“雙減”背景下太空教育在中學的實踐與探索

胡靜

在科教興國和“雙減”政策背景下，學校如何結合自身實際情況開展青少年科技教育，探索青少年科學素質培養的新模式、新方法，為青少年提供更多生動有趣且行之有效的科技實踐活動，在實踐中提升青少年的科學素質進而實現創新后備人才的培養，是每所中小學急需思考、實踐并落實的問題。

航天是人類最偉大的科學探索創舉和造福人類的活動之一，標志著人類文明程度的高度發展，代表了一個國家科學技術的發展水平。我國航天事業一直在自力更生的道路上快速前進，取得了舉世矚目的成就[1]。2013 年，神舟十號航天員開啟首次太空授課；在此后的神舟十一號任務中，由香港中學生設計的實驗在太空得到了驗證，由此揭開了青少年太空實驗的序幕；2021 年，神舟十三號在軌任務期間，開啟了首次空間站上的太空課堂；2022 年3 月、10 月進行的2 次天宮課堂為全國人民帶來意想不到的天地對比實驗[2]。至此，天宮教育已經成為每半年一次的常態化科普教育大課堂。

太空教育課程的設計思路

太空教育課程不僅能培養學生的科學精神和實踐探究能力，激發學生對航天科技的興趣，還能夠增強學生的國家認同和社會責任，是一門很值得研究并在中學開展的科學實踐類課程[3]。但是目前的太空教育主要還是在科技館、博物館等各類專業場所進行，內容也是以科普講座或是簡單的動手制作為主，缺乏真正的動手實踐和探究內容，受眾面窄的同時也難以實現系統地培養青少年科學素質、創新精神和實踐能力的目的。“雙減”政策的實施給學校科技教育提供了契機，學校可以依托自身情況，開發太空教育課程，并納入課后服務的科技課程中，在減輕學生學業負擔的同時提升學生的綜合素質。

航天知識專業性強、難度大、與學生有距離感，如何將依托于高端航天技術的太空教育引入中學課堂，需要通過在實踐中探索總結和改進逐步實現。應選擇航天科技中相對易于實現并比較有趣的內容加以凝練，設計出能夠滿足中學生認知水平和知識結構的課程與活動。課程設計開發時注重科學知識與動手實踐的有機結合，盡可能發揮和調動學生主觀能動性與動手實踐性。太空教育課程以項目式開展，首先創設真實的情景，學生需要在一定時間內，對預先設定的太空任務進行研究，學習一系列與特定任務相關的背景知識，參與到延展性的、復雜的、真實的問題解決中，接受挑戰，主動探究，創造出作品，并在這個過程中完成相關知識的學習。課程實施過程遵循項目確定—制訂方案—活動探究—作品制作—成果交流—活動評價的步驟。課程目標是以航天項目的方式實現做中學、學中做，實現知識到思維的轉化，培養和提高學生的動手能力、工程思維、創新能力與團隊協作解決問題能力。

“太空實驗設計”項目式課程的實施

在設計太空實驗設計課程時，綜合考慮初中生好奇心和想象力很強但自控能力較弱的年齡特點和心理特征，設計了3 個階段的活動及對應的驅動任務，用任務驅動加獎勵的方式吸引學生的興趣，激勵學生自主學習。活動以啟發學生參與太空實驗設計為主旨，注重調動學生的學習積極性，讓學生始終主動地參與學習，在拓展學生知識面的同時提高學生的綜合素質。

活動準備階段

創設情境，提出任務：假設你是太空實驗設計師，需要你為我國空間站設計一個實驗，你會怎么設計？教師引導學生進行必要的知識儲備，例如播放中國空間站建設的精彩視頻，激起學生的興趣；提出問題：“我國為什么要大力發展載人航天事業？為什么要耗費大量的精力建立空間站？有何意義？空間站能夠進行哪些科學實驗？”激發學生對空間站及太空實驗的興趣與思考。學生查找資料自主學習，重點了解我國空間站的建設過程及其重大意義，尤其是在開展太空科研與實驗方面的巨大作用，并完成相應的任務單。

