科普衛星教育實踐活動對學生創新能力的培養

王英

培養學生的創新能力，是近年來社會各界共同關注的熱門話題，也是教育教學研究一直深入探索的理論問題。教學要培養學生的創新意識和實踐能力，為了完成社會對教育的重托和歷史使命，各級各類學校都非常重視學生創新教育的問題，大力推動學生創新能力的培養，探索各種形式的教育教學模式，為推動學生的素質教育和創新能力培養作好堅實的準備。2015 年，東高地科技館創建了“小衛星工作室”，致力于小衛星項目的研究工作，學生來自全市多所中學，項目研究取得大量成果，得到市教委等各級部門的廣泛認可。

科普衛星教育實踐活動是培養學生創新能力的良好平臺

“豐臺少年”科普衛星教育實踐活動是以“豐臺少年”系列科普衛星為主題的教育實踐活動。從內容上講，包括普及航天衛星知識和技術，培養學生的創新思維和創新人格，具有教育性；從教學方式上，有講授、動手做、科學探究、實踐與應用、教學實驗、工程技術實驗、參觀體驗、匯報交流等多形式多層次的教學體驗；從形式上，突出教學活動的實踐性、活動性、開放性特征，以培養學生的創新精神和實踐能力為主要教學目標。

創新性 航天及衛星科普教育活動與傳統的課堂教學截然不同，它對教學器具、場地、師資等要求不同于傳統課堂，其所傳授的是現代前沿科技，更注重學生的動手操作能力和新穎獨特的想法。

綜合性 衛星技術是一項極具綜合性的先進技術，實現了各種高新知識的聚合，如機械結構、計算機、智能控制、無線電、工程設計等。因此，衛星課程也具有知識和技能廣泛性和綜合性的特點。

開放性 科普衛星教育實踐活動與傳統教學相比，教學環境是開放性的，教學活動有時在教室內，有時在操場上、樹林里，有時在科研院所的實驗室里，有時在教育基地的實踐場館，甚至有時要去發射場。開放的教學環境和資源更能充分調動學生的好奇心和注意力，激發學生的靈感與創新。

實踐性 科普衛星教育實踐活動有知識與技能的學習，更具有實踐性，學生要自己設計衛星并制作出來，3D 打印、機械加工、工程應用、主題實踐活動等都是很好的實踐平臺。

科普衛星教育實踐活動培養學生創新能力

科普衛星教育實踐活動的教學內容以校本教材內容為依據，建構有利于培養學生航天科學知識與技能、創新思維、創新人格的航天科普教育活動模式，并形成學校教育和校外教育有機結合的工作方法，探索一條有利于促進青少年科學素養、提升學生創新能力的教育實踐活動，為培養新時代的創新人才作出嘗試。活動主要內容如圖1 所示。

培養學生獲得創新活動所需的全面的知識與技能

青少年創新活動中，應當讓學生獲得較為全面的知識與技能，這是學生創新能力發展所需要的。

首先，要通過教育教學活動讓學生獲得全面的科學知識與技能，強調的是知識與技能的廣泛性。創新需要較多數量的知識技能，這些知識技能是基礎性的。在活動中，學生能夠學習到豐富而全面的航天知識，包括航天發展史、太空環境、航天器、運載工具及工作原理、衛星軌道、人造衛星的內部結構和功能等，內容涵蓋了航天概論的大部分內容，是學生開展創新活動的“土壤”。

其次，學生通過活動要掌握高端的技能，表現為收集、分析、處理信息的技能，動手操作與制作的技能，表達和交流的技能，寫作技能和表演技能等。在活動中，學生還要掌握機械設計軟件的使用，能夠進行小衛星設計，學會使用3D 打印機、電子電路制作工具、實驗設計、無線電工程、電臺操作使用等多種技能，這些是學生進行創新活動的“基本工具”。

最后，學生通過活動獲得的知識與技能必須是能夠融會貫通的，學生能領悟其內在的邏輯關系，能夠根據問題和任務綜合應用，最終解決實際問題。在該活動中，通過創新項目驅動，引導學生關注現實學習與生活中的問題，比如學生把計算機、人工智能、無線電通信、地理空間位置等綜合應用，最終完成“應急救援中的圖像傳輸”項目，這些是學生參與創新活動的“果實”。

培養學生獲得創新活動所需的思維方法

創新思維是培養學生創新能力的基礎，在科普衛星教育實踐活動中，我們首先讓學生掌握創新思維的基本步驟：提出問題—作出假設—對假設進行推理—檢驗假設—結果表達。同時讓學生掌握創新活動中的思維方法，包括分析與綜合、比較、概括、抽象與具體化等，科普衛星教育實踐活動非常注重培養學生的邏輯思維與非邏輯思維、發散思維與收斂思維的辯證統一，引導學生跳出常規思維，獲得靈感，激發創新。在日常教學中，我們始終關注構建創新性課堂，鼓勵學生大膽質疑、大膽想象，對于各種創新思維方式要進行有針對性的情境訓練。比如，在“衛星通信天線的設計與制作”活動中，學生在了解了天線的工作原理和參數要求后，進行頭腦風暴，自行設計天線的材質、尺寸與形式等，然后通過實驗檢驗自己的作品能否達到性能要求，最后收斂思維，實現體積和性能最優的天線作品。

培養學生獲得創新所需的實踐能力

實踐能力是一種綜合運用的能力。培養青少年學生的創新能力，如果缺乏實踐活動能力，就算具備強烈的創新意識也難以實現其想法。

在科普衛星教育實踐活動中，我們為學生搭建充分的空間培養實踐能力，培養學生綜合運用所學的知識與技能，為自己所用，也為大家所用。學生親自參與設計并制作完成“豐臺少年”科普衛星，進行“豐臺少年”衛星通信實踐；走出學校參加北京市應急通信演練比賽，參加“衛星在我身邊”社會實踐活動；把自己對全球無線電愛好者的祝福語音上傳到衛星；應用衛星進行太空攝影，然后對眾多照片進行分析，更深入地了解太空環境；走進中國科學院和航天部一院等科研院所，親歷衛星實驗過程；走進發射基地，親手將自己研制的衛星裝進火箭，親眼看著裝載衛星的火箭飛入太空。在這些活動中，學生開闊了視野，思維得到延伸，動手能力得到鍛煉，活動育人，實踐育人，非常有效地促進了學生創新能力的培養。

培養學生形成有利于開展創新的人格特征

人格特征是人在行為上的內部傾向，是人的能力、情緒、需求、動機、興趣、態度、價值觀、性格等方面的組合。

在科普衛星教育實踐活動中，始終讓學生關注自然和社會中的各種問題，思維從疑問開始，問題是創新的源頭。學生關注衛星通信在現實生活中的應用，比如自然災害、緊急救援、車輛調度等，在解決問題的過程中不斷進取、探索、發現。此外，活動對學生具有克服困難的良好意志力的培養，學生還需要能夠與他人合作、有家國情懷等。學生在學習過程中，與院士、航天專家、工程師共同工作，“特別能吃苦、特別能戰斗、特別能攻關、特別能奉獻”的航天精神時刻感染著每位同學，這種言傳身教的影響對學生的人格養成起到潛移默化的深刻影響。

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