冷湖实验室：以热爱架起通往科学的桥

本文转自：济南时报

如果2040年，人类要在火星和平谷地建设火星移民先锋营地，我们现在需要做些什么？需要建造登陆火星需要的卫星、火箭、空间站、着陆器。在此之前呢？我们还需要做什么？需要学习建造这些飞行器的相关知识，例如编程、代数、逻辑等等。在济南，有一间冷湖实验室，它为热爱科学的青少年构建了一个宏大目标，在向这个目标迈进的过程中，孩子们逐渐学习、逐渐成长，而兴趣，始终是他们获取知识的动力。

基于问题的学习

冷湖实验室位于济南经三路老商埠，想要进入实验室，首先要计算出墙壁上的一个复杂公式“e^(πi)+1=?”这是著名的欧拉定理。这个被认为是数学世界中最美妙的定理之一，是进入冷湖实验室的第一个“通关密语”。

看似一个小小的实验室，进入之后却别有洞天。极具未来感的教室里，不经意间拉开一道门，便进入另一个世界，或许是一间光学、声学实验室，在这里，孩子们可以邂逅著名的杨氏干涉实验（证明了光的波动性）；不同教室之间的走廊，用“芯片农场”连接，如同空间站的植物培养基地，孩子们在这里用编程控制参数：二氧化碳的浓度、光照度，模拟不同条件下植物的生长状况。

冷湖实验室创始人高峻岭说，在他们团队看来，好的教育，不是教给孩子具体的知识，而是让孩子有去获取知识的动力，而这种动力正是来源于兴趣。

高峻岭告诉记者，冷湖实验室的课程，完全采用了PBL的方式，即基于问题的学习。高峻岭举了这样一个例子，在冷湖实验室《机器人图图》的课程中，任务是让孩子们亲手做一个简单的机器人。于是，为了制造机器人的骨架，他需要学习3D建模和3D打印；为了让机器人能行动，他要学习机械、电机和编程；为了让机器人在行动的过程中步伐灵活，他要学习算法和逻辑，而这一切，还要学好数学……这样一来，孩子学习的潜力就完全被激发了。

“学习的目的，是用工具解决问题，而不是工具本身。数学、物理、化学就是孩子手中的工具。让孩子掌握一个工具，如扳手、螺丝刀，那就让他去拆一个汽车发动机。让孩子掌握这些学科的知识，那就让他用这些知识去解决问题。”高峻岭说。

培养未来科学家和创新者

冷湖实验室成立于2017年，在高峻岭看来，冷湖团队是一群播种梦想的人，他们的目标是研究真实世界的“大问题”，培养青少年在科学（S）技术（T）工程（E）数学（M）方面跨学科解决实际问题的能力，为世界培养负有使命的创造者。

就在一个月前，冷湖实验室迎来了“火箭原理与设计”第五届毕业典礼暨第六届开班仪式。高峻岭和他的团队老师带着孩子们在兴隆公园，进行了一场实地的火箭发射。在这届火箭班结业的学员，从了解火箭发展历史入门、明确任务目标、掌握火箭工作原理到着手设计箭体、头锥……课程涵盖Arduino编程、三维建模、3D打印、火箭仿真、计算机编程、工程设计等多项技能学习及实践。“我们可以很自豪地说，这些孩子已经从火箭小白飞速晋级为即便面对火箭工程师也绝不露怯的火箭专家。”高峻岭说，“而他们已经与冷湖有了同样的目标：2040年飞跃卡门线。”卡门线是一条虚拟概念的界线，它位于海拔100km的高空，它的存在确立了地球大气层与外太空的边界，卡门线之外，即是太空。

在冷湖实验室独创的“火星任务”模式中，生物、化学、地理、数学、天文等各学科知识融入其中，孩子们在学习知识的同时，掌握户外生存、GPS定位、卫星通信、地质考察、能源搭建、计算机控制等各项实用技能并开展一系列探究。

6年前，当冷湖实验室提出以培养火星移民工程师为己任时，很多人认为这是一个荒诞的想法。而今天，越来越多的家长和孩子开始理解和认同冷湖实验室的价值观。

就像文章开头所说，如果2040年人类要在火星和平谷地建设火星移民先锋营地，这不是一个单一学科能够解决的问题，生命科学、天体物理、航天器设计、地球物理、计算机工程等全部囊括其中，未来的科学家和创新者需要这样的跨学科教育。

粗略统计，冷湖实验室已经培养了800多名学生，他们大多是10岁左右的少年，2040年，正是他们的世界。在几千公里之外的青海，冷湖实验室打造了中国首个火星模拟基地，在一片荒芜之中，模拟出未来人类“移居”火星后的生存环境。或许，冷湖实验室在这些少年心中播种的这颗梦想的种子，会不断地生长、壮大，将地球上这个模拟基地在火星上真实地实现。（济南时报·新黄河客户端记者曹茜）