“国际空间站”太空教育活动初探

王菁 郭霞 马劲

摘要 2021年，随着我国航天员顺利进驻天宫空间站核心舱，中国空间站工程取得了“开门红”，进而引发国内外公众对天宫空间站应用前景的密切关注，其中包括在空间站开展的太空教育活动。纵观全球，各国在发展载人航天工程的过程中，对太空教育都给予了高度重视，联合建造“国际空间站”的美国、俄罗斯、日本、欧盟等国或组织的航空航天机构，更是将太空教育作为重要的战略目标之一，开展了定位清晰、分类明确、内容丰富的科学研究和教育实践活动。文章通过回顾“国际空间站”及各国开展的太空教育活动，系统分析其实践经验，对我国开展空间站相关太空教育工作进行了思考并提出了建议。

关键词载人航天空间站太空教育活动

0 引言

随着综合国力的不断增强，中国在载人航天工程上取得了突破性成果，极大提升了民族自信心与凝聚力， 彰显了我国的科研能力与技术水平。2021年，航天员顺利入驻天宫空间站核心舱，中国载人航天工程的巨大成就对公众的影响达到新的高度，越来越多的公众特别是青少年开始关注空间站的发展，开展空间站太空教育活动的重要性和紧迫性逐步体现。

载人航天事业已经走过60年的历史，世界各国在发展载人航天工程的过程中，都对开展教育和推广活动给予高度重视。众所周知，长期在太空中飞行的载人航天器内具备得天独厚的失重环境，地面难以模拟，开展空间科学研究对人类社会的发展具有极其重要的意义。与此同时，开展太空教育活动，特别是在载人航天器上开展科普教育活动，可以使公众直观地认识太空环境，激发青少年对科学研究和航天探索的兴趣，有助于进一步提升公众科学素养，为国家载人航天事业的长远发展积蓄人才力量。

“国际空间站”（ISS）作为目前在轨运行最大的空间平台，主要由美国国家航空航天局（NASA）俄罗斯联邦航天局（ROSCOSMOS）加拿大航天局（CSA）欧洲航天局（ESA）日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）等共同运营[1]。现在，“国际空间站”的空间应用项目主要包括医学与生物学研究生物工程、空间技术、材料科学、教育活动、地球物理学及对地观测等7个方面的科技研究性应用[2]。太空教育成为载人航天不可忽视的重要领域，是将载人航天的科研成果向公众特别是青少年推广的主要途径，是连接二者的关键枢纽，更是推动载人航天事业可持续发展的强大动力。

作为开展太空教育的重要载体和平台，“国际空间站”對全球科普传播和教育领域所做的贡献日益凸显。下面通过研究“国际空间站”及各国重点开展的教育实践活动，探讨对我国开展太空教育具有借鉴意义和可操作性的路径与方法。

1 “国际空间站”太空教育活动概况

11 NASA 太空教育活动的开展

促进公众理解科学，是美国国家航空航天局（NASA）除承担重大科研项目之外的重要工作任务之一。美国明确了航天教育的战略意义，不但设立教育协调委员会进行总体决策，还成立专门的教育办公室等部门共同协作开展教育活动，同时提供固定的资金支持。NASA 通过联合科学家、教育家、科学中心、天文馆、高校等，始终致力于开发并推广各类教育活动与实践项目，为学生和教师提供丰富多样的教育资源，充分激发学生在 STEM 领域的兴趣，助力未来科研、教育人才的培养和储备[3]。

NASA 的“国际空间站”教育连线活动，为美国各教育机构的学生和教师提供与空间站上的宇航员直接对话的机会。20多年来，一直有宇航员在空间站上工作和生活，开展科学实验与技术测试。通过视频连线活动，公众可以与在站宇航员进行20分钟的互动问答，直观了解他们在空间站工作和生活的感受。公众可通过 NASA-TV、网站及新媒体平台观看直播及回放。NASA 每年接受两次提案申请，各教育机构可提交活动提案，并在 STEM 参与办公室的支持下，组织“国际空间站”教育连线活动及配套科普教育活动，以提高学生对 STEM 的兴趣和探索精神[4]。

