我是湖南双峰人。1975年中学毕业后，我一边务农，一边在荷叶镇豪胜小学担任民办教师。在那段民办教师的经历中，我始终满怀热忱地对待每一堂课，课前必会悉心筹备。尽管仅有一年光景，这段与孩子们相伴的时光却在我心中留下了深刻印记，至今难以忘怀。

　　1977年恢复高考的消息传来，为我打开了新的人生窗口。1978年，我以民办教师的身份顺利通过高考，考入当时的中南矿冶学院（现中南大学），就读金属压力加工专业。1985年硕士研究生毕业后，我选择留校任教，在教学与科研中继续积累。为进一步深耕专业领域，1987年我远赴日本东北大学，攻读材料加工学专业博士学位；获博士学位后，留校担任副教授，在海外学术平台持续锤炼学识。1995年，怀着对祖国的赤诚与科研报国的初心，我选择回到祖国，并入职北京科技大学担任教授，至今仍坚守在科研与教学一线，未曾停歇探索的脚步。

　　在数十年科研生涯中，我有幸收获了一系列荣誉与肯定，这些既是鼓励，更是前行的动力。2001年，我被聘为教育部长江学者奖励计划“特聘教授”；2002年，获国家杰出青年科学基金资助；2003年，荣获全国留学回国人员成就奖；2014年，被授予全国优秀科技工作者荣誉；2015年，荣幸当选中国工程院院士。

　　回望科研之路，许多关键节点的往事仍历历在目，成为驱动我前行的精神养分。

　　高中毕业后，我回到村里的生产队参与劳动，看到生产队赖以灌溉的水泵因铜线被盗而瘫痪。彼时田里的秧苗正遭遇干旱，濒临枯萎，村长的一番话让我至今铭记：“咱们国家缺铜，这东西太金贵了，实在买不起啊。”那个傍晚，干涸的土地与焦急的面庞深深烙印在我心底，一个朴素的疑问悄然萌生：为何不能用更廉价、更易得的材料替代铜材？这个疑问如同一颗种子，在岁月中默默埋藏了许多年。

　　1998年，一项国家紧急任务摆在面前，要在不降低导电性能的前提下，实现导线的低密度与低成本优化。接到任务的瞬间，童年那片干涸的土地与村长的话语猛然浮现，灵光乍现：何不让铜与铝“手拉手”结合起来？以薄层铜保障导电性能，以铝芯体承担结构支撑，如此便能在保持核心性能的同时，大幅节约珍贵的铜资源。那个顿悟的时刻，我自然而然触碰到了材料学科最本真的美，它藏在两种金属的完美契合里。薄铜层保障精准导电，铝芯体承担支撑结构，两种金属各尽其责、协同增效。此后，我与团队历经多年潜心钻研、反复试验，终于将“铜铝复合材料”的设想变为现实，成功实现以铝节铜的目标，为国家资源安全提供了有力保障。随着技术的落地应用，它们也转化为了生活中可触可及的实际价值。

　　我的研究方向聚焦金属材料制备加工，乍看之下满是“冰冷”的金属与机械，实则蕴含着材料学科独有的机理之美、协同之美与应用之美。老家房檐下的雨燕曾给我诸多启发，它们的翅膀骨骼呈中空结构，既轻盈得能乘风翱翔，又坚韧得足以支撑万里迁徙。受此生物结构的精妙启发，我们团队攻关研制出大型铝合金型材制备加工技术，将自然智慧转化为材料设计的创新思路，这便是材料学科中“师法自然”的仿生之策。该技术最终成功应用于高铁车厢、飞机螺旋桨等关键结构的轻量化制造，为我国高铁与航空航天事业的发展注入了动力，相关成果也荣获国家科技进步奖二等奖。材料学科的独特魅力，正在于将这些隐性的美感转化为材料的性能、结构与实际应用，让本没有温度的金属成为承载美好生活的温暖载体。

