太空授課對學(xué)校科技活動設(shè)計與實施的啟示

張懿　白亞莉　鄭敏

2022年3月23日，天宮課堂第2課在中國空間站開講，這是中國航天員第3次太空授課，也是神舟十三號航天員乘組第2次太空授課。此次太空授課將中國科技館（中國空間站科創(chuàng)體驗中心）設(shè)為地面主課堂，同時在新疆、西藏兩地設(shè)置地面分課堂。神舟十三號乘組航天員相互配合擔(dān)任太空教師，在軌進行實驗演示和分享[1]。據(jù)了解，天宮課堂是為發(fā)揮中國空間站的綜合效益，由中國載人航天工程辦公室等單位聯(lián)合推出的首個太空科普教育品牌。本次天宮課堂授課時長約l小時，主題鮮明，內(nèi)容新穎，設(shè)計精巧，不僅蘊含科技自信的“中國密碼”，更為學(xué)?？萍蓟顒拥拈_展提供了可研讀的案例，對學(xué)校科技活動的建設(shè)和發(fā)展具有借鑒意義。

主題定錨

主題是科技活動開展中內(nèi)容和環(huán)節(jié)設(shè)置的基本依據(jù)，也是科技活動中德育滲透的基本遵循，科技活動在實踐中往往是根據(jù)某一既定主題設(shè)定幾個關(guān)聯(lián)度較高的活動環(huán)節(jié)，圍繞主題創(chuàng)設(shè)情境、編排核心問題和各環(huán)節(jié)活動，進而促進學(xué)生認知的發(fā)展。

科技活動主題一般與活動名稱高度關(guān)聯(lián)，或直接以主題為名稱。以本次活動為例， “天宮課堂”既可作為活動名稱，又可作為活動主題。 “天宮”二字取自“天宮空間站” （即中國空間站的別名），那么，了解我國航天事業(yè)的成就，探究浩瀚無窮的太空，激發(fā)廣大青少年的科學(xué)報國熱情就是本主題活動的應(yīng)有之義，因此，活動中的所有內(nèi)容就都應(yīng)圍繞上述立意組織。

在學(xué)?？萍蓟顒拥脑O(shè)計中，活動主題一般有兩種來由，其一，為上級教育主管部門直接確定或根據(jù)學(xué)校整體教育主題確定，在某種意義上看，這種情況下科技輔導(dǎo)員要寫的是一篇命題作文或半命題作文，即可認為不涉及選題問題，故此處不進行贅述;其二，在設(shè)計科技活動時沒有明確的主題要求，這對科技輔導(dǎo)員來說更像是一篇自命題作文，這時科技輔導(dǎo)員就要通盤考慮活動主題的教育性、時代性，綜觀開展此類科技活動的專業(yè)師資背景、相關(guān)材料配備情況及學(xué)校學(xué)生學(xué)情、開展此活動的優(yōu)勢等問題。如昆明市某小學(xué)就以聯(lián)合國生物多樣性大會在我國云南昆明召開為契機，開展了以“共建地球生命共同體”為主題的科技活動;北京市某小學(xué)結(jié)合學(xué)校金鵬科技團地球與環(huán)境分團的專業(yè)優(yōu)勢開展了“與太空對話”主題科技周活動;也有學(xué)校通過全校學(xué)生調(diào)研，確定了“人工智能”主題的科技活動等。

課程內(nèi)核

在教育走向高質(zhì)量發(fā)展的今天，看熱鬧、博眼球式的科技活動已很難再得到科技教育界的認可，以課程為核心的科技活動融合項目式教學(xué)、課程思政等多方面經(jīng)驗做法，正在不斷的實踐中成為科技活動的主流。

天宮課堂這一科技活動在定位之初就確定為是一次太空授課，“課”自然有“課程”之意。從課程內(nèi)容的結(jié)構(gòu)上看，本次科技活動圍繞天宮課堂的主題，遵從課堂教學(xué)中“導(dǎo)入新授小結(jié)”的一般范式設(shè)計了各環(huán)節(jié)內(nèi)容。

第1環(huán)節(jié)在地面分課堂進行，也是科技活動的導(dǎo)入部分，教師引導(dǎo)學(xué)生回顧人類探索太空的歷史，引出我國探索太空的成果，進而引出神舟十三號乘組航天員。第2環(huán)節(jié)是本次科技活動的內(nèi)容主體，由神舟十三號乘組航天員翟志剛、王亞平、葉光富相互配合擔(dān)任太空教師，在太空主課堂演示太空“冰雪”實驗、液橋演示實驗、水油分離實驗、太空拋物實驗，介紹核心艙高微重力、無容器實驗機柜，展示本次任務(wù)中開展的空間科學(xué)實驗進展，深入淺出地講解實驗現(xiàn)象背后的科學(xué)原理，同時展示部分空間科學(xué)設(shè)施，介紹在空間站的工作、生活情況。授課期間，航天員通過視頻通話形式與地面課堂師生進行互動交流。第3環(huán)節(jié)，由地面分課堂進行活動小結(jié)，并對我國未來太空實驗室進行展望。