NASA 依托官方网站建设 STEM 教育资源专栏，内容覆盖载人航天飞行任务的不同阶段，提供体系完整的免费教育资源库，深受学生与教师信赖。专栏针对 K-12、高等教育和非正规教育等不同阶段的学生，除文字、图片、视频等传统方式，还开发了各种多媒体学习资源、电视节目、虚拟营地等互动性强、参与性高的实践项目，兼顾内容与形式，为公众提供公平、多样、包容的科普教育体验[5]。其中，“来自太空的 STEM 课程”教育专栏，将“国际空间站”教育资源与 STEM 概念紧密结合在一起，整合空间站上的演示视频、不同主题的教育资源、详细的课程计划、教育影片等，形成针对科学、技术、工程、数学等四个研究方向的教育资源100余项（表1），其中科学类资源占比最高，作为教科书之外的延伸，极大丰富了课堂教育内容。STEM 教育资源定位清晰、分类明确，满足了不同阶段学生和教师多元化的使用需求，仅2020年全年就有69万余名学生、8万余名教育工作者参与 NASA STEM 的教育或培训活动[6]。

同时，为了使公众深入了解太空特殊环境对科学实验的影响，NASA 策划了一系列科学实验活动，如组织青少年在教室中完成模拟太空相应条件的实验，或空间站上专业研究人员正在进行的实验，通过对比实验现象、结果的异同，直观体验微重力、辐射等特殊环境对于实验的影响[7]。由 NASA、美国业余无线电联盟、国际业余卫星组织等机构共同发起的“国际空间站”业余无线电台项目，作为太空教育的一项重要内容，为全球的青少年提供了与航天员直接对话的机会。目前，已有40多个国家的数百万学生参与业余无线电通话活动，航天员通过无线电台与地面的学生通话，回答学生提出的关于太空生活、探测计划、科学实验等问题，以激发学生对太空探索的好奇心和创造力。

1 2 JAXA 太空教育活动的开展

为培养下一代航空航天事业专业技术人才、推广航空航天相关研究领域技术和应用成果，日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）成立了空间教育中心，并将其活动定位为 JAXA 的核心业务之一。空间教育中心通过开展教育支持活动， 助力教育机构发展，激发青少年对“国际空间站”相关科学的研究和探索精神。空间教育中心的活动集中在学校教育支持、社会教育活动支持、提供国际国内体验式学习机会三个方面[8]。

学校教育支持的核心工作是教师培训。一是与日本当地教育委员会和学校合作开展的教师培训，探讨“如何将空间教育融入课堂”“如何利用空间教育材料”;二是与教师合作创建课程或讲座;三是 SEEC 派遣计划，派遣教师参与空间教育工作者研

讨会，以加深教师对空间站科学和太空教育的理解，拓宽国际视野。

社会教育活动支持主要包括注重青少年动手实践的宇宙学院、以亲子活动为主的太空学校及宇宙教育导师研讨会等;宇宙学院策划的发射水火箭、移动星球、挑战宇航员等天文、空间站相关知识的手工体验课程，寓教于乐，既培养青少年的动手能力和冒险精神，又激发其对太空探索的兴趣和动力。

空间教育中心还提供各种体验式学习机会，如申请国内模拟记者、参与创建空间任务等体验式活动项目;同时，深化与各国航天机构合作，提供学习交流机会，包括参与亚太地区航天局会议全民太空教育小组委员会年会和教师研讨会（APRSAF）、组织水火箭锦标赛等。

JAXA 以“宇宙”为关键词，打通了空间站科学实验与相关领域科学家、教师、公众特别是学生的共育渠道，为学生和相关教育机构提供广泛的机会参与空间站的教育科学实验。其中，太空种子实验活动是一项以学生为主导的教育实验，通过培育、观察在“国际空间站”停留近9个月、受到强辐射、正常留在地面这三种类型的葵花、牵牛花等植物种子，探索不同条件对种子的基因影响和遗传效应，这对空间站实验的教育推广和科学研究有着重要意义。

