2019年6月，北京市八一学校参与研制的首例中学生太空生物实验舱“方舟一号”发射成功。（学校供图）
北京市八一学校学生在上航天科技课程。（学校供图）
北京市八一学校校园。（学校供图）
475，这是目前长征系列运载火箭已发射的次数，也是北京市八一学校开物苑走廊上，一块展板显示的红色数字。每当一枚长征系列运载火箭冲上太空，这块展板上的统计数字就会实时增加1，代表祖国航天事业又前进了一步。
在这475次发射中，有一次发射搭载了一颗特殊的卫星——“八一·少年行”卫星，这是我国首颗中学生科普卫星，由北京市八一学校40余名中学生全程参与研制。
2016年12月，在这颗卫星发射之际，小卫星研制团队的同学们收到了习近平总书记的回信。在信中，习近平总书记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。
北京市八一学校牢记总书记嘱托，以建设世界一流科技高中为目标，大力推动航天特色的科技创新教育，引导学生在科技课程和活动中点燃兴趣、激发梦想，勇攀科技高峰。
少年和卫星，带着梦想“上天”
为给学生营造科技创新的物理空间，北京市八一学校将两处楼宇地下空间改造为学生科技活动场地，分别命名为“天工苑”和“开物苑”，名字源自中国古代科技著作《天工开物》。虽为地下空间，但这里承载着许多关于“上天”的梦想。
在开物苑卫星测控地面站里，贴着许多明信片，它们来自世界各地的业余无线电爱好者——只要收到了“八一·少年行”01星的信号，就会寄来一张通联卡片。
7年前，一群少年把卫星和梦想一起送上了太空。
北京市八一学校是一所有丰厚历史的学校，习近平总书记曾在这里度过小学和初中时光。2016年教师节前夕，总书记回到母校看望师生时，来到学校的天工苑通用技术中心，在北京市八一学校与中国航天科技集团航天人才开发交流中心共同举办的科普小卫星课堂上，仔细观看学生们正在研发的我国首颗中学生科普小卫星，向指导教师和学生了解卫星实验内容和特色功能。
习近平总书记对同学们说：“你们很了不起，我上学时，也就是组装个矿石收音机。你们从中学阶段就培养科学素养，发展兴趣特长，打下牢固基础，将来上大学继续学习这方面的专业知识，连贯起来，这很好。”
“你们的小卫星发射时别忘了通知我一下。”习近平总书记亲切地说。
2016年底，研制团队的同学们给习近平总书记写信，如约报告了小卫星即将发射的消息。不久就收到了习近平总书记的回信。
“收到回信时很激动，感觉又和总书记进行了一次对话。”朱迅是当年小卫星研制团队的写信人之一，总书记考察北京市八一学校时，他当面向总书记介绍了科普小卫星的研制情况。如今朱迅正在清华大学能源与动力工程系攻读博士学位。
“总书记祝贺我们的卫星即将发射，并鼓励我们激发科学探索的热情，带动身边同学一起讲科学、爱科学、学科学、用科学，发挥启明星的作用。这些鼓励的话至今仍在激励我。”朱迅说。
这颗小卫星确实像启明星一样，点亮了北京市八一学校航天科技教育之路。
7年来，学校通过航天实践工程项目及课程、航天发射场游学活动、航天英雄人物进校园等实践探索，吸引了大批学生关注航天、了解航天，并掌握科学探究方法及工程实现路径。同时，学校牵头成立“中国航天科技教育联盟”，在全国范围内点燃航天科技教育的热情。
小卫星项目只是一个起点。
2023年4月，北京市八一学校启动了“逐梦深蓝”项目，开启了中学生“无人艇”研制、应用及课程开发工程。未来，我国首艘由中学生全程参与研制的“无人艇”将在八一学子手中诞生。
“通过在小卫星项目上的真实工程实践探索，学校已经积累出一套完整的航天特色教育模式。”北京市八一学校校长沈军介绍，为了满足国家发展对国防科技各领域创新人才的需求，学校将科技教育特色由航天向更多领域拓展，建立起更加完整和体系化的国防科技育人模式，真正肩负起时代赋予的“培养科技专长、铸就科技脊梁”的教育使命。
真实和有趣，给好奇心添翼
“2050年，中国航天员在火星表面执行任务，为防止被过量宇宙射线伤害，需要佩戴辐射监测仪，北京市八一学校‘航天工程师’们的任务就是要设计并制作出宇宙射线探测器。”