教師介紹本次太空實驗設計活動的整體計劃與安排，并播放首次太空授課的視頻，啟發學生的思路，讓學生對太空實驗有直觀的了解。學生自行查找資料，初步構想太空實驗設計，包括涉及到的科學原理、擬采用的設備、打算呈現的方式等。

本階段主要考查學生自主學習能力和小組合作能力。

活動實施階段

邀請館校合作單位“航天之星”科普教育基地的專家來校為學生作“天宮載夢——太空實驗進課堂”主題講座，系統介紹太空環境、我國的空間站計劃、常用的太空實驗設備、目前已開展的太空實驗，以及青少年太空搭載實驗的設計方法與注意事項等，全面啟發學生如何進行太空實驗設計。

為學生發放“太空實驗征集表”，從實驗名稱、實驗目的、實驗原理、實驗器材、結果預測等方面提出要求，引導學生分組查找資料、設計太空實驗，并將本組的設計以《太空演示實驗設計書》的形式提交。

本環節考查學生利用跨學科知識進行太空實驗設計的能力，并通過生生、師生間的討論交流，達到不斷完善設計方案的目的。

活動總結階段

教師根據已經完成的太空實驗，設計適合在地面開展的對比實驗，以“講座+ 互動實驗”的方式開展活動，例如利用自行車輪和扭腰器改造的太空轉身實驗，用乒乓球演示“消失的浮力”，在地面完成“水膜開花”實驗等，這些實驗可以與已經開展過的天宮課堂太空實驗進行對比，進一步分析實驗背后的科學原理。學生分組進行實驗，在親身體驗和動手實踐中直觀感受天地差異，加深對相關科學知識的學習與了解。教師挑選參與度高、表現積極、實驗設計優秀的小組上臺分享設計理念和活動收獲、感想等，并對整個活動進行回顧、總結與升華。

本環節主要考查學生的動手實踐能力和交流表達能力。本課程的評價注重多元評價與過程性評價，以便師生在評價過程中發現不足，及時調整提升。評價以評價單的形式呈現，主要內容包括：在整個活動中態度認真、表現積極、參與度高；在太空實驗設計中表現突出，實驗新穎可行（此環節的評價以獎勵的形式呈現，入選的學生獲得參加天宮課堂現場活動的資格）；去現場參加天宮課堂的學生表現出色，能夠認真聽講，積極參與天地互動，在校內觀看直播的學生能夠認真聽講，并完成課程任務單；在筑夢天宮課程中，能夠積極參與動手實驗環節，能夠順利完成實驗，有自己獨特的思考和想法。

總結與思考

本課程對“雙減”背景下的中學太空教育進行了實踐與探索，綜合近3 年的開展與實施情況，對太空課程在中學的開展有以下幾點思考與建議。

（1）學校應將科技課程列入教學計劃中，保障有充足的課時開展太空教育課程；

（2）課程設計要精心選擇合適的內容，充分考慮學情并結合學生已有的知識經驗，兼顧綜合性、趣味性、實踐性、開放性，要避免單一的知識與技能的教學，在形式上可以項目式課程方式開展，用任務驅動的方式引導學生自主學習，激發學生學習的內動力；

（3）太空教育課程專業性較強，需要具備專業知識的教師、專家進行課程開發與設計，學校要積極為科技教師提供專業培訓的機會，提升教師的專業水平；

（4）可以利用校內外資源進行有效銜接，助力太空教育實施，將“請進來”與“走出去”相結合，積極引進科普資源到校，與學校教師聯合開展太空教育課程，也可以由學校教師組織學生參與科普基地、場館的活動，作為校內活動的補充，共同育人。

太空教育在中學的實施剛剛起步，還需要與中小學、科普場館、院校等眾多教育機構合作，共同探索開發，在實踐中摸索成長，在助力我國青少年科學素質提升的同時點燃更多學生的航天夢。

參考文獻

[1] 徐矛．航天科技知識解讀[M]．國防工業出版社，2010，12．

[2] 劉枝靈．科普場館航天主題教育活動的策劃與實施——以中國科技館“奇跡天宮，榮耀見證”教育活動為例[J]．中國科技教育，2021（7）：23-27．

[3] 王菁，郭霞，馬勁．“國際空間站”太空教育活動初探[J]．科學教育與博物館，2022（1）：65-71．