1.3 其他国家或组织太空教育活动的开展

欧洲航天局（ESA）教育项目作为欧空局公约中确认的必要活动，突出强调了太空教育的重要性。 ESA 教育项目适用于从初等教育到高等教育的各个阶段，主要包括两方面，一是适用于青少年学校教育的 ESA STEM 计划，侧重正规学校教育，激发兴趣并培养青少年的 STEM 素养、技能和价值观;二是适用于大学教育的 ESA 学院课程，包括实践空间项目与培训学习计划。通过参与 ESA 学院课程，学生有机会在“国际空间站”、火箭上运行自主设计的科学和技术实验，并在项目周期内获得专业指导，所有课程和培训均来自 ESA 或其他专业学术人士[9]。ESA 开展的太空教育活动均具备较高的自主学习和实践性，如在月球营挑战活动中，学生需要通过自主学习获取跨学科知识，开发与月球相关的科学实验，使用3D 建模工具设计月球营地;在为19岁以下的青少年设计的太空派（Astro Pi）挑战赛中，参赛者设计编写的计算机程序将有机会部署至“国际空间站”，并从空间站接收实验数据进行分析和报告[10]（图1）。

俄罗斯联邦航天局（ROSCOSMOS）教育与推广活动以宣传俄罗斯航天取得的成就为基础，开展以教育为目的的科学实验和空间科学主题课程，如俄罗斯各大航天类院校积极利用“国际空间站”的俄罗斯舱段开展教育活动与科学研究，并在空间科学教育—中小学科研卫星计划框架下开展微小卫星释放活动，提升了青年人投身科研事业的积极性，拓宽了航空航天人才储备渠道[12]。

1.4 国外科普场馆太空教育活动案例

载人航天，尤其是“国际空间站”与科技馆、天文馆等科普场馆有着很深的渊源。1951年10月，首届太空旅行年度研讨会在纽约海登天文馆举行。冯·布劳恩等航天科学家提出太空旅行的可行性和技术发展潜力。19世纪60年代，尤里·加加林在首次太空飞行之前，曾在莫斯科天文馆进行观星培训。美国、苏联的航天员及中国的航天员都曾在天文馆（天象厅）中进行过类似的培训。各国航空局与许多大型科技馆、天文馆建立了紧密联系，共享教育科普资源，研发科普活动，策划主题展览。

在美国印第安纳波利斯儿童博物馆，举办了一个极具创意的大型展览—超越地球的宇宙飞船。该展览中的“国际空间站”体验展部分，360°再现了“国际空间站”的环境，公众可以身临其境地体验航天员的日常生活，探索航天员如何在太空中进行科学实验，试穿太空装备，并尝试太空任务互动活动（图2）。展览同步开发了适用于手机和平板电脑的应用程序，在丰富用户体验的同时，拓展了受众覆盖面，使公众在沉浸式观展的同时参与到 STEM 概念的教育学习中。

美国休斯顿自然科学博物馆通过使用来自“国际空间站”内部鱼眼镜头拍摄的视频，及“国际空间站”和猎户座太空船的准确3D 模型，策划制作了球幕影片《我们选择了太空》（图3）。影片内容涵蓋了太空计划及“国际空间站”建立的历史，使观众沉浸在天文馆节目创造的虚拟环境里，学习和了解宇航员在空间站、月球栖息地等微重力环境中生活和工作的体验。其官网可免费下载针对该影片的《教育工作者指南》，阐述影片相关科学原理，对不同学段的学生提出相应的教学目标。该影片具有重要的教育意义，已被翻译为多国语言在全世界十几家影院上映，公众也可通过视频网站免费观看，实现了 NASA 科普教育资源的深度共享。

许多天文馆都将“国际空间站”观测作为一项常规观测活动。美国纽约自然历史博物馆的罗斯地球和空间中心（海登天文馆）、芝加哥阿德勒天文馆等场馆均开展了相关活动。天文馆的工作人员通过 NASA 网站或相关软件获取空间站经过本地的时间及方位，指导公众进行观测与摄影。通过组织空间站过境观测活动，公众可了解人造天体观测和拍摄的技巧，提高天文观测的兴趣。

