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航天科学和技术对人类的贡献越来越获得人们的认同,但是世界各国航天事业的发展却面临人才断层的情况.现在的客观环境与五六十年代航天创业时有很大差别,较多优秀学生流向法律、经济、信息技术和信息产业等热门专业,航天队伍巳很难吸引最优秀的学生.随着第代创业者的陆续退休,接班人的问题越来越突出.因此,加强航天教育,吸引更多的人加入航天队伍已成为21世纪航天事业能否进行和持续发展的一个重要关键问题.为了激发青少年对航天科学技术的兴趣,为航天事业培养接班人,许多国家已对航天教育采取了一些措施,尤其是美国航宇局、欧空局和中国的航天部门更关注自己的接班人问题,它们挑起了本国航天教育的大梁.其中,美国航宇局（NASA）表现得更出色,它对自己使命的定义是：“理解并保护我们赖以生存的行星；探索宇宙,找到地球外的生命；启示我们的下一代去探索宇宙”.由此可见,进行航天教育是该局的三大使命之一,其目的是引起学生们和老师们的对太空探索的兴趣,激发他们在科学、技术、工程和数学领域方面研究的兴趣和灵感,吸引更多的学生今后加入到这些领域和航天事业的队伍中来.
早在1998年美国航宇局的战略计划中,就规定了“教育优先”的原则,要求在航宇局的各项任务中部加入航天教育的内容,并每年投入1亿～1.5亿美元经费用于航天教育.在美国,各州政府负责中小学航天教育,航宇局把航天教育的责任下放到它分布在美国的10个研究中心,他们分别负责与全国50个州及特区联系,组织各种与航天有关的课外活动,进行有关航天知识教育、鼓励和帮助大、中、小学生参加太空实验.本文主要介绍NASA是如何开展航天教育的.
NASA的教育网站
要进行航天教育,首先要进行航天教育的宣传.在网络技术迅猛发展的今天,利用网络传媒的新优势,进行宣传教育是最快捷、最方便的方法,NASA当然会利用这个有力的工具来进行航天教育了.对公众进行航天教育一直是NASA工作的重要组成部分,NASA设立了专门部门负责航天教育,并建立了自己的宣传网站.在NASA的官方宣传网中,占最显著地位的是“NASA教育”网页（网址：http：//.nasa.gov/offices/education/about/index.）.网页中的主版块称之为“NASA,教育”（NASA,education）,此外还有许多其他的辅助版块.
在NASA教育网页的主版块下,设立了四个主栏目：“关于NASA教育”,“适合于教师”.“适合于学生”和“儿童俱乐部”.在“关于NASA教育”的主栏目下,有7个子栏目：“关于NASA教育计划”、“教育领导层”、“NASA中心和设备”、“NASA任务主管”、“绩效考核”、“教育计划”和“”.我们来看看NASA是如何介绍它的教育计划的：“NASA航空和航天发展的历程,加深了人类对宇宙的了解,实现了先进技术的突破,增强了航空旅行的安全和扩展了前沿科学的研究.这些成就都是来自于一个共同的起源：教育.现在,美国进入了第二个世纪的飞行,必须恪守自己的诺言,进行卓越的科学、技术、工程和数学方面教育,确保下一代美国人能完全承担起建设美好未来的重任.NASA将继续继承以往的传统,投资美国教育计划,支持美国的教育者们,这些教育者在准备、激发、鼓励、培育今天幼小的心灵成为明天的劳动力中起着关键作用.”其中,规定了今后NASA将继续奉行三个主要的教育目标：1）加强NASA和学生们的联系；2）激发学生们对科学、技术、工程和数学的兴趣,为这些领域的研究培养接班人；3）为NASA培养接班人.在“教育计划”子栏目下,按照字母的顺序,列出了NASA的教育计划项目,多达80项,可见NASA对学生教育是多么重视.
此网页的特点是分别针对学龄前儿童和小学低年级（Grades K-4）、小学高年级和初中（Grades 5-8）、高中（Grades 9-12）、大学生和研究生（Higher Education）知识水平的不同,提供适合他们的阅读材料或者教材,使老师和学生可获取精确到年级的科普资料.在“适合于教师”主栏目下除设立了上述4个子栏目外,还设立了“非正规教育”、“教学材料”、“教育TV时间表”、“最近的机会”.对航天教育感兴趣的教师们点击这些栏目,不仅可以获得适合自己教学所需要的教材和教学用具,而且可以了解最近NASA为学生们提供参加航天活动的计划,有心的教师有可能通过它为自己的学生争取到参加太空实验的机会.例如,老师点击“Grades 5-8”一栏的“教学材料”,就可以找到很多教学材料,例如,银河系中的运动物体、天空中的星星的发现、空间站介绍、太空植物的生长、空间站进行的实验等.