本次太空授課明顯借鑒了科學(xué)教學(xué)的一些做法。如導(dǎo)入部分在介紹人類探索太空的歷史時，教師提到了我國神話故事嫦娥奔月和明朝典故萬戶飛天，實現(xiàn)了科技活動與中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的滲透，體現(xiàn)了課程內(nèi)容的綜合性。新授課程中，太空“冰雪”實驗與第1次太空授課中的“水球”相銜接，體現(xiàn)了課程的銜接性。太空“冰雪”實驗的介紹以北京冬奧會的冰雪創(chuàng)設(shè)情境，太空拋物實驗選用了北京冬奧會吉祥物冰墩墩為實驗材料，體現(xiàn)了課程的時代性。學(xué)生分享生活中的失重體驗等，體現(xiàn)了科技活動也要從學(xué)生熟悉的日常生活出發(fā)，體現(xiàn)生活化的特點。 “失重是不是意味著重力消失了？”“空間站也會受到地球吸引，為什么沒有落向地球？”等問題的提出能有效促進學(xué)生的思考，提問具有啟發(fā)性。太空“冰雪”實驗、鋯金屬熔化與凝固實驗涉及到無容器實驗原理的變式訓(xùn)練。

在學(xué)校的科技活動設(shè)計中，也可以參照這樣的做法為科技活動賦予課程的內(nèi)核。

學(xué)生主體

科技活動作為科學(xué)課程的重要補充和延伸，同樣要秉持以學(xué)生為主體的原則。

表現(xiàn)之一為學(xué)生應(yīng)成為科技活動中提問、思考和體驗的主動參與者。本次授課為學(xué)生提供了充分的參與機會，設(shè)置了較多的互動發(fā)言、舉手投票和實驗體驗，還有學(xué)生被邀請擔(dān)任教師的小助手;空間科學(xué)設(shè)施介紹與展示環(huán)節(jié)讓學(xué)生身臨其境，了解了國家太空實驗室對空間站特殊環(huán)境的利用;天地互動環(huán)節(jié)還請3位航天員對學(xué)生的提問進行了細致解答。

表現(xiàn)之二為學(xué)生是認識的主體，科技活動的認知過程要尊重和符合學(xué)生的認知規(guī)律。如在介紹天和核心艙的結(jié)構(gòu)驗證件全長為16.6米時，教師說到“如果把它豎起來的話，有6層樓那么高?！边@遵從了中低年級學(xué)生認知發(fā)展的形象思維特點。用掄起裝有水的杯子模擬繞地球旋轉(zhuǎn)的空間站，觀察現(xiàn)象并得出地球引力提供了空間站圓周運動的向心力，培養(yǎng)了學(xué)生的類比推理能力。航天員王亞平演示的失重環(huán)境下水油分層消失現(xiàn)象巧妙運用了新異刺激、對比刺激會被學(xué)生優(yōu)先選擇的知覺選擇性特點。

表現(xiàn)之三為教師要尊重學(xué)情，結(jié)合年段或年級、活動對象的具體學(xué)情對教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容適當(dāng)分層。這一點在本次授課中有所體現(xiàn)，如為規(guī)避觀眾年齡跨度大、專業(yè)背景差別大的問題，授課中盡可能通過通俗易懂的語言生動化、形象化地傳遞科學(xué)知識，部分較難理解的知識點也處于中學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)之內(nèi)，整體處理較為精細。但對于小學(xué)生來說，一些知識內(nèi)容仍比較生僻，如過飽和無水醋酸鈉溶液結(jié)晶、鋯金屬熔化與凝固實驗、萬有引力定律公式等。對于此類情況，建議學(xué)校在籌劃科技活動時，要有基于年級或年段的分層教學(xué)意識，即采用“先集中，后分散”的分層教學(xué)邏輯，先集中開展適合全體的跨學(xué)段活動項目，著重進行價值引領(lǐng)和動員號召，再分年級、年段或?qū)W情分別開展與各個學(xué)段認知水平相適宜的活動項目，分年級、年段或?qū)W情的科技活動要形成一定梯度，具有層次性。以“探索宇宙”主題科技活動為例，在進行年段分散時，可考慮低年段動手制作飛機模型，進行飛行競距比賽;中年段可小組合作制作天眼模型，觀看相關(guān)紀(jì)錄片;高年段可以利用Solar Walk軟件檢索一款太空飛行器，召開飛行器科普宣講會等。132E811B-59F1-4B75-AC56-5F39F1BE546F

價值引領(lǐng)

