播下“航天梦”的种子

“探索浩瀚宇宙，发展航天事业，建设航天强国”是我们不懈追求的航天梦，这一梦想需要一代又一代年轻人接力传承。在第七个“中国航天日”到来之际，如何让学生深入了解我国的航天事业，如何在学生心中播下“航天梦”的种子，我们采访了中国教育发展战略学会专项课题《钱学森大成智慧教育研究与实验》成果“学森智慧小屋”的负责人员，探讨怎样在中小学研发设计航天课程，让“航天梦”在中小学落地。

●访谈嘉宾——————————————————————

赵泽宗 中国管理科学研究院思维所思维科学与教育中心主任，“学森智慧小屋”创始人

温跃杰 中国航天科技集团有限公司第五研究院高级工程师

李 明 北京航空航天大学副教授、博士

杨 凯 北京长箭科技有限公司总工程师

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为什么开设航天课程

•航天对于物理、化学、数学等学科有极大促进。

•航天科普可以将人类文明的成果集中展现。

•航天事业用实际行动为人类命运共同体贡献力量。

中国教师报：2016年，国务院批复同意将每年4月24日设立为“中国航天日”。请问“航天日”的设立对于中小学航天教育而言有何意义，我们为什么需要开设航天课程？

赵泽宗：设立“中国航天日”旨在宣传我国和平利用外层空间的一贯宗旨，大力弘扬航天精神，科学普及航天知识，唱响“探索浩瀚宇宙，发展航天事业，建设航天强国”的主旋律。

我们首先需要明确开设航天课程的价值和意义所在。航天是现代工业体系的最前沿，是一个国家科技综合实力的集中体现。从科学角度来看，航天对于物理、化学、数学等学科有极大促进。例如，卫星、飞船的星际飞行需要力学知识，利用物理定律来测算飞行轨道、节约飞行燃料、提高飞行效率；推进剂中的化学成分，发生激烈但又受控的一系列化学反应，转化为飞行的动力；离子推进、核动力推进、星际防辐射、引力波探测等工程技术，用到了相对论、量子物理等物理学知识；星上计算机自主控制用到了电气、电路、电子、软件、人工智能等多个领域的知识；对于地球起源、太阳系探索、宇宙大爆炸等方面的研究，试图从哲学层面回答“从哪里来”“到何处去”等关于人生意义的问题。航天科普给学生提供了一个绝佳的平台，将人类文明的成果集中展现，也避免了灌输填鸭式学习的弊端。

温跃杰：从经济和应用的角度来看，航天科技已经深入日常生活的方方面面。例如，每天都在看的各种卫视节目、手机上的卫星导航、每天的天气预报等，分别用到了通信卫星、导航卫星、气象卫星、遥感卫星等科技成果。可以说，航天领域具有极大的经济、国防等社会效益。

从外交和政治的角度来看，我国的航天事业排在国际合作前列，先后为许多国家和地区提供了相关服务。依托深空探测和国际空间站等项目，我们还与欧洲宇航局构建了稳定的合作渠道，用实际行动为人类命运共同体贡献力量。

综上所述，在中小学开设航天课程有利于培养学生的爱国情怀和远大志向，帮助学生打牢科学知识基础，切实提升中小学教育教学质量。

航天课程学什么

•航天课程应该与学科教学有机衔接。

•许多学科在链接航天知识方面都有用武之地。

•航天课程可以结合日常生活能够接触到的实际应用。

中国教师报：具体到中小学的航天课程，现阶段应该涉及哪些方面，如何丰富课程内容、调动学生兴趣？

李明：考虑到中小学阶段的学生特点，应该重点涉及数学、语文、英语、物理、化学、地理、生物、体育等学科，实现航天课程与学科教学的有机衔接。

对于小学阶段学生，应以故事性、启发性为主，引导学生张开想象的翅膀，让思想自由驰骋，比如引导学生想象中国未来的月球基地、太空旅馆、火星城市等基本形态，辅以科幻题材电影激发学生的学习热情和探索未知世界的欲望；对于初中阶段学生，可以加入一些学科性基础知识，比如电路、计算机、自锁装置、真空检漏、防热隔热、电磁辐射、单位制换算等航天科技的入门知识；对于高中阶段学生，需要加入电磁场、牛顿力学、抛物线弹道、椭圆轨道参数、发动机组元化学反应、纳米新材料、高能粒子等相关知识。

