以航天真實案例為載體的科學(xué)普及實踐方法研究

沈承芬

摘要：科技創(chuàng)新素質(zhì)教育不應(yīng)止于科學(xué)知識的普及和動手實踐能力的提升，更應(yīng)關(guān)注到科學(xué)方法、科學(xué)精神、科學(xué)思想的普及以及創(chuàng)新思維水平的提升。文章以航天科技的一個真實案例為載體，探討了全面提升青少年科學(xué)素養(yǎng)的可能性，更通過問題梳理、探究學(xué)習(xí)、分組討論等多元課堂形式使學(xué)生具備研究問題的科學(xué)流程與方法，抓住問題的核心，掌握科學(xué)決策的方法和工具，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)水平。

關(guān)鍵詞：科學(xué)普及;科學(xué)素養(yǎng);航天科技創(chuàng)新素質(zhì)教育;科學(xué)方法;科學(xué)普及實踐方法

現(xiàn)階段，科技創(chuàng)新素質(zhì)教育在我國的中小學(xué)校園的開展呈蓬勃發(fā)展的態(tài)勢，涌現(xiàn)出了一大批非常優(yōu)秀的科技創(chuàng)新教育體系，為我國科普事業(yè)的發(fā)展和科技創(chuàng)新環(huán)境的形成奠定了堅實的基礎(chǔ)，為科技創(chuàng)新人才的成長提供了肥沃的土壤。

這些科技創(chuàng)新素質(zhì)教育體系多以創(chuàng)客教育為基礎(chǔ)，對青少年的科學(xué)知識、動手實踐能力的提升作用十分明顯，但從科學(xué)素養(yǎng)提升的角度來看，對科學(xué)方法、科學(xué)精神、科學(xué)思想的普及又往往效果不夠明顯。通常情況下，我們的科普工作者，會將這部分的任務(wù)放給科普講座去完成。筆者在多年的學(xué)?？萍紕?chuàng)新素質(zhì)的理論與實踐研究中，積累了一些有益的經(jīng)驗，也引發(fā)了一些思考，筆者認為找到合適的載體和素材，利用合適的方法和課堂組織形式，是有可能將科學(xué)知識、科學(xué)方法、科學(xué)精神融會在一起進行教學(xué)，從而系統(tǒng)地提升青少年的綜合科學(xué)素養(yǎng)的。

筆者曾多次指出，航天事業(yè)素材豐富，涉獵極廣，既覆蓋多元的知識體系，又強調(diào)依靠科學(xué)方法開展科學(xué)實踐，完成科學(xué)任務(wù)，亦包含非常厚重的歷史文化底蘊和廣博的精神思想文化內(nèi)涵，是提升青少年科學(xué)素養(yǎng)最有效最有力最適宜的載體之一。下面，我們就以《航天與航空，歷史背景下的生死抉擇》課程為例來具體地談一談，從科學(xué)知識、科學(xué)方法、科學(xué)精神、科學(xué)思想的多元融合角度來管窺一下航天科技創(chuàng)新素質(zhì)教育的深刻內(nèi)涵，從實踐的角度來思考科學(xué)普及工作的更多可能的實踐方法。

一、課程名稱

航天與航空，歷史背景下的生死抉擇

二、課程目標：

（一）科學(xué)知識目標：航天與航空的區(qū)別與聯(lián)系，主要包括航天與航空各自的疆域劃分、基礎(chǔ)原理、、推進原理、研究范圍、相關(guān)技術(shù)、技術(shù)難易比較及其發(fā)展的現(xiàn)狀等;

（二）科學(xué)方法目標：初步建立分析問題的流程意識，了解科學(xué)決策的過程，認識和使用5W2H分析問題模型和SWOT決策模型;

（三）科學(xué)精神及科學(xué)思想目標：了解每一個重大決策的背后都是一系列的科學(xué)知識的支撐做出的結(jié)論，科學(xué)決策的方法貫穿于國家和個人生活的方方面面;

（四）價值觀目標：了解航天事業(yè)發(fā)展對國際和平穩(wěn)定發(fā)展的戰(zhàn)略性意義，了解航空事業(yè)發(fā)展滯后的原因，客觀認識科技發(fā)展的規(guī)律性問題，激發(fā)熱愛、投身航空航天事業(yè)的使命感。

三、課程簡介

本課程將帶領(lǐng)學(xué)生回到建國初期的歷史背景下，以國家領(lǐng)導(dǎo)人的視角來對優(yōu)先發(fā)展航空，還是優(yōu)先發(fā)展航天這一決定中華民族生死存亡命運的問題進行深入探討，用科學(xué)、理性的方法，從宏觀與微觀、政治與和平、眼前與長遠、經(jīng)驗與發(fā)展、科學(xué)與技術(shù)、人才與環(huán)境等諸多方面進行探討，從而做出真正有利于當時中國的選擇。最后，孩子們又以上帝的視角去評判當時的選擇，在歷史反轉(zhuǎn)的過程中，去思考如果當時做了相反的選擇，今日的中國又將是怎樣的中國。

四、課時數(shù)

4課時

五、課程適用層次

五～八年級

六、課程主要內(nèi)容及實施流程

（一）問題的提出：建國初期的中國，工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，人才奇缺，百廢待興，當時的黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人面臨這樣一個選擇：是優(yōu)先發(fā)展航空還是優(yōu)先發(fā)展航天事業(yè)，請問，如果是你，你要怎樣做出選擇？

