以航天真實案例為載體的科學普及實踐方法研究

沈承芬

摘要：科技創新素質教育不應止于科學知識的普及和動手實踐能力的提升，更應關注到科學方法、科學精神、科學思想的普及以及創新思維水平的提升。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素養的可能性，更通過問題梳理、探究學習、分組討論等多元課堂形式使學生具備研究問題的科學流程與方法，抓住問題的核心，掌握科學決策的方法和工具，提升學生的科學素養水平。

關鍵詞：科學普及;科學素養;航天科技創新素質教育;科學方法;科學普及實踐方法

現階段，科技創新素質教育在我國的中小學校園的開展呈蓬勃發展的態勢，涌現出了一大批非常優秀的科技創新教育體系，為我國科普事業的發展和科技創新環境的形成奠定了堅實的基礎，為科技創新人才的成長提供了肥沃的土壤。

這些科技創新素質教育體系多以創客教育為基礎，對青少年的科學知識、動手實踐能力的提升作用十分明顯，但從科學素養提升的角度來看，對科學方法、科學精神、科學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，會將這部分的任務放給科普講座去完成。筆者在多年的學?？萍紕撔滤刭|的理論與實踐研究中，積累了一些有益的經驗，也引發了一些思考，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，是有可能將科學知識、科學方法、科學精神融會在一起進行教學，從而系統地提升青少年的綜合科學素養的。

筆者曾多次指出，航天事業素材豐富，涉獵極廣，既覆蓋多元的知識體系，又強調依靠科學方法開展科學實踐，完成科學任務，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涵，是提升青少年科學素養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，從科學知識、科學方法、科學精神、科學思想的多元融合角度來管窺一下航天科技創新素質教育的深刻內涵，從實踐的角度來思考科學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）科學知識目標：航天與航空的區別與聯系，主要包括航天與航空各自的疆域劃分、基礎原理、、推進原理、研究范圍、相關技術、技術難易比較及其發展的現狀等;

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

（三）科學精神及科學思想目標：了解每一個重大決策的背后都是一系列的科學知識的支撐做出的結論，科學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：了解航天事業發展對國際和平穩定發展的戰略性意義，了解航空事業發展滯后的原因，客觀認識科技發展的規律性問題，激發熱愛、投身航空航天事業的使命感。

三、課程簡介

本課程將帶領學生回到建國初期的歷史背景下，以國家領導人的視角來對優先發展航空，還是優先發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、理性的方法，從宏觀與微觀、政治與和平、眼前與長遠、經驗與發展、科學與技術、人才與環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

4課時

五、課程適用層次

五～八年級

六、課程主要內容及實施流程

（一）問題的提出：建國初期的中國，工業基礎薄弱，人才奇缺，百廢待興，當時的黨和國家領導人面臨這樣一個選擇：是優先發展航空還是優先發展航天事業，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，以及他們得出結論的依據，在后期的課程推進過程中他們可以對照進行背景調查資料、航天航空各方面的對比、國際國內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，從而構建科學的解決問題的流程和方法。

（二）問題的分析及解構

1.問題梳理：通過前期的討論，我們可知學生們的關注點都在結論。我們需要帶領學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系。③到底要怎么做決策？也即科學決策的流程與方法。

2.背景調查：首先教師通過給定閱讀材料的方式讓學生了解到當時的時代背景、國家的人才基礎和工業基礎以及我國當時所面臨的宏觀國際局勢。讓學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系問題。

3.問題研究：接著，我們要跟學生們討論航天與航空領域的區別與聯系，這部分內容是本課程科學知識的集中體現之處，涉及內容很多，學生可能有一部分的涉獵，但不夠系統，沒有梳理。所以我們主要通過探究性學習、小組討論、課堂分享、梳理總結的方式來實施。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、航天與航空產品的梳理、以火箭飛機為例的空天比較（包括飛行環境、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別、推進原理的根本性的區別、對二戰和現代的導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）、以及導彈和飛機研制難度的比較（包括技術、人才、資金等），再通過這些知識點的匯總得出戰略性與戰術性的對比，作為決策的依據。

（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：教師通過提出歷史反轉的假設帶領學生認識到科學決策的重要意義，珍惜祖國今日和平發展的來之不易。如果當時做了優先發展航空事業的決策，設想，今天的航空與航天事業的發展水平會是怎樣？而氣候的中國的政治、軍事、經濟的發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發展的情況，了解到我們的航空工業水平一定程度的落后，是歷史原因造成的，導致今天我們仍然在航空領域受到國際的很多鉗制，從而激發學生投入航空事業的豪情和使命感。

在這樣的教學實踐案例中，學生通過自主探究的方式學到了航天與航空兩大領域的深層次科學知識，對知識體系進行了梳理和內化，并且利用自主探究所學到的科學知識，輔以科學的決策流程、方法和工具，做出了科學的決策。學生們了解了科技發展和國家政策的相關性和局限性，學生認識到科學技術的力量與作用，以及科學技術是怎樣影響我們的國家以及我們個人的，激發學生熱愛科學、投身科研的使命感。學生還可以從恢宏的歷史背景中認識到我國老一輩無產階級革命家的深謀遠慮，樹立科學決策的意識，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，通過合宜的課程設計將科學知識、科學方法、科學精神、科學思想融合起來，探索出科學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的體系規劃，遵循學生的認知規律，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素養逐步提升的重要任務，發揮航天科技創新素質教育在科學普及工作中的引領作用。

中國航天科技國際交流中心 100048