“双减”背景下太空教育在中学的实践与探索

胡静

在科教兴国和“双减”政策背景下，学校如何结合自身实际情况开展青少年科技教育，探索青少年科学素质培养的新模式、新方法，为青少年提供更多生动有趣且行之有效的科技实践活动，在实践中提升青少年的科学素质进而实现创新后备人才的培养，是每所中小学急需思考、实践并落实的问题。

航天是人类最伟大的科学探索创举和造福人类的活动之一，标志着人类文明程度的高度发展，代表了一个国家科学技术的发展水平。我国航天事业一直在自力更生的道路上快速前进，取得了举世瞩目的成就[1]。2013 年，神舟十号航天员开启首次太空授课；在此后的神舟十一号任务中，由香港中学生设计的实验在太空得到了验证，由此揭开了青少年太空实验的序幕；2021 年，神舟十三号在轨任务期间，开启了首次空间站上的太空课堂；2022 年3 月、10 月进行的2 次天宫课堂为全国人民带来意想不到的天地对比实验[2]。至此，天宫教育已经成为每半年一次的常态化科普教育大课堂。

太空教育课程的设计思路

太空教育课程不仅能培养学生的科学精神和实践探究能力，激发学生对航天科技的兴趣，还能够增强学生的国家认同和社会责任，是一门很值得研究并在中学开展的科学实践类课程[3]。但是目前的太空教育主要还是在科技馆、博物馆等各类专业场所进行，内容也是以科普讲座或是简单的动手制作为主，缺乏真正的动手实践和探究内容，受众面窄的同时也难以实现系统地培养青少年科学素质、创新精神和实践能力的目的。“双减”政策的实施给学校科技教育提供了契机，学校可以依托自身情况，开发太空教育课程，并纳入课后服务的科技课程中，在减轻学生学业负担的同时提升学生的综合素质。

航天知识专业性强、难度大、与学生有距离感，如何将依托于高端航天技术的太空教育引入中学课堂，需要通过在实践中探索总结和改进逐步实现。应选择航天科技中相对易于实现并比较有趣的内容加以凝练，设计出能够满足中学生认知水平和知识结构的课程与活动。课程设计开发时注重科学知识与动手实践的有机结合，尽可能发挥和调动学生主观能动性与动手实践性。太空教育课程以项目式开展，首先创设真实的情景，学生需要在一定时间内，对预先设定的太空任务进行研究，学习一系列与特定任务相关的背景知识，参与到延展性的、复杂的、真实的问题解决中，接受挑战，主动探究，创造出作品，并在这个过程中完成相关知识的学习。课程实施过程遵循项目确定—制订方案—活动探究—作品制作—成果交流—活动评价的步骤。课程目标是以航天项目的方式实现做中学、学中做，实现知识到思维的转化，培养和提高学生的动手能力、工程思维、创新能力与团队协作解决问题能力。

“太空实验设计”项目式课程的实施

在设计太空实验设计课程时，综合考虑初中生好奇心和想象力很强但自控能力较弱的年龄特点和心理特征，设计了3 个阶段的活动及对应的驱动任务，用任务驱动加奖励的方式吸引学生的兴趣，激励学生自主学习。活动以启发学生参与太空实验设计为主旨，注重调动学生的学习积极性，让学生始终主动地参与学习，在拓展学生知识面的同时提高学生的综合素质。

活动准备阶段

创设情境，提出任务：假设你是太空实验设计师，需要你为我国空间站设计一个实验，你会怎么设计？教师引导学生进行必要的知识储备，例如播放中国空间站建设的精彩视频，激起学生的兴趣；提出问题：“我国为什么要大力发展载人航天事业？为什么要耗费大量的精力建立空间站？有何意义？空间站能够进行哪些科学实验？”激发学生对空间站及太空实验的兴趣与思考。学生查找资料自主学习，重点了解我国空间站的建设过程及其重大意义，尤其是在开展太空科研与实验方面的巨大作用，并完成相应的任务单。

