科普卫星教育实践活动对学生创新能力的培养

王英

培养学生的创新能力，是近年来社会各界共同关注的热门话题，也是教育教学研究一直深入探索的理论问题。教学要培养学生的创新意识和实践能力，为了完成社会对教育的重托和历史使命，各级各类学校都非常重视学生创新教育的问题，大力推动学生创新能力的培养，探索各种形式的教育教学模式，为推动学生的素质教育和创新能力培养作好坚实的准备。2015 年，东高地科技馆创建了“小卫星工作室”，致力于小卫星项目的研究工作，学生来自全市多所中学，项目研究取得大量成果，得到市教委等各级部门的广泛认可。

科普卫星教育实践活动是培养学生创新能力的良好平台

“丰台少年”科普卫星教育实践活动是以“丰台少年”系列科普卫星为主题的教育实践活动。从内容上讲，包括普及航天卫星知识和技术，培养学生的创新思维和创新人格，具有教育性；从教学方式上，有讲授、动手做、科学探究、实践与应用、教学实验、工程技术实验、参观体验、汇报交流等多形式多层次的教学体验；从形式上，突出教学活动的实践性、活动性、开放性特征，以培养学生的创新精神和实践能力为主要教学目标。

创新性 航天及卫星科普教育活动与传统的课堂教学截然不同，它对教学器具、场地、师资等要求不同于传统课堂，其所传授的是现代前沿科技，更注重学生的动手操作能力和新颖独特的想法。

综合性 卫星技术是一项极具综合性的先进技术，实现了各种高新知识的聚合，如机械结构、计算机、智能控制、无线电、工程设计等。因此，卫星课程也具有知识和技能广泛性和综合性的特点。

开放性 科普卫星教育实践活动与传统教学相比，教学环境是开放性的，教学活动有时在教室内，有时在操场上、树林里，有时在科研院所的实验室里，有时在教育基地的实践场馆，甚至有时要去发射场。开放的教学环境和资源更能充分调动学生的好奇心和注意力，激发学生的灵感与创新。

实践性 科普卫星教育实践活动有知识与技能的学习，更具有实践性，学生要自己设计卫星并制作出来，3D 打印、机械加工、工程应用、主题实践活动等都是很好的实践平台。

科普卫星教育实践活动培养学生创新能力

科普卫星教育实践活动的教学内容以校本教材内容为依据，建构有利于培养学生航天科学知识与技能、创新思维、创新人格的航天科普教育活动模式，并形成学校教育和校外教育有机结合的工作方法，探索一条有利于促进青少年科学素养、提升学生创新能力的教育实践活动，为培养新时代的创新人才作出尝试。活动主要内容如图1 所示。

培养学生获得创新活动所需的全面的知识与技能

青少年创新活动中，应当让学生获得较为全面的知识与技能，这是学生创新能力发展所需要的。

首先，要通过教育教学活动让学生获得全面的科学知识与技能，强调的是知识与技能的广泛性。创新需要较多数量的知识技能，这些知识技能是基础性的。在活动中，学生能够学习到丰富而全面的航天知识，包括航天发展史、太空环境、航天器、运载工具及工作原理、卫星轨道、人造卫星的内部结构和功能等，内容涵盖了航天概论的大部分内容，是学生开展创新活动的“土壤”。

其次，学生通过活动要掌握高端的技能，表现为收集、分析、处理信息的技能，动手操作与制作的技能，表达和交流的技能，写作技能和表演技能等。在活动中，学生还要掌握机械设计软件的使用，能够进行小卫星设计，学会使用3D 打印机、电子电路制作工具、实验设计、无线电工程、电台操作使用等多种技能，这些是学生进行创新活动的“基本工具”。

最后，学生通过活动获得的知识与技能必须是能够融会贯通的，学生能领悟其内在的逻辑关系，能够根据问题和任务综合应用，最终解决实际问题。在该活动中，通过创新项目驱动，引导学生关注现实学习与生活中的问题，比如学生把计算机、人工智能、无线电通信、地理空间位置等综合应用，最终完成“应急救援中的图像传输”项目，这些是学生参与创新活动的“果实”。

培養学生获得创新活动所需的思维方法

创新思维是培养学生创新能力的基础，在科普卫星教育实践活动中，我们首先让学生掌握创新思维的基本步骤：提出问题—作出假设—对假设进行推理—检验假设—结果表达。同时让学生掌握创新活动中的思维方法，包括分析与综合、比较、概括、抽象与具体化等，科普卫星教育实践活动非常注重培养学生的逻辑思维与非逻辑思维、发散思维与收敛思维的辩证统一，引导学生跳出常规思维，获得灵感，激发创新。在日常教学中，我们始终关注构建创新性课堂，鼓励学生大胆质疑、大胆想象，对于各种创新思维方式要进行有针对性的情境训练。比如，在“卫星通信天线的设计与制作”活动中，学生在了解了天线的工作原理和参数要求后，进行头脑风暴，自行设计天线的材质、尺寸与形式等，然后通过实验检验自己的作品能否达到性能要求，最后收敛思维，实现体积和性能最优的天线作品。

培养学生获得创新所需的实践能力

实践能力是一种综合运用的能力。培养青少年学生的创新能力，如果缺乏实践活动能力，就算具备强烈的创新意识也难以实现其想法。

在科普卫星教育实践活动中，我们为学生搭建充分的空间培养实践能力，培养学生综合运用所学的知识与技能，为自己所用，也为大家所用。学生亲自参与设计并制作完成“丰台少年”科普卫星，进行“丰台少年”卫星通信实践；走出学校参加北京市应急通信演练比赛，参加“卫星在我身边”社会实践活动；把自己对全球无线电爱好者的祝福语音上传到卫星；应用卫星进行太空摄影，然后对众多照片进行分析，更深入地了解太空环境；走进中国科学院和航天部一院等科研院所，亲历卫星实验过程；走进发射基地，亲手将自己研制的卫星装进火箭，亲眼看着装载卫星的火箭飞入太空。在这些活动中，学生开阔了视野，思维得到延伸，动手能力得到锻炼，活动育人，实践育人，非常有效地促进了学生创新能力的培养。

培养学生形成有利于开展创新的人格特征

人格特征是人在行为上的内部倾向，是人的能力、情绪、需求、动机、兴趣、态度、价值观、性格等方面的组合。

在科普卫星教育实践活动中，始终让学生关注自然和社会中的各种问题，思维从疑问开始，问题是创新的源头。学生关注卫星通信在现实生活中的应用，比如自然灾害、紧急救援、车辆调度等，在解决问题的过程中不断进取、探索、发现。此外，活动对学生具有克服困难的良好意志力的培养，学生还需要能够与他人合作、有家国情怀等。学生在学习过程中，与院士、航天专家、工程师共同工作，“特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献”的航天精神时刻感染着每位同学，这种言传身教的影响对学生的人格养成起到潜移默化的深刻影响。

参考文献

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[6] 张元玉．促进高中生创新能力发展的机器人教育研究[D]．华中师范大学硕士学位论文，2017