太空授课对学校科技活动设计与实施的启示

张懿　白亚莉　郑敏

2022年3月23日，天宫课堂第2课在中国空间站开讲，这是中国航天员第3次太空授课，也是神舟十三号航天员乘组第2次太空授课。此次太空授课将中国科技馆（中国空间站科创体验中心）设为地面主课堂，同时在新疆、西藏两地设置地面分课堂。神舟十三号乘组航天员相互配合担任太空教师，在轨进行实验演示和分享[1]。据了解，天宫课堂是为发挥中国空间站的综合效益，由中国载人航天工程办公室等单位联合推出的首个太空科普教育品牌。本次天宫课堂授课时长约l小时，主题鲜明，内容新颖，设计精巧，不仅蕴含科技自信的“中国密码”，更为学校科技活动的开展提供了可研读的案例，对学校科技活动的建设和发展具有借鉴意义。

主题定锚

主题是科技活动开展中内容和环节设置的基本依据，也是科技活动中德育渗透的基本遵循，科技活动在实践中往往是根据某一既定主题设定几个关联度较高的活动环节，围绕主题创设情境、编排核心问题和各环节活动，进而促进学生认知的发展。

科技活动主题一般与活动名称高度关联，或直接以主题为名称。以本次活动为例， “天宫课堂”既可作为活动名称，又可作为活动主题。 “天宫”二字取自“天宫空间站” （即中国空间站的别名），那么，了解我国航天事业的成就，探究浩瀚无穷的太空，激发广大青少年的科学报国热情就是本主题活动的应有之义，因此，活动中的所有内容就都应围绕上述立意组织。

在学校科技活动的设计中，活动主题一般有两种来由，其一，为上级教育主管部门直接确定或根据学校整体教育主题确定，在某种意义上看，这种情況下科技辅导员要写的是一篇命题作文或半命题作文，即可认为不涉及选题问题，故此处不进行赘述;其二，在设计科技活动时没有明确的主题要求，这对科技辅导员来说更像是一篇自命题作文，这时科技辅导员就要通盘考虑活动主题的教育性、时代性，综观开展此类科技活动的专业师资背景、相关材料配备情况及学校学生学情、开展此活动的优势等问题。如昆明市某小学就以联合国生物多样性大会在我国云南昆明召开为契机，开展了以“共建地球生命共同体”为主题的科技活动;北京市某小学结合学校金鹏科技团地球与环境分团的专业优势开展了“与太空对话”主题科技周活动;也有学校通过全校学生调研，确定了“人工智能”主题的科技活动等。

课程内核

在教育走向高质量发展的今天，看热闹、博眼球式的科技活动已很难再得到科技教育界的认可，以课程为核心的科技活动融合项目式教学、课程思政等多方面经验做法，正在不断的实践中成为科技活动的主流。

天宫课堂这一科技活动在定位之初就确定为是一次太空授课，“课”自然有“课程”之意。从课程内容的结构上看，本次科技活动围绕天宫课堂的主题，遵从课堂教学中“导入新授小结”的一般范式设计了各环节内容。

第1环节在地面分课堂进行，也是科技活动的导入部分，教师引导学生回顾人类探索太空的历史，引出我国探索太空的成果，进而引出神舟十三号乘组航天员。第2环节是本次科技活动的内容主体，由神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富相互配合担任太空教师，在太空主课堂演示太空“冰雪”实验、液桥演示实验、水油分离实验、太空抛物实验，介绍核心舱高微重力、无容器实验机柜，展示本次任务中开展的空间科学实验进展，深入浅出地讲解实验现象背后的科学原理，同时展示部分空间科学设施，介绍在空间站的工作、生活情况。授课期间，航天员通过视频通话形式与地面课堂师生进行互动交流。第3环节，由地面分课堂进行活动小结，并对我国未来太空实验室进行展望。

本次太空授课明显借鉴了科学教学的一些做法。如导入部分在介绍人类探索太空的历史时，教师提到了我国神话故事嫦娥奔月和明朝典故万户飞天，实现了科技活动与中华优秀传统文化的渗透，体现了课程内容的综合性。新授课程中，太空“冰雪”实验与第1次太空授课中的“水球”相衔接，体现了课程的衔接性。太空“冰雪”实验的介绍以北京冬奥会的冰雪创设情境，太空抛物实验选用了北京冬奥会吉祥物冰墩墩为实验材料，体现了课程的时代性。学生分享生活中的失重体验等，体现了科技活动也要从学生熟悉的日常生活出发，体现生活化的特点。 “失重是不是意味着重力消失了？”“空间站也会受到地球吸引，为什么没有落向地球？”等问题的提出能有效促进学生的思考，提问具有启发性。太空“冰雪”实验、锆金属熔化与凝固实验涉及到无容器实验原理的变式训练。

在学校的科技活动设计中，也可以参照这样的做法为科技活动赋予课程的内核。

学生主体

科技活动作为科学课程的重要补充和延伸，同样要秉持以学生为主体的原则。

表现之一为学生应成为科技活动中提问、思考和体验的主动参与者。本次授课为学生提供了充分的参与机会，设置了较多的互动发言、举手投票和实验体验，还有学生被邀请担任教师的小助手;空间科学设施介绍与展示环节让学生身临其境，了解了国家太空实验室对空间站特殊环境的利用;天地互动环节还请3位航天员对学生的提问进行了细致解答。

表现之二为学生是认识的主体，科技活动的认知过程要尊重和符合学生的认知规律。如在介绍天和核心舱的结构验证件全长为16.6米时，教师说到“如果把它竖起来的话，有6层楼那么高。”这遵从了中低年级学生认知发展的形象思维特点。用抡起装有水的杯子模拟绕地球旋转的空间站，观察现象并得出地球引力提供了空间站圆周运动的向心力，培养了学生的类比推理能力。航天员王亚平演示的失重环境下水油分层消失现象巧妙运用了新异刺激、对比刺激会被学生优先选择的知觉选择性特点。