赵泽宗：除了直接关联航天知识的物理和化学等学科，其他学科在链接航天知识方面也都有用武之地。语文教学中，可以选取纪实文学《天地九重》，用语言文字的魅力让学生领略大自然的神奇；数学教学中，可以锻炼学生从简单到复杂、从平面到立体、从线性空间到非线性空间的抽象思维能力；外语教学中，可以选择美国宇航局、欧洲宇航局、俄罗斯航天局等航天领域同行的经典文字材料，帮助学生提升外语的听说读写能力，同时在潜移默化中告知学生学习外语的必要性和重要性；地理教学中，可以介绍中国及世界主要航天发射场的地理位置发布，以及发射场为什么要靠近赤道、极地轨道的特殊用途等知识，还可以让学生利用洲际导弹的最佳飞行轨迹进一步加深对地球的认知；体育教学中，可以介绍航天员选拔的身体素质标准、太空中如何进行锻炼、如何保持身体平衡协调性等，还可以进行模拟打开舱门的力量训练；生物教学中，可以介绍太空制药、太空育种等相关成果。

杨凯：中小学教育可以逐步涉及一些航天科技应用在专业领域或生活领域的基础知识，结合日常生活能够接触到的实际应用，让学生真切感受航天科技对生活的影响和改变，比如空气净化、水净化、植物工厂等，都是航天技术用于生活的体现。

以航天育种为例，这是航天技术、生物技术与农业遗传育种相结合的产物，综合了宇航、遗传、辐射、育种等跨学科高新技术。航天育种利用卫星和飞船等太空飞行器将植物种子带上太空，再利用特有的太空环境条件，如宇宙射线、微重力、高真空、弱地磁场等因素，对植物进行“诱变”让其产生各种基因变异。

以航天育种30多年的发展为基础脉络，可以从三个层面对学生进行航天育种科普教育：航天育种发展历程、航天育种原理和应用方向、成果种植实践。对航天育种发展历程的了解，可以增强学生的科学探索精神和对未知世界的强烈求知欲望；对航天育种原理的了解，可以增进学生对生物多样性和生物基因等方面的知识，加深学生对生存环境的认知，帮助学生拓宽科学视野；开展种植航天育种成果实践，可以帮助学生了解和感知生物的生长过程，培养学生细致严谨的科学态度和观察能力，锻炼学生的动手实践能力。

航天课程怎样推进五育融合

•航天课程需要构建包括德智体美劳各方面的合理体系。

•航天课程应当重点解决航天题材与日常学科的交叉融合。

•航天课程的实施离不开一批优秀的航天教师队伍。

中国教师报：中小学航天课程目前存在哪些问题，怎样才能依托现有资源更好发展航天课程，如何让航天课程推进“五育融合”？

温跃杰：打造优质的航天课程首先需要进行顶层设计，构建一个合理的课程体系，这个体系应当包括德智体美劳等各个方面。其中，“德”包括航天精神的传承和太空伦理，“智”包括各类知识性学科学习，“体”包括各类身体机能训练如爆发力、耐力、平衡力、协调性等，“美”包括太空之美、自然之美、地球之美等，“劳”包括亲身体验、动手操作等。

李明：开发航天课程应当重点解决航天题材与日常学科的交叉融合，采用线上线下相结合、视频文字相结合、动手动脑相结合等一系列方式，让航天科普少一点疏离感、多一些代入感和亲近感。航天知识与学科知识的交叉、融合、创新，可以采用创意工坊、头脑风暴等方式进行互动式创作。

