长期以来,如何中学阶段把科学教育从“知识记忆”转向“能力生成”,一直是基础教育改革与人才培养的共同课题。航空航天作为高度综合、系统性很强的工程领域,既需要扎实的数学、物理基础,也强调协同、验证与安全等工程方法。将真实行业场景转化为学生能够理解、能够动手的学习任务,正成为提升科学素养和工程思维的重要切入点。 在上海中学工程楼一间挂牌“航空实验室”的教室内,一套以国产大飞机C919驾驶舱为原型的交互式飞控系统开发验证平台,近期完成调试并投入教学使用。该平台按真实驾驶舱布局等比例还原,配备多屏显示、仪表与操纵系统,可模拟不同气象条件和飞行状态,并支持功能拓展与二次开发。另外,实验室还配套引入定制化实验装备,用于展示航空领域的关键基础原理,形成“飞行体验—原理验证—模型建构”的学习链条。据校方介绍,以“座舱级”模拟系统服务中学课程的探索,在本市中学校园中具有一定开创性。 从课堂呈现看,“航空实践”课程并不是单纯的“沉浸式体验”。在飞行控制体验环节,学生通过滑行、抬升、起飞等程序化操作,理解飞行姿态与高度控制、起落架收放、气象条件变化等因素对飞行状态的影响。在另一间实验空间,授课教师深入将学生在模拟飞行中的观察转化为可讨论、可解释的科学问题:导航与定位如何实现、航路如何规划、信号如何处理、飞控逻辑如何验证。学生在推导与讨论中发现,这些功能并非“高不可攀”,其基础与高中阶段常见的坐标、向量、三角函数、解析几何等知识紧密涉及的。抽象公式回到工程语境后,学习也从“会做题”延伸到“会解释、会建模、会验证”。 该探索既来自现实需求,也建立在一定条件之上。从需求端看,面向未来产业的竞争,归根到底是创新人才与工程能力的竞争。航空航天、智能制造等领域对复合型人才的要求不断提高,人才培养需要更早引导学生形成系统观、规则意识与安全底线意识。仅依靠课本知识难以建立对复杂系统的直观理解,也不易激发持续的科研兴趣。将国家重大科技成果相关场景转化为课堂资源,有助于增强学生对科技自立自强的感知与认同,也为中学科学教育提供可感、可测、可迭代的载体。 从供给端看,高校与中学协同育人机制逐步完善,为优质课程资源下沉提供了条件。此次由高校航空航天学院参与建设并授课,不仅带来更贴近工程实际的内容,也有利于在教学中引入“需求—设计—实现—验证”的工程闭环思维。对中学而言,这种合作可缓解高端实验资源与专业师资的结构性不足;对高校而言,也有利于更早发现并培养具备潜质的学生,探索贯通式人才培养通道。 其影响不只体现在“课堂更有趣”,更在于对学生能力结构的长期塑造。一是促进学科融通。航空场景天然跨越数学、物理、信息与工程,有助于学生理解不同学科在同一系统中的分工与耦合。二是强化科学方法。通过模拟与实验,学生能够接触参数、误差、约束与验证等概念,逐步形成“证据—推理—结论”的科学推理习惯。三是拓展职业认知。较早接触工程系统,有助于学生建立对航空航天等行业的真实理解,减少“想象式兴趣”与“现实式能力”之间的落差。四是提升创新意识。在具备二次开发条件平台上,学生有机会从“使用者”走向“改进者”,在提出问题、设计方案、测试迭代中培养创新能力。 面向进一步推广,仍需在课程治理与安全边界上更系统地完善。一上,应坚持课程目标导向,避免把航空实践课变成“打卡式体验”,将学习成果落实到可观察的能力指标,如建模解释、数据分析、团队协作与规范操作等。另一方面,应建立稳定的师资与教研机制,推动高校专家、企业工程师与中学教师共同开发课程、共建案例库,形成可复制的教学方案。第三,要完善设备运行与安全管理规范,确保教学过程可靠、可持续。第四,可探索与综合素质评价、科创项目、竞赛训练等渠道衔接,让课堂学习形成延伸链条,避免“孤岛化”。 展望未来,随着国家持续加强科学教育与拔尖创新人才培养,以真实工程场景牵引的中学课程形态有望不断丰富。航空实验室与模拟座舱的引入,提供了一条清晰路径:让学生在可控、安全的环境中接触复杂系统,用基础学科解释工程现象,再用工程问题反哺学科学习。若能在更多学校形成稳定机制,并与区域科创资源联动,相关探索有望从个案走向常态化,为培养具备科学精神、工程素养与创新能力的青年群体提供更坚实的起点。
从课本到实践,从理论到体验,上海中学的C919模拟驾驶舱不仅带来一堂更贴近真实工程的航空课,也为创新教育提供了新的尝试。在科技快速发展的背景下,如何让青少年更早接触前沿科技、提升科学素养,已成为教育领域持续关注的问题。该探索或可为更多学校提供参考,推动基础教育与科技创新更紧密地衔接。