科技教育，讓高品質思維隨成長遠行

鄧曉婷

離“八一·少年行”衛星的發射已過去七年。

這顆由中學生全程參與研制的衛星，曾讓北京市八一學校轟動一時。而當所有的喧嘩沉潛下來，作為八一學校的領頭人，校長沈軍一直在復盤，繁榮的科技活動、科技課程背后，科技教育的可持續性是否真實地發生了？每當學生坐在環境優越、設備先進的科技教室里學習，那些于手中從無到有的工程項目，能否引起他們對于科學思維以及自我成長的探問？

他希望從八一走出去的學生，都能經由一個器件、一次好奇，以針芒之微，觀世界之大；能夠在遞遷之中，洞悉社會需求，涵養、迸發創造的愿望，尤其是在與八一血緣相系的航天、國防領域，成長為具有廣泛科學素養的工程師。

科技教育不是一場活動

從建立“天工苑”“開物苑”，再到成立以箭、星、站、器四個航天實驗室為主的航天少年科學院，多年來，八一學校一直在為學生提供更好的科技教育環境。從活動、項目、課程的量變中，無限接近教育的本質目標——育人。

在不斷優化的科技教育體系中，令沈軍擔憂的是，評價導向、教師素養、課程鏈接、貫通培養等方面，仍然有一些捉襟見肘的問題。“我們的初衷，是希望學生在科技課程中內化相關的能力和素養，比如設計思維、工程思維。但到初三或高三，這些項目課程基本停止了，科技教育在全國范圍內都有‘兩張皮的現象。”他認為，如果這個導向不改變，科技教育將永遠是一場轟轟烈烈的學生活動。

自STEM教育引入國內，各地中小學都在積極嘗試。沈軍留意到，在當前的STEM教學中，大部分教師習慣于把實驗的目標、器材、流程甚至誤差分析全部整理好“打包”交給學生，卻沒有讓學生明白“為什么做”，這同樣也是科技教育最欠缺的環節。“比如我們做衛星，很多學生并不清楚為什么要做，是老師讓‘我做？還是‘我想增加一些有趣的體驗？這些都不是教育的初衷，我們的初衷是想讓學生選出自己感興趣的命題，進而學會觀察世界，了解社會需求，激發他們創造的愿望，這才是拔尖創新人才培養的第一步。”

同理心是工程設計的起點。他指出，當下科技課程最大的問題，和很多藝術課程一樣，如何模仿以及技巧性的方法教了很多，但如何用藝術表達自己的情感和思想，以所見所聞進行創作，是很多學生所缺失的。“也許培養創造思維的第一步我們就做錯了，八一學校前幾年有很多科技成果，做完之后我‘沾沾自喜，后來我覺得當時學生獲得的東西，或許僅僅是一份關于制作技巧的收益，是不可持續的。表面的繁榮背后，科技教育的價值在哪？”

他察覺到，“學生在科學研究過程中，往往會發現自己的數學基礎不夠，然后回過頭去找數學老師，這時教育就是被動的。作為特色科技高中，數學這條主線必須抓”。“0—1”的原始創新，看似與我們的現實生活沒有直接聯系，但它確實是所有工程技術的理論起點。沈軍說，讓學生理解為什么做，其實就是讓學生發現問題、提出問題、解決問題，這是一個完整的鏈條。一系列的探問和反思，是八一學校科技教育持續發展的動力。

學科知識要走向應用

“八一學校誕生于炮火硝煙，我們不能忘本。但紅色教育的抓手不能淪為說教，一定要有歸宿。于八一學校而言，它的落腳點就是國防和航天。航天工業和國防工業是一個龐大的集成系統，我們的科技教育要將其具體拆分成課程要素，以校本形式，用學科方式培養學生在這兩個領域解決問題的能力。”

在一輪又一輪的迭代升級中，八一學校以“學科主體+科技特色”統整建設路線，以國家課程教材內容為主體，各學科合作開發科技特色課程。突出數、理、化、生學科課程在培養與提高學生科學思維能力方面的關鍵作用，同時重視人文社科類課程對學生科技素養提升的重要作用，對國家課程教材內容進行學科內、學科間、跨學科主題整合；基于學生的生涯規劃，開發科技特色課程，包括數學課程、高級實驗室課程、社團課程以及暑期學校課程等。