 结合自身成长与科研经历，我始终认为，科学之美的核心，在于以最简单的规律破解最复杂的难题。而学科美育的本质，是让每个学科都能成为学生探索的“引路人”。于材料学科而言，是引导学生看见金属的流动之美、结构的平衡之美、应用的价值之美；于其他学科亦然，是让数学的逻辑美、物理的守恒美、化学的变化美，都成为可感知、可体验的具象存在。

　　对中小学生而言，科学思维、科学素养与学科美育的培育本为一体，不可分割。我认为，中小学生感知“科学之美”与“学科之美”的素养培育，应遵循“三个一”导向：涵养一双能发现学科专属之美的眼睛，于寻常处见不凡；守护一颗享受思考过程、不急于求成的探索之心；树立一个以学科知识服务社会、创造价值的理想。

　　这“三个一”导向，远比单纯的知识灌输与解题训练更能培育未来的科学家与创新者。它让每个孩子都能在学科探索中遇见美、感受美、创造美，这正是教育最动人的价值所在。对此，我有三点深切体会：

　　其一，从真实生活情境中发现与提出问题的能力，是感知科学之美与学科之美的共同起点。科学教育不应局限于教室与实验室的方寸之间，而应引导学生关注身边的社会、环境与生活，发掘隐藏在日常表象下的“学科密码”。看似普通的现象背后，往往蕴含着学科独有的美感与深层逻辑：为何不锈钢不易生锈？这是材料学科的“防护之美”。为何冰块能浮于水面？这是物理学科的“密度之美”。为何树叶秋日常变黄？这是生物学科的“代谢之美”。当学生学会以科学的维度追问世界，会发现自己生活在一个巨大的奇迹之中，每一滴水珠、每一个冰晶、每一片雪花，都是宇宙间的一个小小谜题。能以科学之眼读懂世界，这件事情就会变得有意思多了。

　　其二，科学之美与学科美育的灵感迸发，皆植根于长期的知识积累与问题酝酿。教育者应悉心保护学生的好奇心，允许他们带着问题成长，不必强求即时的答案。基础教育应注重知识的长期积淀与融会贯通，让学生理解，伟大的创新绝非一蹴而就，而是持续思考后水到渠成的结果。正如我们研究铜铝复合材料，并非一次实验便能找到两种金属的最佳结合方式，而是需历经无数次尝试与配比调整，方能在反复探索中体会“恰到好处”。这种“慢慢来”的过程，教会学生欣赏积累的力量，懂得“厚积薄发”的深刻内涵。

　　其三，科学与学科美育，皆具备将个人情感、美好愿景转化为实际生产力，进而服务国家与社会的独特美感与力量。科学教育应充分展现科学的人文价值与社会意义，而学科美育则要让学生清晰看见“每个学科都能创造价值”。要让学生明白，材料学科的知识并非冰冷的金属配方，而是能锻造更安全的高铁、更轻便的航空材料；数学的公式并非抽象的符号，而是能优化资源配置、助力科技突破的工具。这种“以学科能力改变世界”的成就感与价值感，是驱动学生持续探索的深层动力。当学生亲手用材料知识设计出更耐用的小物件，或用数学知识解决了生活中的实际难题时，便能真切体会到：学科之美不仅在于“可观”，更在于“可用”，在于“能让世界变得更美好”。

 培养中小学生探究科学之美的能力，本质上也是培育他们感知、体验、创造学科之美的能力。这关乎教育本质的回归，更关乎未来创新人才的塑造。于学生个体而言，具备这种能力，能实现学习驱动力的根本性转变：将学科学习从分数与考题定义的负担，转化为学科美感与好奇心点燃的“主动探索”；于国家而言，这有助于培育出一代兼具科学素养、家国情怀与社会担当的未来公民。这种能力的塑造，需要一条由内而外、从理念到实践的系统化培育路径。

