北京市八一學?？萍脊?jié)火箭比賽

2017年12月28日11時23分，我國首顆中學生科普小衛(wèi)星——“八一·少年行”在太原成功發(fā)射。北京市八一學校的同學們?nèi)虆⑴c了衛(wèi)星的設(shè)計與研制過程，并主導完成了衛(wèi)星的載荷設(shè)計，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。這顆衛(wèi)星的發(fā)射是學?？萍冀逃囊粋€里程碑，更是實踐全新科技教育改革的一個新的起點。

八一學校是聶榮臻元帥創(chuàng)辦的學校，是北京市示范性高中，集小學、初中、高中、國際部于一體。建校70多年來，學校始終不忘“科技強軍”的使命，奠定了以科技教育著稱的辦學特色。學校位于北京市中關(guān)村核心區(qū)，擁有航天實驗室、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)字化實驗室、虛擬演播室、3D網(wǎng)絡實訓室、STEM展示館和國際多元素質(zhì)教育館等先進的硬件設(shè)施。八一學校科技教育的指導思想是：“以普及促提高，并將學生創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)融入學校教育教學之中”。作為北京市金鵬科技團成員和北京市科技教育示范學校，開展科技教育，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力，多年被列入學校的整體辦學目標之中。

以科技教育立校，開展普及性科學實踐活動

近年來，隨著教育課程改革的不斷深入，特別是《國家全民科學素質(zhì)行動計劃綱要實施方案》的提出，學校的科技教育也逐漸從科技活動、課堂滲透提升為有目標、有推進策略、有機制保障、有評價體系、關(guān)注核心素養(yǎng)培養(yǎng)的課程體系。在課程建設(shè)中，特別強調(diào)在初中增強中學數(shù)學、物理、化學和生物等學科教學的橫向配合；在高中重點開展多種科學創(chuàng)新與技術(shù)實踐的跨學科探究活動。學校還特別引入航天科技教育項目，通過衛(wèi)星研制等真實項目帶領(lǐng)學生參與科研的全過程，全方位體驗航天科研，了解航天科技。

多年來，八一學校堅持開展豐富多彩的普及性科技活動，旨在基礎(chǔ)素養(yǎng)與認知技能在活動中落地。紙箱車是學校堅持了十多年的一項比較有代表性的科技活動，學生利用紙板來完成一輛可以載人前進的小車?；顒由钍軐W生喜愛，制作過程投入，賽場競爭激烈。從任務的拆解和分工，包括詳細的總體的規(guī)劃、時間如何分配，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任務中需要學生通過合作解決。

在接下來的方案設(shè)計中，學生利用工程思維不斷提出方案，分析優(yōu)缺點，對設(shè)計進行改進迭代。這是一個真實情境下的任務，過程中離不開學科知識的建構(gòu)，包括物理的受力分析、數(shù)學計算與建模、技術(shù)學科中材料、結(jié)構(gòu)及草圖設(shè)計等相應知識的學習與應用。在活動中，學生有很多自主行為的發(fā)生：目標計劃與設(shè)定、自我評價、組織和轉(zhuǎn)化、信息搜索、堅持記筆記和自我監(jiān)控、環(huán)境結(jié)構(gòu)、練習和記憶、求助、回顧記錄等。知識由瑣碎的知識點提升到了概念及策略，并遷移應用到具體場景中；學生的認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，并且使用到了元認知策略。這些自主學習能力的表現(xiàn)性結(jié)果，有效連接了學習結(jié)果與核心素養(yǎng)。

在2018年第十八屆中國青少年機器人競賽中，學校獲得VEX機器人工程挑戰(zhàn)賽高中組冠軍，這也是北京代表隊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。在該項賽事的全球賽中，八一學生代表隊也多次獲得金獎。除了在傳統(tǒng)模型項目中保持突出的競賽成績外，學校還組織并開展了VR模型飛行等新的項目，在全國賽中取得佳績。

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

STEM教育，為不同需求的學生提供多重選擇

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

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

在基于實際工程實踐的一些項目的課程開發(fā)中，把衛(wèi)星研制工程的實踐活動逐步分解成了13個教學模塊，開展了衛(wèi)星研制、載荷設(shè)計和衛(wèi)星應用等不同的項目式課程。該課程群的設(shè)計與開發(fā)獲得了北京市基礎(chǔ)教育教學成果獎。

在基于競賽主題的項目開發(fā)中，RWDC （Real World Design Challenge）是面向全球高中生的航空航天設(shè)計比賽項目。2018年競賽主題為“可精準噴灑農(nóng)藥的無人機設(shè)計”。針對指定面積的玉米地中隨機出現(xiàn)的病蟲害，進行精準噴藥，并為該系統(tǒng)的商業(yè)運作制訂商業(yè)計劃?；谶@樣一個項目，學校把它設(shè)計為一個項目式的課程，在這個問題的解決當中，每一個學生都有角色的分工，項目學習過程中會涉及多個學科領(lǐng)域的知識的學習，包括農(nóng)業(yè)植保基礎(chǔ)知識、航空基本知識、飛機設(shè)計概論、軟件學習和方案設(shè)計等。學校連續(xù)兩年組隊參加了該項賽事，在國際挑戰(zhàn)的賽場上，同學們以專業(yè)的設(shè)計方案、完美的展示呈現(xiàn)獲得了全球第二名及中國區(qū)總冠軍。

在所有的項目式的課程設(shè)計中，學校都有意地讓學生關(guān)注核心知識、關(guān)注挑戰(zhàn)性問題、引導學生在學習過程中的高階的認知、進行探索技術(shù)性實踐并產(chǎn)生個性化表達，最終落實到核心素養(yǎng)的培養(yǎng)上。

航天特色項目肩負輻射引領(lǐng)使命

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

此項目引起了社會的廣泛關(guān)注，衛(wèi)星發(fā)射前，同學們給習近平總書記寫信匯報了研制工作并報告了發(fā)射時間，習近平總書記第一時間給孩子們回信，希望同學們保持對知識的渴望、保持對探索的興趣，培育科學精神，刻苦學習，努力實踐，帶動更多青少年講科學、愛科學、學科學、用科學，努力成長為祖國棟梁之材，將來更好為實現(xiàn)中華民族偉大復興的中國夢貢獻力量。總書記的殷切囑托為學校發(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，學校又相繼開展了北斗導航應用和衛(wèi)星測控與應用等衛(wèi)星相關(guān)的實踐課程，其中學生設(shè)計的太空微重力下果蠅睡眠與活動規(guī)律研究的太空生物實驗艙即將搭載探空火箭進行驗證。

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

八一將通過我國首顆中學生科普衛(wèi)星的發(fā)射與應用，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?？茖W素質(zhì)教育對接，旨在培養(yǎng)更多高科技人才。八一學校的科技教育歷經(jīng)了多年的實踐，總結(jié)并提煉出了自己的特色，新時代，學校還將繼續(xù)探索，為國家培養(yǎng)更多創(chuàng)新型人才。