赵泽宗：航天课程的实施离不开一批优秀的航天教师队伍。首先应该寻找航天领域与教育领域交叉的从业者，然后分别向科学技术工程领域和中小学教育领域进行渗透、融合、延伸，扩大交叉性、融合性、综合性教师队伍。一部分有潜质、有能力的教师可以尝试逐步打破学科壁垒和单学科教学模式，进行一场大跨度的教育创新。

考虑到航天课程的专业性，可以先以区域为单位集中力量开发，在专家的指导下形成较为完备的课程体系，然后再依托当前的教育体系形成航天课程的“套餐式配送”机制，面向各个有需求的学校进行“定制服务”。

航天STEM课程难在哪

•开展航天STEM课程需要让航天技术的上层成果向基础知识不断下沉。

•科学问题的提出、探索、解决以及工程实践的检验与评价是一个闭环过程。

•航天STEM课程需要通盘考虑小学、中学、大学等不同阶段的知识体系和实践目标。

中国教师报：现在，许多学校的航天教育以STEM课程的方式展开，无论是航天科技还是STEM都属于比较专业的领域，对于二者的结合有什么具体建议吗？

赵泽宗：航天科技与STEM课程本身的交叉、融合、创新是难点所在。航天领域的工程师可能不懂STEM教学，学校教师可能不懂航天科技，缺少任何一个方面的知识都会对航天课程的研发和实施带来困难。

STEM是一种教育理念，有别于传统的单学科和注重书本知识的教育方式，注重培养学生的创新能力、实践能力、问题解决能力、团队协作能力。我国中小学阶段的科学理论知识基础较好，但在科学知识的本质意义以及解决实际问题即知识应用方面还有所欠缺。以航天科技为主题的STEM课程，可以培养学生的科学、技术、工程、数学等素养，但是课程设计方面还需要解决一些问题。

杨凯：开展航天STEM课程需要对航天技术系统所包含的自然科学知识进行分类和分解，让上层成果向基础知识不断下沉。航天技术是多学科、多专业的综合系统，是现代科学技术的结晶，以基础科学和技术科学为基础， 力学、材料学、医学、电子技术、光电技术、真空技术、半导体技术、制造工艺学等均对航天技术的发展起到了重要作用。这些专业知识的底层基础以数学、物理、化学为主。在中小学阶段尚未涉及专业知识的情况下，需要从精细复杂的航天技术系统中分解出相应的基础科学问题，让学生不仅了解航天技术的成果概况，而且能够在所学基础上“够得着”，在“跳一跳”的情况下可以解决航天技术中的基础科学理论问题，从而为学生提供解决实际问题的实践平台。

温跃杰：航天STEM课程内容的分解与教学，应该由学校、研究所、企业联合开展，由教师、专业技术人员联合开展。科学问题的提出、探索、解决以及工程实践的检验与评价是一个闭环过程，实现这个闭环需要懂得相关专业的教师和技术人员进行指导，还需要有一定数量的实验平台和环境，用以保障成果的应用测试和效果评估。这就对教师的专业知识储备、技术人员的教育教学方法、科学实践的环境和实验条件支持等方面提出了一定要求。如果缺乏专业教师、技术人员、环境条件，航天STEM课程的开发必然会受到影响，对学生科学、技术、工程素养等方面的培养效果也会大打折扣。

李明：航天STEM课程需要通盘考虑小学、中学、大学等不同阶段的知识体系和实践目标，保障学生知识学习的过程有梯度，这是一个涵盖各阶段基础科学和专业科学知识体系的纲领性规划。如果缺乏这样的规划，航天STEM课程可能会出现流于表面的成果展示、概况了解等问题，教师和学生找不到提出、探索、解决科学问题的切入点，或者无法利用现有知识解决问题，或者为解决现有问题需要超前学习专业知识，达不到课程设置的初衷和培养要求。航天STEM课程设置的意义在于最大限度激发学生探索科学的热情，在学生心中播下求知、探索的种子，让学生看到在理论知识学习与工程实践方面努力的方向，为学生以后投身科学技术研究奠定良好基础。

《中国教师报》2022年04月20日第4版