这是北京市八一学校“太空工程师系列课程”之一“探测宇宙射线”。“这门课基于我国航天科技中宇宙射线探测技术开发的真实问题，结合了高中物理静电场、磁场、电路等学科知识点。”授课教师李洪健介绍，课程还组织学生进入高校、研究所参观学习，学生最终以提交设计作品、答辩的方式结束课程。
“老师奇妙的思路和各式各样的故事、照片，都一步步加深了我的学习兴趣，让我领略到科学的独特魅力。”这是高二学生胡和钦去年上完“探测宇宙射线”第一课后的感受。
如何沉淀小卫星项目的经验，开发设计适合中学生的航天科普课程？北京市八一学校做了大量探索。
“最开始我们的课程是做整星研制，但是后来发现对于中学生来讲，难度太高。”北京市八一学校科技信息中心主任李锐说，后来学校通过和航天领域的科学家、工程师联合开发课程，把高深前沿的大问题拆解为和中学学科联系紧密的小问题，“用真实环境中的真实问题、学科问题，激发学生的兴趣和内驱力”。
这样与学科联系紧密的真实问题探究在北京市八一学校的科普课程中很普遍，如月球电磁城堡项目是基于我国航天专家提出的月球超导电磁屏蔽技术，卫星能源分系统课程是基于我国正在研制的碳卫星……
“真实情境下的教育是当务之急。”在沈军看来，学校的教育是温室的呵护，而真实世界是纷繁复杂的，要培养面对真实世界的人，一定要用真实的问题。
目前，北京市八一学校开设了10余门航天科技主题的选修课。为了进一步深化课程体系，学校成立了航天少年科学院，分别以卫星研制与载荷设计、火箭原理与发动机、空间站与地外基地、探测器设计及卫星数据应用等航天工程为背景，开展“星、箭、站、器”航天科普课程及实验研究。
北京市八一学校的科技活动还有一个特色，就是好玩。爆破大作战、多级分离水火箭、纸箱车和智造纸箱车竞速……每年科技节，校园里“欢乐因子”和“科技分子”的浓度一样高。
“游戏即人生，团队即社会。”北京市八一学校党委书记牛震云多年来观察到，在科技活动中，学生把虚拟的游戏角色制作成实体的机器人，在竞赛对抗中发现问题、解决问题，在团队合作中学会社会交往，学会发现同伴的价值，润物细无声地实现立德树人。
“我们就是要通过有趣的载体，激发学生对科学的兴趣，在玩中学，在学中玩，就像总书记回信中说的带动更多青少年爱科学。”牛震云说。
3年和30年，种下科学的种子
不久前，北京市八一学校的校园开放日，2016年小卫星研制团队的成员刘书洋回到母校，找老师李锐聊天。李锐问他，当年研制小卫星对你到底有什么影响？
“持久的学习力和好奇心。”刘书洋回答。他给李锐看了一张表，是班级同学本科毕业后的去向，不少同学都在世界名校和国内重点高校的理工科继续深造。
在基础教育阶段，受过良好科学教育的孩子，会有什么不同？
“我们以科技高中为办学特色，我们的学生走出学校后，一定要有一种发现问题、解决问题的习惯，这就是我对科技素养的理解。”沈军说。
在采访中，不少学生都谈到“解决问题的能力”这一收获。高一学生王歆浩是机甲大师机器人社团的成员，在经历赛场上各种突发状况后，已经是“遇事不慌，沉着冷静”。“我对真实的工程非常好奇，希望能够像科研人员一样思考问题，把所学应用到真实的问题解决中。”王歆浩说。
科学技术课教师傅悦铭观察到一个有趣的现象。他发现，学生刚加入科技社团的时候，遇到问题总是喊老师，而且很容易在团队中争吵，但是经过两年的科技活动训练和各类比赛后，学生遇到问题，第一时间是自己想办法解决。“这比做题、套公式复杂得多。”傅悦铭说。
“科普卫星带给我的最大收获不是知识层面，而是拓宽了视野、培养了兴趣，让我有机会在进入大学之前对航天领域有一定的了解。”朱迅说。
如今，朱迅的博士研究方向为空天飞行器喷雾冷却热防护，他计划未来继续在专业相关领域中从事科学研究工作。
沈军介绍，北京市八一学校正在以实验室研究项目为载体，探索高校科研院所与中学共建航天科普课程的教育新途径，依托大学、科研机构资源，逐步建立中学、高校贯通的人才培养模式。
“我们为学生的3年服务，要他3年好，但是不能把他30年的事情抛开，把30年抛开，是不完整的教育。我们很多教育人，都在追求30年。”在沈军看来，如果更多学生能够爱科学、种下以后从事科学工作的种子，“那我们的工作就是有价值的”。
（特别报道组成员：本报记者 王友文 欧媚 梁昱娟 冯子琪 执笔：欧媚）