北京市海淀区教师进修学校成立了专门的职能部门，与区域内40多所中小学不断探索航天STEM课程。航天STEM课程提高学生的问题解决能力和高阶思维，发展学生的实践创新、合作交流能力，激发学生面对星辰大海的强烈好奇心和内在驱动力。
航空航天STEM课程面临挑战
航天STEM课程的开发与整合、实施与评价面临巨大挑战；
一是航天领域任务的复杂性，使得现有的航天科普活动难以课程化，难以形成课程体系，缺乏明确的进阶学习路径。
其次，缺乏航天领域的背景知识，缺乏将航天领域的任务转化为课程的方法和工具，跨领域、跨学科的课程开发和整合困难。
第三，在设计课程目标和组织课程内容时，不容易把握科学探究与工程实践的平衡。如果强调科学原理和概念，很容易陷入海量的“超标”知识学习；如果强调工程实践，很容易陷入技能训练。
第四，部分教师自主开发课程，课程评价依据不足，课程改进周期长。
海淀教师进修学校作为教师培训和教学实践基地，以研究与实践相结合的方式开发和实施航天STEM课程，通过优秀航天STEM课程和优秀教学案例的研发服务学校特色发展，通过区域、学校、高校、科研院所和企业的共建共享“众筹”航天STEM课程资源，通过讨论和实践提炼课程开发和实施的成果，通过成果转化为教师培训课程，促进STEM教师的专业发展和学生的提升。
寻找课程体系的设计起点
航天领域的重大挑战任务在工程实践中具有典型性和复杂性，具有成熟的问题解决方案、清晰的问题解决路径、经典的工程技术和基本科学原理、创新的设计和精美的模型和原型，体现了继承与创新相结合的鲜明特点。
学校应该从浩瀚的太空任务中寻找合适的内容，作为课程体系设计的起点。他们可以选择前沿研究与实践的大系统，分解为子系统，将包含的知识与多学科课程标准相衔接，匹配学生的认知特点。对于中小学来说，可以实践的领域有“载人星球基地建设”、“中国空站”、“未来的泰空城”。
海淀区通过调研航天领域的专家和文献，形成了“载人星球基地建设”大型工程系统图。“行星基础设施”部分包括行星基地的主体系统、球形运输和操作系统、球形起降系统、行星通信和导航系统以及其他辅助和支持系统。以“行星基地本体系统”为例，它可以分解为热控、能源、信息、生命保障、防护、援助等子系统，其中“生命保障系统”是在泰空工作生活期间供应消耗品、载人环境、健康医疗监测和保障的必要设施，还可以进一步分解为水、空。按照现实问题解决的路径，将上述工程体系转化为航天stem课程体系，可以以“载人星球基地建设”为总任务，形成课程主题序列。
在课程设计过程中，首先要明确课程主题，围绕典型的具有挑战性的航天任务，与航天专家共同探讨研究，突破专业领域知识不足的问题，提炼真实问题的解决路径；其次，要找到与物理、生物、化学、数学等学科材料的连接点，对应多学科课程标准，梳理学科核心概念和交叉概念，结合学生认知特点形成航天STEM课程目标，并根据课程目标设计评价方案；最后，将真正的问题解决过程转化为学习活动，为学生问题解决设计路径，建立支持，提供学习资源，保持课程实施的开放性。总而言之，航天STEM课程中的学习活动应整合跨学科的学习内容，体现科学探究与工程实践的有机融合。
课程的实施需要强调学生的主体地位和基于项目的学习，让学生体验分析、解决、评价和优化问题的过程。例如，在“设计月球基地空空气循环系统”、“设计基地生态舱内植物生长的照明系统”等具有挑战性的任务中，教师可以引导学生有意识地调用已有的知识、技能和思维方法，形成新颖有效的解决问题方案或构建模型和产品，积极构建知识之间的关系，并通过解释现象和解决问题，在科学论证的基础上进行有效表达，积极反思问题的解决思路，发展自主性和自决能力。
突破课程开发与整合的难点。
海淀区教师进修学校以航天知识和交叉学科知识为基础研究，将航天STEM课程设计和实施过程中提炼出的课程设计模式和课程实施策略转化为专业研究。通过体验式学习、研究实践和跟踪研究，促进教师对航天STEM课程的系统理解，突破课程开发和整合的难点，提高学校的教学实施和评价能力。
必修课程中有“月球探测的科学目标与实验方案设计”、“载人航天的生命保障系统”等航天知识，从众多课程案例中提炼出的科学与工程实践活动的设计与实施策略，项目学习脚手架的演示与讨论，绩效评估的设计与实施等。一般根据研究目标，通过工作坊、专家讲座、研究课、演示讨论、课程开发与实践等方式进行培训。
在选修课上，要鼓励不在一个班的老师积极开展航天STEM课程。并不是所有的老师都要亲自开发课程，可以通过“众筹、合作研究”来提升自己的专业能力。基于先进的学习理论，小学、初中、高中教师可以组建不同课程主题的学习共同体，就挑战性任务、概念建构、核心科学与工程实践能力、学习目标、学习成果、学习评价、学习活动、学习支架和工具等进行深入细致的讨论和实践，使教师明确适合学生发展的学习内容和学习方法，形成不同班级的课程实施策略和学习资源。
综上所述，航天STEM课程需要融入学校教育的主阵地，助推学校构建高质量的教育体系，引导学生像科学家一样思考，像工程师一样实践，发展学生的高阶思维能力，培养新时代的创新人才。
《中国教师报》2022年4月27日第4版
作者:陈咏梅张乃馨