科普场馆作为集科学研究、科普教育于一体的科学教育机构，虽具有一定的地域性，但其开放式的参观环境、沉浸式的学习体验、情景式的互动实践，使公众对科普场馆具有天然的亲近感，开展太空教育活动往往可以取得事半功倍的效果。科普场馆基于自身展厅、剧场等特色资源，或充分利用“国际空间站”公开的科研数据与教育计划，或与相关航空航天机构合作，通过策划主题展览、制作影片和开发实践课程，寓教于乐，公众可以更直观、更便捷、更轻松的方式学习和获取空间站科学研究成果，有利于激发公众对航空航天技术和空间站科学研究的学习兴趣和探索精神。

1.5 “国际空间站”太空教育活动的特点

“国际空间站”是一个空间科学实验室，更是一个位于太空、俯视地球的独有的科学传播和科普教育平台。基于国际与国内合作，“国际空间站”将科学与人文紧密结合，为全球的学生、教育工作者、公众提供科学、技术、工程、数学等领域的教育和资源。自

2000年以来，全球已有上千万教师、学生参加“国际空间站”相关教育活动。纵观各国航天机构开展的太空教育活动，呈现如下特点：一是均设立专门教育机构，制定教育总体规划，确保固定比例的经费投入，用以开展科普传播和教育活动;二是打造系统的传播网络，充分利用 NASA-TV、官网、Twitter、INS 等新媒体渠道发布科研成果和活动公告，扩大活动覆盖面和品牌影响力;三是注重科学实验项目与教育活动的创新性和延续性，倡导开放合作，面向全球广泛征集项目，并建立完善、高效的申请渠道和评估机制;四是重视未来人才培养，面向各级教师、学生及社会大众，提供有针对性的教育资源和培训活动，吸引更多的人参与到空间站的项目中，使航天工程后继有人。与此同时，对比“国际空间站”的科学研究项目，其面向全球的教育活动占比相对较小，仍具备一定的提升空间。

2 关于“国内空间站”太空教育的思考

2.1 国内开展太空教育活动的现状

2013年，航天员王亚平在天宫一号内的失重环境下，向全国6000余万中小学生演示了质量测量、单摆运动等五个基础物理实验，标志着我国太空教育迈出了开拓性的一步。2021年，天宫空间站长期在轨运行为国内开展相关科普传播和教育活动带来新的机遇。当年9月，中国载人航天工程办公室与中国科学技术馆签署了“中国空间站科创体验基地战略合作协议”，发布了神舟十二号航天员乘组拍摄的首批实验孵化项目公告视频，使得社会和公众对空间站相关科学知识的热情空前高涨，对太空教育的需求与预期也达到前所未有的高度[15]。中国将太空教育作为空间站的重要职能之一，于12月9日推出首个系列化太空科普教育品牌“天宫课堂”，由中国航天员担任“太空教师”，采取天地协同互动方式开展，与多地科技馆、学校的地面课堂进行实时交流[16]。北京天文馆发起中国空间站观测月、新华社发起全球拍天宫等活动，也获得了国内外公众的高度参与和关注。

此外，通过对国内科普场馆、学校等相关机构的调研发现，目前以天宫空间站为主题、体系完备的科普展览和教育活动为数不多。部分科普场馆在其科技主题展览中，曾展出模拟空间站主要舱段的展品或平面展板，其互动性、真实性、时效性仍与国外存在一定差距。总体来看，国内现有的科普传播和教育活动体系未能完整展现我国载人航天事业的现状和进展，关于载人航天特别是空间站的科普教育，在科普团队的有效培育、教育资源与内容的丰富性、科创实践和研究项目体系的完整度、公众的参与度等方面仍需加强。

2.2 思考与建议

为深入贯彻落实《全民科学素质行动规划纲要（2021—2035年）》，普及航天技术知识，激发公众对太空探索和空间科学的好奇心，结合各国航空航天机构、科普场馆、行业协会的有益经验，以天宫空间站为教育载体，对我国未来太空教育特别是空间站科创体验活动工作的提出如下建议：