　　（一） 锻造科学探究的底层心智品质

　　科研之路绝非坦途，需有“大心脏”支撑前行。用我的家乡话来说，便是要“吃得苦、耐得烦、霸得蛮”，这三种核心非智力品质是培养科学探究能力的底层基石。材料学科的实验可能历经百次失败，数学的证明可能需要反复推翻重来，唯有耐得住寂寞、扛得住挫折，方能在最终的突破中体会到成就感与美感。

　　基础教育阶段“双减”政策的实施，对课堂教学提出了更高要求。教师不应为“减负”而一味降低学习难度，而应精心设计处于学生“最近发展区”的学习任务，鼓励学生大胆提出非常规问题，甚至敢于挑战课本与教师的权威。在这一过程中，学生难免遭遇困惑、失败，而这恰恰是成长最宝贵的契机。此时需要教师及时引导、持续关注，与学生协力攻克难关。当学生通过自身持续努力最终克服障碍时，这份体验会内化为不畏艰难、持之以恒的品格，使他们未来在面对科研中的未知与失败时，能保持稳定的心态。

　　（二）创设从“解题”到“解决真问题”的实践情境

　　即使是枯燥的解题，也可引导学生尝试使用多种方法，既有利于知识的融会贯通，又可享受学习的方法之美。解题时，答案是终点；而解决真问题时，答案只是探索的起点。基础教育的重心，不应是教师带领学生寻找唯一的标准答案，而应聚焦于探索问题的过程、方法与衍生的新问题。实践的最佳路径，是将课堂搬到真实世界，让每个学科的“美”都能在实践中自然显现。

　　假如我们不仅在黑板上讲解锈蚀原理，还让学生化身“侦探”，去观察教室窗框的锈迹，提出假设、取样分析并设计实验验证防锈方法。这个过程可能持续数月且充满挫折，而一旦学生“第一次用自己的方法延缓锈蚀”，他们所获得的“这个世界因我有一点点不同”的成就感，比任何考试满分都更为刻骨铭心。这种深刻的积极体验，让学生真切感受到科学之美存在于“让我试试”的勇气和“再试一次”的坚持之中，是激发其持久科学兴趣的最强动力。

　　（三）推动科学与人文的跨界交融

　　科学思维与人文素养并非对立，而是相辅相成的整体智慧。科学思维追求精确、量化与逻辑，确保我们行动的准确性；人文素养则赋予我们直觉、语境与意义感，引导我们思考工作的价值与方向。

　　这些年从事科研，每逢遭遇瓶颈，我喜欢去看青铜器展。三千年前的铸剑师没有显微镜，却能凭借对火候的把控与手感的沉淀，锻造出性能优异的高强金属。他们靠什么？他们靠的是对材料“性格”的敏锐直觉，而这份直觉本身就是艺术。科学思维让我们能够精确计算金属配比，人文素养却教会我们“倾听”金属铸造时的“呼吸感”，那是一种如同交响乐般的节奏与韵律。

　　我常对学生说，中小学阶段不应过早分科，更不能让孩子因某门课程遭遇困难便轻易放弃，过早给自己贴上“不擅长物理”“不适合化学”的标签。这对他们的长期发展极为不利。每个人在学科学习中都会遇到挑战，教育的关键在于引导孩子主动寻找解决问题的方法，发掘自身长处，而非被短板束缚。基础教育尤其需要打破文理壁垒，让解方程的孩子用函数绘制花朵，感受数学与艺术的“跨界之美”；让背诵古诗的学生测量窗框锈蚀的速度，体会文学与化学的“融合之美”；让学习材料的学生书写金属的“故事”，感受工科与文科的“碰撞之美”。当理科生懂得“慢工出细活”的匠人精神，文科生理解“0.1%偏差”的严谨执拗，他们便能体会到融合带来的更高级的美。这种整体性的智慧，正是创新真正发生的源泉。

　　（四）合理营造允许为好奇而犯错的“慢环境”