教师介绍本次太空实验设计活动的整体计划与安排，并播放首次太空授课的视频，启发学生的思路，让学生对太空实验有直观的了解。学生自行查找资料，初步构想太空实验设计，包括涉及到的科学原理、拟采用的设备、打算呈现的方式等。

本阶段主要考查学生自主学习能力和小组合作能力。

活动实施阶段

邀请馆校合作单位“航天之星”科普教育基地的专家来校为学生作“天宫载梦——太空实验进课堂”主题讲座，系统介绍太空环境、我国的空间站计划、常用的太空实验设备、目前已开展的太空实驗，以及青少年太空搭载实验的设计方法与注意事项等，全面启发学生如何进行太空实验设计。

为学生发放“太空实验征集表”，从实验名称、实验目的、实验原理、实验器材、结果预测等方面提出要求，引导学生分组查找资料、设计太空实验，并将本组的设计以《太空演示实验设计书》的形式提交。

本环节考查学生利用跨学科知识进行太空实验设计的能力，并通过生生、师生间的讨论交流，达到不断完善设计方案的目的。

活动总结阶段

教师根据已经完成的太空实验，设计适合在地面开展的对比实验，以“讲座+ 互动实验”的方式开展活动，例如利用自行车轮和扭腰器改造的太空转身实验，用乒乓球演示“消失的浮力”，在地面完成“水膜开花”实验等，这些实验可以与已经开展过的天宫课堂太空实验进行对比，进一步分析实验背后的科学原理。学生分组进行实验，在亲身体验和动手实践中直观感受天地差异，加深对相关科学知识的学习与了解。教师挑选参与度高、表现积极、实验设计优秀的小组上台分享设计理念和活动收获、感想等，并对整个活动进行回顾、总结与升华。

本环节主要考查学生的动手实践能力和交流表达能力。本课程的评价注重多元评价与过程性评价，以便师生在评价过程中发现不足，及时调整提升。评价以评价单的形式呈现，主要内容包括：在整个活动中态度认真、表现积极、参与度高；在太空实验设计中表现突出，实验新颖可行（此环节的评价以奖励的形式呈现，入选的学生获得参加天宫课堂现场活动的资格）；去现场参加天宫课堂的学生表现出色，能够认真听讲，积极参与天地互动，在校内观看直播的学生能够认真听讲，并完成课程任务单；在筑梦天宫课程中，能够积极参与动手实验环节，能够顺利完成实验，有自己独特的思考和想法。

总结与思考

本课程对“双减”背景下的中学太空教育进行了实践与探索，综合近3 年的开展与实施情况，对太空课程在中学的开展有以下几点思考与建议。

（1）学校应将科技课程列入教学计划中，保障有充足的课时开展太空教育课程；

（2）课程设计要精心选择合适的内容，充分考虑学情并结合学生已有的知识经验，兼顾综合性、趣味性、实践性、开放性，要避免单一的知识与技能的教学，在形式上可以项目式课程方式开展，用任务驱动的方式引导学生自主学习，激发学生学习的内动力；

（3）太空教育课程专业性较强，需要具备专业知识的教师、专家进行课程开发与设计，学校要积极为科技教师提供专业培训的机会，提升教师的专业水平；

（4）可以利用校内外资源进行有效衔接，助力太空教育实施，将“请进来”与“走出去”相结合，积极引进科普资源到校，与学校教师联合开展太空教育课程，也可以由学校教师组织学生参与科普基地、场馆的活动，作为校内活动的补充，共同育人。

太空教育在中学的实施刚刚起步，还需要与中小学、科普场馆、院校等众多教育机构合作，共同探索开发，在实践中摸索成长，在助力我国青少年科学素质提升的同时点燃更多学生的航天梦。

参考文献

[1] 徐矛．航天科技知识解读[M]．国防工业出版社，2010，12．

[2] 刘枝灵．科普场馆航天主题教育活动的策划与实施——以中国科技馆“奇迹天宫，荣耀见证”教育活动为例[J]．中国科技教育，2021（7）：23-27．

[3] 王菁，郭霞，马劲．“国际空间站”太空教育活动初探[J]．科学教育与博物馆，2022（1）：65-71．