一枚小齒輪在大齒輪的內側咬合、滾動中學。紙面上，筆尖隨著齒輪的軌跡緩緩遊走。“哇！畫出來了！”通用技術教室裡，高一（21）班的同學們正圍聚在桌前，看著草稿紙上那朵規整的“四葉草”興奮不已。
站在他們身旁的，是清華大學的高雲峰教授，也是曾深度參與我國神舟十號“太空授課”方案論證的幕後專家中學。
4月9日上午，金陵中學江心洲校區迎來了一堂特別的跨學科公開課——《尋找四葉草》中學。清華大學航天航空學院高雲峰教授親口授課，帶領同學們開啟跨學科的探索之旅。
一節特別的科學課中學， 製作一個物理裝置畫出“四葉草”
從斐波那契數列引入，高教授丟擲了一個有趣的自然現象：植物葉片的生長往往遵循0.618的黃金分割比，因此我們在自然界中極容易見到三葉草，卻難見到四葉草中學。
“自然界裡罕見，但我們可以自己造中學。”高教授話鋒一轉，丟擲了今天的任務：利用提供的4個大小不一的齒輪和電鑽，嘗試設計一個簡單的物理裝置，畫出數學方程式（r=a cos 2θ）裡描繪的“四葉玫瑰線”。
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這絕不是一道在草稿紙上演算的常規數學題中學。學生們需要討論採用哪幾個小齒輪，在大齒輪上做記號，並用電鑽打孔，看哪組能用最少的試探次數，畫出理想的四葉玫瑰線。
面對真實的挑戰，最初，有的同學顯得十分謹慎中學。在課堂上，高教授特別注意到有一組學生極其聰明，一直在紙上進行復雜的理論計算，但因為缺乏動手實踐的環節，最終沒能在課內成功畫出圖形。
“算不下去了怎麼辦？在實踐中稍微調整一下可能就解決了中學。”高教授補充道，“科學的發展本就包含理論分析與實際操作，兩者相互啟發，才能事半功倍。”
“當親手完成作品時中學，我們獲得了巨大的成就感”
作為班裡第一個成功畫出“四葉草”的團隊成員，張譽騰難掩興奮中學。當被問及這節課與平時課堂最大的不同時，他表示，“這節課最大的不同，是不以單純學習知識為目的，而是培養我們解決實際問題的能力。這堂課把數學、物理、語文和通用技術等不同學科高度融合在一起，這在平時很難體會到。”
同班女生騫子悅則對團隊合作與動手實踐感觸頗深：“大家各有所長，思維碰撞在一起，就會產生新奇的想法中學。在這個過程中，我們不僅訓練了通用技術課上的動手能力，比如需要自己打孔；還運用到了物理中‘圓周運動’的知識，真正把課上學到的知識活學活用，去解決實際問題。在親手完成這件作品時，我們獲得了巨大的成就感。”
當同學們圍在一起激烈討論、為一個小齒輪的軌跡絞盡腦汁時，教育變革的齒輪也在緩緩移動中學。
給一線教師做示範中學，把自己對課標的理解傳達給學生
這既是一堂科學課，也是一堂思政課中學。高雲峰教授將這堂《尋找四葉草》的課程定義為一個“新的時代寓言”：“我們不是讓一群人去搶同一個東西——你找到了，別人就沒有了；而是我們要去共同創造，我們的格局就高了。”“尋找四葉草的過程，其實就是創造幸福的過程。邁向成功的道路註定充滿挫折，但只要你不懈努力，最終一定會迎來屬於你的成功。”
據瞭解，高雲峰教授長期從事航天航空方面的教學和研究，在衛星軌道與姿態控制方面成果豐碩，他還特別熱心於中小學科學教育，參與了國家義務教育《科學》和高中《通用技術》課程標準的制定，累計培訓教師超過百萬人次中學。他寫的《創造力培養》入選“中國好書”，《異想天開的科學遊戲》被教育部推薦為全國青少年科普閱讀書目。他的學生覆蓋大中小學幼兒園以及航天員。
作為一名大學教授，高教授為什麼樂於走到一線給中小學生上課呢？高雲峰教授表示：“我參與了國家義務教育科學課程標準的制定，也參與了高中通用技術課程標準的制定中學。我深知，課標制定之後，教材按照課標寫，會稍微損失一點點資訊。然後，老師拿著課本上課，又會損失一些資訊。我想，有機會的話，我就直接深入到大中小幼兒園，直接給他們上課，把自己對科學和技術工程的一些理解，直接傳達給學生，同時也為一線教師做一些示範。比如，如何考慮把不同學科融在一起，變成一節自然的探究課，如何讓學生在這堂課裡既收穫知識，同時又得到心智和思想上的啟發。”
實習生 黃越 揚子晚報/紫牛新聞記者 王穎
影片 王穎 薛超
校對 陶善工