表现之三为教师要尊重学情，结合年段或年级、活动对象的具体学情对教学目标和内容适当分层。这一点在本次授课中有所体现，如为规避观众年龄跨度大、专业背景差别大的问题，授课中尽可能通过通俗易懂的语言生动化、形象化地传递科学知识，部分较难理解的知识点也处于中学生的最近发展区之内，整体处理较为精细。但对于小学生来说，一些知识内容仍比较生僻，如过饱和无水醋酸钠溶液结晶、锆金属熔化与凝固实验、万有引力定律公式等。对于此类情况，建议学校在筹划科技活动时，要有基于年级或年段的分层教学意识，即采用“先集中，后分散”的分层教学逻辑，先集中开展适合全体的跨学段活动项目，着重进行价值引领和动员号召，再分年级、年段或学情分别开展与各个学段认知水平相适宜的活动项目，分年级、年段或学情的科技活动要形成一定梯度，具有层次性。以“探索宇宙”主题科技活动为例，在进行年段分散时，可考虑低年段动手制作飞机模型，进行飞行竞距比赛;中年段可小组合作制作天眼模型，观看相关纪录片;高年段可以利用Solar Walk软件检索一款太空飞行器，召开飞行器科普宣讲会等。132E811B-59F1-4B75-AC56-5F39F1BE546F

价值引领

价值引领的一个重要意义在于不断深化教学改革，挖掘各类课程中的思政元素，不断增强课堂教学的价值引领作用[2]，这样的观点在科技活动中同样适用。这一点在天宫课堂的导入部分处理得尤为巧妙，既尊重史实，保证科学技术史实的客观性，立足国际视野，列举了齐奥尔科夫斯基、尤里·加加林、阿姆斯特朗的经典名言或关键事件;又不妄自菲薄，紧紧把握科学技术史和党史、新中国史、改革开放史、社会主义发展史的历史交汇，立足空间技术的发展历史挖掘“科技自立自强”的爱国主义教育思政元素，尤其是在介绍我国载人航天“三步走”的发展战略时引用了中国载人航天工程首任总设计师王永志先生的一句话： “如同运动员在起跑线上晚了一步，我们唯一能做的就是以比别人更大的步伐、更快的速度来追赶。”这在无形中激发、深入培育了学生的科学报国之志，也为在小结中对情感态度价值观的强化埋下了伏笔。

学校科技活动的价值引领往往与科学史或前沿科技动态相结合，这就要求科技辅导员一方面要通过学习和查阅资料等方式熟知各领域或研究方向的关键事件和杰出科学家、科技工作者事迹;另一方面要主动关注国内、国际科技发展动态，有预先建立科技发展素材库的意识。选用科学史素材时，在尊重史实、保证科学技术史实的客观性的前提下，还要关注选材中的国别、性别等信息。

资源保障

资源是科技活动的保障，在条件允许的前提下，科技辅导员要深谙本地（或社区）、本校甚至本班的可用科技资源，学会因地制宜、因时制宜，整合和利用好各类资源。

实验器材、展品和資金、资料等是显性的资源。这类资源在使用时需要注意资源的分配和组织、使用的秩序。以天宫课堂第1部分介绍我国载人航天“三步走”的发展战略为例，就选用了较为丰富的资源呈现形式，如文字、图片、工作日志、时间轴、实物展品等，讲述文本凝练、准确，多种形式的资源穿插、有侧重地呈现，有效实现了科学活动对学生视觉和听觉感受的充分调动。

在本次授课的其他环节，还引入了牛顿与万有引力定律的科学史，用高速摄像机拍摄慢镜头重现实验现象，以及运用通信技术实现天地对话和会场互动，这些也属于科技教育中的资源。

除一些实验器材等显性资源外，资源还表现为隐性的社会教育资源。有研究显示，社会教育资源极具潜在生命力，数量多，专业性强，大多免费开放，但使用率不高，存在较为严重的教育资源浪费现象[3]。这里的社会教育资源一般指青少年宫、博物馆、科技馆等。除此之外，充分挖掘家长和社区工作人员的专业或职业优势，聘请校外科技辅导员也是整合资源，把资源“请进来”的重要路径。在天宫课堂项目的执行中，根据对外公示的信息，中国载人航天工程办公室、中国科学院空间应用工程与技术中心等单位就属于专业或职业资源，中央广播电视总台负责的实时直播和转播属于技术资源，各平台对授课通知的传播和各教育主管部门、学校的上传下达可归入媒体资源。这些资源的整合和利用确保了高质量学校科技活动的实施。

作为国家级、高水准的科技活动，对中国空间站第2次太空授课的观察与研读，为学校科技活动的开展提供了可参考的范式，从主题定锚、课程内核、学生主体、价值引领、资源保障5个方面着手落实学校科技活动的设计与实施，能有效促进学校科技活动的改革与发展的科学性、系统化，进而使广大科技辅导员的理性思考与构思扎实、有效地转化为现实的活动效果。

参考文献

[1]中国新闻网，“天宫课堂”第二课在中国空间站开讲[EBIOL]，http：//www.chinanews. com. cn/gn/2022/03-23/97097llshtml.2022-03-23.

[2]邱仁富，推进大中小学课程思政一体化建设的着力点[J].中国德育，2020（17）：36.

[3]姜媛媛，教育均衡发展背景下区域内社会教育资源整合的思考[J].青少年研究与实践，2017， 32（02）：61-64.132E811B-59F1-4B75-AC56-5F39F1BE546F