未来中国的火星探测者，正在这里“集训”！

火星适不适合居住？月球可不可以种菜？好奇心是人类前行的永动力。不过，仰望星空的同时还需脚踏实地，学好基础知识才能“翱翔”宇宙。生物、地理、数学、工程……这些航天所需的基础知识，在航天STEM课程上帮同学们统统安排上！

由中国教育科学研究院STEM教育研究中心、海淀区教师进修学校共同组织的 “链接与赋能：学科教学中的航天STEM教育”海淀区教学研讨会，在一零一中举办。一零一中作为“中国STEM教育2029行动计划”首批领航学校、全国航天特色校，积极推进航天特色课程建设。

本次会议主要展示一零一中航天STEM课程——《最优地火转移轨道的设计》《寻求火星生命之源》《设计太空健身房》，共同探索学科教学与航天特色STEM教育深度融合路径。

收集火星总体情况、表面自然状况的相关资料，结合太阳系相关知识，生成火星现状调查报告，在此基础上进行论证火星上水存在的可能性和主要形式。通过小组交流、专家论证等方式，探究火星上不同类型水的分布；制作火星专题地形图和火星水资源分布图，通过测量和计算探寻最佳取水路线，在三维地形图上进行实际路线的规划；结合火星宇宙环境、自然环境和“祝融号”特征进行最佳取水方案的设计。

认识微重力环境对人体健康的影响，理解人体各系统协调配合、适应环境的过程，讨论太空健身房的必要性。综合运用相关人体生物学知识和微重力环境物理学知识，设计太空健身器械。综合运用生物学、物理学、数学和建模等知识，体验工程学设计的过程，完成太空健身房设计图纸。

在STEM课堂上，师生围绕一个真实问题，让学生在小组中开展研究，通过多学科融合学习，解决相应问题。

STEM课程教学的特别之处，让它与普通课程存在着一定区别，同学们对于这样的模式也需要重新适应。面对新的挑战，寻求解决办法，最终才能够在STEM课程中学到更多，收获成长。

“怎么会偏了呢？”在《最优地火转移轨道的设计》课堂上，刘苏昊同学急躁地挠了挠头。在STEM课上，除了知识学习外，还涉及到相关软件的综合应用，此时刘苏昊就面临着“如何把自己的想法在SKT软件中实现”这一挑战。

 经过讨论，刘苏昊同学所在的小组，已经设计出了向火星发射航天器的可行方案。在软件中能够比较准确地模拟方案中的轨道形状，让航天器顺利抵达火星轨道。但由于他对软件的功能还不够熟悉，没能体现出发射时间的调整，最终导致小组航天器与火星擦肩而过，飞向了更深的宇宙。

但失败是成功之母，在一次次尝试中，通过对知识和信息技术的不断摸索与学习，反而让书本上的理论变得更加鲜明和生动。

韩明潇同学也面临着同样的问题，《寻求火星生命之源》课程需要运用3D地球软件，进行模拟火星地表路线的绘制。但是，快速熟悉软件并灵活运用本身就是一件很困难的事情。

“界面上窗口又多又复杂，而且有很多不知道作用的工具，操作时有些手足无措。”这是韩明潇第一次打开软件时的感受。

在老师的悉心指导和自己的不断摸索下，他开始渐入佳境。当能够灵活运用软件绘制火星车路线时，他特别开心：“通过视角的转变和地形的夸张处理，避开沟壑纵横的沟谷，沿着和缓的等高线，最终找到了一条属于我们组的‘最佳路线’！”

STEM课程由于时常需要查资料、设计方案，往往和新媒体设备“捆绑”较深，在丰富知识的同时，也带来了一些新的困扰。

在《设计太空健身房》课堂上，平板电脑可以说是必备品，难免会分散注意力，无法好好听老师讲课。但课堂上，有一位同学在人群中格外“显眼”，她的平板电脑被放得远远的，神情专注，腰板笔直。

“平时上课手机都会上交，控制注意力的难度没有这么高。但是在STEM课上，平板电脑就在手边，有时候上着课，就会想要翻一翻平板上的软件，等回过神儿，老师已经讲到不知道什么地方去了。” 周芷怡同学说，“后来上课的时候就干脆把平板推到一边，等到查资料的时候再打开，以防它再影响注意力。”

这样看似有些笨拙的方法却是最有用的，几节课下来，周芷怡的自制力也被锻炼了出来，平时上课、写作业注意力集中度都更高了。

STEM课程对于教学也有着更高要求。一零一中孙越、范兰、杨铭三位老师，分享了她们各自在备课中遇到的难题及解决方案。

范兰老师的《寻求火星生命之源》在选题设计上，主要面临两个难点：

一是资料获取较难，火星的水资源是否存在，存在形式和主要分布地区的数据获取比较困难。最后范老师的解决策略是采用NASA官网的资料，并和学生一起探究资料来源（卫星和火星车的探测数据）。

二是需要在地理学科渗透的前提下，用工程视角来解决问题。通过老师们的共同研讨，确定了解决方法——采用中国教科院“工程思维与STEM教育”团队的研究成果——CDIO模型，进行项目的拆解和设计，从而引入工程思维；设计层层递进的问题，从纸质地图上的路径规划，到借助地理信息系统模拟路径规划，再到实际取水方案的设计……逐步培养学生的工程思维能力。

杨铭老师《设计太空健身房》课程设计时的难点在于，如何选择航天工程学问题作为课程的驱动性任务。

在驱动性任务的设计上，最难的是克服固化思维，作为STEM课程，应该基于学科本质进行真实问题的解决，才能培养学生使用跨学科知识解决实际问题、设计工程学产品的能力。所以《设计太空健身房》课程的驱动性任务，不是在航天背景下解决生物问题，而是解决真实的工程学问题。

杨老师将原本的驱动性任务“讨论太空微重力环境对人体健康的影响”，更改为“如何设计太空健身房用以维持健康”。这样可以让学生们去设计工程学产品，达到降低微重力环境对人体的影响、保障宇航员生命健康的目的。如此设计也就实现了生物学问题到真实工程学问题的转变。

STEM课程需要对学生进行表现性评价，教师将表现性评价镶嵌在整体的课程设计与实施中，引导学生反思学习过程，让收获不仅仅停留在琐碎的、肤浅的学习结果上。

对于孙越老师的《最优地火转移轨道的设计》课程来说，表现性评价的设计难点在于如何将学习目标、学习任务与评价的量规进行整合。以学习目标为最上位靶点指向，STEM课程需要涉及到多学科。

孙越老师了解了课程涉及学科中学生的学习进阶，以及对应的能力发展的水平与标准，从而修正和调整学习任务，让任务设置与学习目标相匹配，评价内容、量规制定与目标相对应。“单纯的评价设计是不存在的，学习目标的设定与学习任务的设计、评价量规的布置三者不是彼此分离的步骤，而是不断磨合，最终达成一致的过程。”孙老师总结道。

会议上，专家们对一零一中的航天STEM课程进行点评——

一零一中的航天STEM课程将航天知识与STEM教育相结合，让每一位同学的航天梦不再遥远！