面對這樣的問題，孩子們通常都會急于直接給出答案，這是一個基于主觀的，同時也是非理性的過程，課程的這一階段我們會讓孩子們分享他們的看法，以及他們得出結(jié)論的依據(jù)，在后期的課程推進過程中他們可以對照進行背景調(diào)查資料、航天航空各方面的對比、國際國內(nèi)形勢等去重新進行判斷，再與自己最初的判斷做出對比，以及思考做出決策的過程忽略了哪些流程和步驟，又忽略了哪些信息，從而構(gòu)建科學(xué)的解決問題的流程和方法。

（二）問題的分析及解構(gòu)

1.問題梳理：通過前期的討論，我們可知學(xué)生們的關(guān)注點都在結(jié)論。我們需要帶領(lǐng)學(xué)生們進一步的深化和梳理問題，即我們到底討論的是什么問題，為了討論這些問題我們需要了解哪些信息，具備哪些知識，運用哪些工具。隨著課程的推進，教師可以和學(xué)生共同梳理出三個問題，①航空與航天，傻傻分不清楚？也即航天與航空兩領(lǐng)域的深入探究。②為什么非要二選一，兩手抓，兩手都要硬，不行嗎？也即資源約束與宏觀策略之間的關(guān)系。③到底要怎么做決策？也即科學(xué)決策的流程與方法。

2.背景調(diào)查：首先教師通過給定閱讀材料的方式讓學(xué)生了解到當時的時代背景、國家的人才基礎(chǔ)和工業(yè)基礎(chǔ)以及我國當時所面臨的宏觀國際局勢。讓學(xué)生們了解到為什么不能兩手同時抓，即解決我們提出的第二個問題，資源約束與宏觀策略之間的關(guān)系問題。

3.問題研究：接著，我們要跟學(xué)生們討論航天與航空領(lǐng)域的區(qū)別與聯(lián)系，這部分內(nèi)容是本課程科學(xué)知識的集中體現(xiàn)之處，涉及內(nèi)容很多，學(xué)生可能有一部分的涉獵，但不夠系統(tǒng)，沒有梳理。所以我們主要通過探究性學(xué)習(xí)、小組討論、課堂分享、梳理總結(jié)的方式來實施。在教師的支架作用下，我們探討的知識點包括：空天疆域的劃分、航天與航空產(chǎn)品的梳理、以火箭飛機為例的空天比較（包括飛行環(huán)境、起降方式、動力裝置、工作時限、飛行速度等）、航空與航天的基本原理的區(qū)別、推進原理的根本性的區(qū)別、對二戰(zhàn)和現(xiàn)代的導(dǎo)彈和轟炸機運載核彈的能力進行比較（包括速度、射程、為例、精準度、可攔截性等）、以及導(dǎo)彈和飛機研制難度的比較（包括技術(shù)、人才、資金等），再通過這些知識點的匯總得出戰(zhàn)略性與戰(zhàn)術(shù)性的對比，作為決策的依據(jù)。

（三）做出判斷：引入SWOT決策工具模型，對以上知識點進行分類匯總和評價，學(xué)生們自主做出決策，并與真實的歷史決策進行比較。

（四）歷史反轉(zhuǎn)：教師通過提出歷史反轉(zhuǎn)的假設(shè)帶領(lǐng)學(xué)生認識到科學(xué)決策的重要意義，珍惜祖國今日和平發(fā)展的來之不易。如果當時做了優(yōu)先發(fā)展航空事業(yè)的決策，設(shè)想，今天的航空與航天事業(yè)的發(fā)展水平會是怎樣？而氣候的中國的政治、軍事、經(jīng)濟的發(fā)展水平和國際地位又當如何？今日的我們又將是怎樣的我們？

（五）外延觀察：通過了解中國今日航空事業(yè)發(fā)展的情況，了解到我們的航空工業(yè)水平一定程度的落后，是歷史原因造成的，導(dǎo)致今天我們?nèi)匀辉诤娇疹I(lǐng)域受到國際的很多鉗制，從而激發(fā)學(xué)生投入航空事業(yè)的豪情和使命感。

在這樣的教學(xué)實踐案例中，學(xué)生通過自主探究的方式學(xué)到了航天與航空兩大領(lǐng)域的深層次科學(xué)知識，對知識體系進行了梳理和內(nèi)化，并且利用自主探究所學(xué)到的科學(xué)知識，輔以科學(xué)的決策流程、方法和工具，做出了科學(xué)的決策。學(xué)生們了解了科技發(fā)展和國家政策的相關(guān)性和局限性，學(xué)生認識到科學(xué)技術(shù)的力量與作用，以及科學(xué)技術(shù)是怎樣影響我們的國家以及我們個人的，激發(fā)學(xué)生熱愛科學(xué)、投身科研的使命感。學(xué)生還可以從恢宏的歷史背景中認識到我國老一輩無產(chǎn)階級革命家的深謀遠慮，樹立科學(xué)決策的意識，提振民族自豪感和自信心。

以上，筆者希望通過這樣一個航天科技素材的深度挖潛，通過合宜的課程設(shè)計將科學(xué)知識、科學(xué)方法、科學(xué)精神、科學(xué)思想融合起來，探索出科學(xué)普及的一種新的實踐思路和方法。這樣的航天科技素材還有很多，還需要進行更加系統(tǒng)的體系規(guī)劃，遵循學(xué)生的認知規(guī)律，利用體系的完整性、互補性、進階性的特點，完成對于青少年科學(xué)素養(yǎng)逐步提升的重要任務(wù)，發(fā)揮航天科技創(chuàng)新素質(zhì)教育在科學(xué)普及工作中的引領(lǐng)作用。

中國航天科技國際交流中心 100048