　　整个社会最需要合力营造的，是一个允许因为好奇心而犯错的 “慢环境”。科学探索，尤其是好奇心驱动的基础研究，有其自身规律，无法用工业化的效率指标来衡量与考核。学校应勇于“别赶教学进度”，为学生的深度探究留出充足时间；家庭要珍视孩子的好奇心，当孩子“拆坏家里的物品”时，应看到其背后的探索欲与求知欲，而非简单定义为破坏行为；社会的评价体系则应更加多元，别只捧高考状元，为各类创新人才提供展示的舞台与成长的空间。正如一项前沿研究可能历经二十年沉淀方能结出硕果，教育更需要“慢慢等一朵花开”的定力与耐心。最美的科学，永远属于那些能安静等待、持续挖掘的探索者。

　　培养青少年探究科学之美的能力，这条路径的终点，不是为了培养更多熟练的“答题者”，而是为了孕育出心怀纯粹好奇、敢于持续探索的“挖井人”。好奇心像铁树，别怕它长得慢……只管像挖井一样，每天往下挖一锹。最深的泉水，永远属于最安静的坚持者。当我们的教育沃土能够滋养这样的坚持者时，科学的未来必将涌现出最甘洌的泉源。

 让科学精神点亮中小学课堂，从根本上来看，这是一场教育理念的深刻变革。它要求中小学教育工作者，实现从“知识传授”到“思维启迪”“审美滋养”的转变，这是一场深刻的教育理念革新。

　　科学精神的种子，往往萌芽于平凡生活中的“为什么”。中小学教育工作者在课上课下，要尽心尽力精心呵护每个孩子的“为什么”。每一个好奇的发问，既是理性探索的起点，也蕴含着对科学之美的直觉感知。当课堂上能够尊重并引导学生的好奇，当教师能够把生活中的现象转化为探究的起点，科学家精神也就有了生长的土壤。一个总问“问题”的孩子，心里已经埋下了科学的种子。教育要做的是“别催他，别笑他，给他时间”，让种子自然生长。在我看来，科学不是哪个瞬间“砸”下来的，而是攒了一肚子的“为什么”之后，终于有人递给你一把能看见答案的钥匙。

　　科学精神的核心特质之一，是如何面对失败。面对失败的态度，恰恰最能体现科学精神与科学之美的交融。在科学研究工作中，“失败”从未被简单定义为负面结果。这种对失败的认知应当深入中小学课堂。我们需要让学生理解：考试答错了是扣分，科学探究中做错了却是加分，因为错误了就说明是“此路不通”，能让我们排除一个方向，转而寻找新的方向。这些错误是一步一步帮我们缩小探索范围，慢慢逼近正确答案。学校教育应当创造安全的环境，鼓励学生勇敢尝试、坦然犯错、深入分析，并从错误中获得真知。在实验课上，倘若学生的实验结果与预期存在偏差，教师不应直接指出错误，而应引导他们剖析实验过程中的每一个细节：是操作方面存在问题，还是假设本身需要调整？在项目式学习中，当设计方案遇到阻碍时，这恰恰是培养学生系统性思维和解决问题能力的契机。我时常对学生讲：“别急着跳过，先和失败‘待一会儿’，它或许正要向你透露一个秘密。”与失败共处、从中汲取经验的勇气和智慧，是科学精神的核心所在。

　　科学精神也体现在集智攻关中，个人的智慧固然重要，但集体的力量更能推动科学的进步。中小学课堂应当引入这种团队科研的文化。通过小组合作探究、跨学科项目学习等方式，让学生体验如何与同伴一起面对挑战、分享见解、整合智慧。我们要让学生学会在集体中既坚持己见又开放包容，既贡献智慧又欣赏他人。这场变革不仅需要教师的努力，更需要整个教育生态的支持。

　　最后，希望孩子们都能把问题种进心田，老师们一起用耐心浇灌出最美的花。