1）加强顶层设计，统筹战略规划布局。基于我国载人航天工程及空间站实际发展需求，建立健全相关领域科学教育管理体系，完善规章制度，强化资源统筹，明确教育目标，搭建教育框架，為科学传播和科普教育提供基础保障。

2）加强人才培育，强化科普教育体系。扩大科普教育的覆盖面，为包括学生、教师、爱好者在内的公众和相关机构，提供系统的、可持续的、有针对性的教育和培训。充分发挥科研院所、科学家、航天员在科学传播与科普教育中的作用，搭建与公众交流沟通的平台，完善科普教育与人才培养体系，促进航天科研与科普人才的可持续发展。

3）创新教育模式，打造优质实践项目。突破传统科普教育模式的束缚，着力研发实践性强、参与感高的具有中国特色的空间站科创体验项目。借鉴国外开展太空教育的经验，将科普活动的开展贯穿于载人航天工程的各个阶段。同时，注重学习和探索过程，结合不同群体与受众特点，精准定位，打造特色科学传播形式与教育实践项目，建设系统化、常态化、品牌化的科普教育资源库与优质示范项目。

4）拓宽传播渠道，加强合作优化平台。建立科学传播与科普教育的新媒体传播矩阵，充分发挥官方网络平台的指导和引领作用，发挥微信、微博等信息类、视频类、音频类社交媒体平台的传播优势及联动效应，有效提升公众获取教育资源的广度与深度。加强与科研机构、科普场馆、学校、社区和社会团体的合作，深化活动参与度，以提高公众的科学和技术素养，搭建科创活动与教育资源共享平台。

3 结语

“国际空间站”无疑是历史上最复杂的工程奇迹，在科学和空间探索研究方面的成就数不胜数，其战略目标还包括应对国家挑战和促进经济增长，在航空航天和科学领域激发和吸引公众参与。为此，“国际空间站”和各国相关机构在教育方面做出了巨大的贡献。据统计，随着空间站的建立，公众对科学的兴趣有了很大的增长。“国际空间站”的科学普及教育成果和实践，也为我国开展太空教育提供了有益经验。随着天宫空间站各项任务的顺利开展，为我国开展科普传播和教育活动提供了有利的平台，这是时代赋予我们的机遇。航天科研机构与科普场馆、学校等教育机构应拓展合作的广度和深度，结合我国国情，开展具有中国特色的太空教育活动，为我国未来科学技术的发展，特别是航天事业的发展培养后备人才。

参考文献

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[16]中国新闻网.“天宫课堂”将开讲， 中国空间站首次太空授课有何门道[EB/OL].（2021-12-06）.https：//www.chinanews.com.cn/gn/2021/12-06/9623089.shtml.

（2021-11-19收稿，2021-12-28修回）

作者简介：王菁（1989-），女，工艺美术师，从事科普活动宣传策划工作，E-mail：wangjing@bjp .org .cn。

A  Preliminary  Study  of  Space  Education Activities Related  to  the  International  Space  Station// WANG Jing，GUOXia，MAJin

First-Author's Address  Beijing Planetarium， E-mail：wangjing@bjp .org .cn

Abstract  With the astronauts successfully stationed into the core module of the Tiangong space stationin 2021，  China's  manned  space  project  has  made  great  achievements，  which  has  arouses unprecedented  attention  from  the  public  about  the  scientific  research  and  activities  of the  space station. Throughout the world， various countries have attached great importance to space education activities  in  the  process  of  developing  manned  space  projects . The  International  Space  Station， together  with  NASA，  ROSCOSMOS，  CSA，  ESA，  JAXA  and  other  aerospace  institutions，  has  made education as one of the important strategies， carried out scientific research and educational activities with  clear  positioning，  classification  and  full  contents . This  article  reviews  the  space  education activities  developed  by  the  ISS  and  other  countries，  to  learn  its’ experience  systematically  has important reference significance for China's space education of space station.

Keywords  Manned space， space station， Space education activities