價值引領(lǐng)的一個重要意義在于不斷深化教學(xué)改革，挖掘各類課程中的思政元素，不斷增強課堂教學(xué)的價值引領(lǐng)作用[2]，這樣的觀點在科技活動中同樣適用。這一點在天宮課堂的導(dǎo)入部分處理得尤為巧妙，既尊重史實，保證科學(xué)技術(shù)史實的客觀性，立足國際視野，列舉了齊奧爾科夫斯基、尤里·加加林、阿姆斯特朗的經(jīng)典名言或關(guān)鍵事件;又不妄自菲薄，緊緊把握科學(xué)技術(shù)史和黨史、新中國史、改革開放史、社會主義發(fā)展史的歷史交匯，立足空間技術(shù)的發(fā)展歷史挖掘“科技自立自強”的愛國主義教育思政元素，尤其是在介紹我國載人航天“三步走”的發(fā)展戰(zhàn)略時引用了中國載人航天工程首任總設(shè)計師王永志先生的一句話： “如同運動員在起跑線上晚了一步，我們唯一能做的就是以比別人更大的步伐、更快的速度來追趕?！边@在無形中激發(fā)、深入培育了學(xué)生的科學(xué)報國之志，也為在小結(jié)中對情感態(tài)度價值觀的強化埋下了伏筆。

學(xué)?？萍蓟顒拥膬r值引領(lǐng)往往與科學(xué)史或前沿科技動態(tài)相結(jié)合，這就要求科技輔導(dǎo)員一方面要通過學(xué)習(xí)和查閱資料等方式熟知各領(lǐng)域或研究方向的關(guān)鍵事件和杰出科學(xué)家、科技工作者事跡;另一方面要主動關(guān)注國內(nèi)、國際科技發(fā)展動態(tài)，有預(yù)先建立科技發(fā)展素材庫的意識。選用科學(xué)史素材時，在尊重史實、保證科學(xué)技術(shù)史實的客觀性的前提下，還要關(guān)注選材中的國別、性別等信息。

資源保障

資源是科技活動的保障，在條件允許的前提下，科技輔導(dǎo)員要深諳本地（或社區(qū)）、本校甚至本班的可用科技資源，學(xué)會因地制宜、因時制宜，整合和利用好各類資源。

實驗器材、展品和資金、資料等是顯性的資源。這類資源在使用時需要注意資源的分配和組織、使用的秩序。以天宮課堂第1部分介紹我國載人航天“三步走”的發(fā)展戰(zhàn)略為例，就選用了較為豐富的資源呈現(xiàn)形式，如文字、圖片、工作日志、時間軸、實物展品等，講述文本凝練、準(zhǔn)確，多種形式的資源穿插、有側(cè)重地呈現(xiàn)，有效實現(xiàn)了科學(xué)活動對學(xué)生視覺和聽覺感受的充分調(diào)動。

在本次授課的其他環(huán)節(jié)，還引入了牛頓與萬有引力定律的科學(xué)史，用高速攝像機拍攝慢鏡頭重現(xiàn)實驗現(xiàn)象，以及運用通信技術(shù)實現(xiàn)天地對話和會場互動，這些也屬于科技教育中的資源。

除一些實驗器材等顯性資源外，資源還表現(xiàn)為隱性的社會教育資源。有研究顯示，社會教育資源極具潛在生命力，數(shù)量多，專業(yè)性強，大多免費開放，但使用率不高，存在較為嚴重的教育資源浪費現(xiàn)象[3]。這里的社會教育資源一般指青少年宮、博物館、科技館等。除此之外，充分挖掘家長和社區(qū)工作人員的專業(yè)或職業(yè)優(yōu)勢，聘請校外科技輔導(dǎo)員也是整合資源，把資源“請進來”的重要路徑。在天宮課堂項目的執(zhí)行中，根據(jù)對外公示的信息，中國載人航天工程辦公室、中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心等單位就屬于專業(yè)或職業(yè)資源，中央廣播電視總臺負責(zé)的實時直播和轉(zhuǎn)播屬于技術(shù)資源，各平臺對授課通知的傳播和各教育主管部門、學(xué)校的上傳下達可歸入媒體資源。這些資源的整合和利用確保了高質(zhì)量學(xué)?？萍蓟顒拥膶嵤?。

作為國家級、高水準(zhǔn)的科技活動，對中國空間站第2次太空授課的觀察與研讀，為學(xué)?？萍蓟顒拥拈_展提供了可參考的范式，從主題定錨、課程內(nèi)核、學(xué)生主體、價值引領(lǐng)、資源保障5個方面著手落實學(xué)?？萍蓟顒拥脑O(shè)計與實施，能有效促進學(xué)校科技活動的改革與發(fā)展的科學(xué)性、系統(tǒng)化，進而使廣大科技輔導(dǎo)員的理性思考與構(gòu)思扎實、有效地轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實的活動效果。

參考文獻

[1]中國新聞網(wǎng)，“天宮課堂”第二課在中國空間站開講[EBIOL]，http：//www.chinanews. com. cn/gn/2022/03-23/97097llshtml.2022-03-23.

[2]邱仁富，推進大中小學(xué)課程思政一體化建設(shè)的著力點[J].中國德育，2020（17）：36.

[3]姜媛媛，教育均衡發(fā)展背景下區(qū)域內(nèi)社會教育資源整合的思考[J].青少年研究與實踐，2017， 32（02）：61-64.132E811B-59F1-4B75-AC56-5F39F1BE546F