长的路要走，但在思想的洞见处和创造的志趣中，定会有持续的突破。