以衛星課程為例，其貫通小學、初中、高中，依據學生的認知發展，逐一開設“航天科技基礎實踐”“1U立方星設計”“衛星工程與實踐”“立方星人工智能載荷設計與應用”等課程，讓學生從初步認識火箭原理、衛星平臺、深空探測等航天基礎知識，到深入了解衛星測控原理，掌握衛星跟蹤、衛星遙測、衛星遙控等概念，再到強化他們的復雜問題解決、深度學習能力，以及發展創新創造能力。

隨著課程的完善，教師素養的提升變得更為緊迫。學校科技信息中心主任李銳說，有些彎路是必須要走的。“對于八一或者大部分基礎教育學校而言，在科技教師師資方面，我們面臨的困難是相同的。一是數量不夠，二是沒有工程背景，我們只能靠不斷地學習，在實踐中提升素養。”近年來，八一學校不斷開拓外部資源，邀請高校、科研院所具有工程背景的專家或教師來學校磨課，在不斷地觀摩、學習中，幫助教師內化科技專業知識和素養。

“對于老師而言，教授知識只是一個方面，教育手段才是我們的專業和強項。”沈軍強調，在科技教育中，教師要勇于走進“第三空間”，走出教師跟學生之間的課堂空間、教師和教師之間的教研空間，進入跨學段、跨學科、跨崗位領域。

科技教師傅悅銘說：“開展科技教育需要具備一定的綜合能力，要運用很多學科知識，這些知識單科看起來雖然并不難，但需要我們綜合應用到實際問題的解決中。科技有一個挺大的魅力，它本身是不斷進步的，我們永遠都在接觸更新的事物。”今年暑假，在傅悅銘的指導帶領下，初一（3）班的沈躍然等4名同學參加了“海鱸魚”水下機器人競賽，并取得了好成績。沈躍然同學在設計報告中總結道：這是團隊經過多輪頭腦風暴，不斷迭代設計、反思的結果。

高品質思維在于激發自我

盡管八一學校在全國各類科技比賽中屢獲殊榮，但沈軍仍有清醒的認識：“我們不能因為拿了很多獎項，就說明科技教育辦好了。這是一個誤判。因為科技教育不能只面向‘金字塔頂端的學生。”他認為，特色教育的要義是培養一種可持續的素養，一種在每個學生身上都能體現的特質。

沈軍用“高品質思維”來概括這種特質。近年來，高考命題更加指向真實環境，在學生已有的知識水平基礎上，學校的著力點在于設計一系列問題，用真實的情境引起思維的挑戰。“具有高品質思維的學習要有一個解決問題的方法庫，遇到問題要調動哪些資源，和文獻閱讀能力、信息收集能力、合作學習能力息息相關。當遇到一道不會做的題，有些學生會選擇‘躺平，直接問老師，而一個具有高品質思維的學生，一定會帶著自己的思考去提問。”

在2023年北京市舉辦的金鵬科技論壇中，初二（5）班的付婷宇獲得了一等獎。采訪中，她告訴記者：“一開始我認為數學很冰冷，它只是建立在邏輯結構上的知識。但在不斷做題的過程中，我感受到了一些巧合。比如在做與‘（a+b）的N次方相關的題型時，我突然發現它與楊輝三角之間是有聯系的，那一瞬間我覺得數學或者說整個理科都非常奇妙。”

VEX-IQ機器人社團成員、高一（4）班的潘赫銘說，作為一名編程手，他最感興趣的，是機器人設計背后的運行邏輯，“在寫程序之前，我會在大腦里將相關的程序運行一遍，梳理邏輯，最終抽絲剝繭，分析明白，然后再去看哪些地方需要調整，我很喜歡這種感覺”。

除了高思維品質的培養，沈軍強調，面向航天、國防領域的科技教育，一定要培養孩子的格局和境界。“八一學校始終要堅持需求導向，從國家急迫需要和長遠需求出發，瞄準‘卡脖子的關鍵核心技術，為國家培養航天、國防領域的人才。”

高二（6）班的王歆皓表示，他之所以喜歡“火箭原理與設計”這門課，一方面因為它和物理知識息息相關，另一個方面，來源于他對航天的興趣。“這兩年中國航天發展得很快，我非常好奇是什么支撐著中國航天從‘一窮二白走向了欣欣向榮，我想了解這背后的規律和技術發展的過程，并將這些收獲應用到我個人今后的成長中。”

能看到學生對學習和未來有獨立的見解，沈軍深感欣慰。面對復雜多變的未來，八一學校的科技教育還有很長的路要走，但在思想的洞見處和創造的志趣中，定會有持續的突破。