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在“适合于学生”主栏目下,也设立了上述4个子栏目和“最近的机会”栏目.学生们可以根据自己学识,从不同栏目中学习感兴趣的航天知识和参加NASA有关的活动.例如,“Grades K-4”适合学龄前儿童和小学低年级学生的栏目,这个年龄段的孩子主要是以“玩”为主,或刚刚转入正规的学习,他们好奇多问、活泼好动、行为和学习缺乏目的性,要让他们掌握深奥的航天知识很困难.因此,NASA根据他们年龄的特点,在这个栏目中,采用讲故事、看图片、放视频、在玩中学、形象化的教学等方式,向孩子们灌输航天知识,激发他们对航天的兴趣,例如,有一个游戏是“帮助我穿上航天服”.但是,Grades 9-12的高中学生,学习的课程多,所学的各门学科基本上反映着自然、社会和精神现象的客观规律,逻辑性、系统性很严密.在学习中要求他们不仅要发挥更大的独立性和自觉性,而且还要具有独立分析问题和解决问题的能力.同时,这是一个人独立走向社会生活的准备时期,也是一个人开始严肃考虑自己未来生活道路的时期.对这个年龄段的学生,NASA采用介绍比较专业性的航天科普知识、为他们提供参加航天实验机会、鼓励他们参加NASA的航天任务和参加航天知识大赛等方式进行航天知识教育,这些教育可发展他们的智力和能力,促使他们良好个性品质的形成,把他们培养成今后自然科学研究和航天事业的建设者和接班人. NASA还根据孩子们的特点,设立了“儿童俱乐部”栏目.这个栏目让孩子们充分体验到学习航天知识的乐趣,孩子们可以通过游戏,过一把当“火星航天员”的瘾,也可以随着卡通小动物“雷蒙”参观美国肯尼迪航天中心和航天飞机,“雷蒙”与真正航天员的访谈节目还可以使孩子们了解航天员的太空生活,在不知不觉中接受了很多航天知识.
NASA的另一项传统是希望可以培养高质量的科学、工程学和数学学科上的本科生和研究生,而这种培养往往是通过科学竞赛或者提供实习机会的方式来实现的.2010年3月,NASA开始为公众中的申请者提供到NASA实习或者参加科研工作的机会,藉此鼓励学生积极参与到科学技术、工程学和数学的研究和空间探索研究任务.其中,表现优秀申请者还可以获得由NASA提供的总额高达970万美元的奖学金.更可贵的是,公众参与过程十分简单和公开透明,所有申请者都可以在NASA的网站上找到并且申请所有的职位和参加NASA的工作.这些内容在NASA教育网站中也充分地体现出来.
形形色色的航天教育计划
NASA充分认识航天飞机和国际空间站是一个很好的航天教育平台,它利用这个平台开展了一场声势浩大的学生实验和教育活动.概括起来,包含了以下五方面内容：
为学生设立、由学生独立完成的实验.这些实验是学生在教师或者科技导师的指导下进行的,是专门为学生设立的,由学生自己来完成.例如,“中学生获得地球知识观测”是一项对学生进行地理知识教育设立的项目.为了进行此计划,美国航宇局特意在国际空间站上安装了专用9罩相机,学生通过遥控拍摄了他们需要的地球照片和负责照片的整理工作,国际空间站上的航天员只负责安装和撤卸照相机及传输照片.
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在教室中完成的太空实验.为了让学生们了解太空特殊环境（如,微重力、辐射）的影响,学生们在他们的自己的教室中完成模拟太空相应条件的实验,或者进行空间站上专业研究人员正在进行的实验.这些实验的目的是让学生们通过对比地面实验和太空实验的结果,寻找出它们之间的差异,就可以知道太空的微重力等特殊环境的影响.这种类型实验的一个典型例子是学生们在地球上的教室内种植种子,与此同时,航天员在国际空间站上种植同样的种子,对比两组种子发育过程的不同,就可以了解微重力对种子发育的影响.
参加美国航宇局的研究实验.美国航宇局的很多研究是招募学生们来帮助完成的.其中的一些试验是专门安排来“激发下一代探索者灵感”的.另一些是学生们作为“配角”,参加到太空实验中.例如,美国航宇局在国际空间站上进行的一项毛细流动实验,目的是观察微重力环境下,复杂几何形状容器内的毛细流动和液体流动情况,其结果可应用到未来太空船的低重力流体系统设计的计算机模型中.在此研究中,招募了很多学生：中学生参加了分析和地面实验,大学生提供实验支持,研究生和博士生进行建模模型和缩减数据的工作.
参加国际空间站的工程活动.参加者主要是高等学校和大学生,他们参加国际空间站硬件的研发,或在科学支持中心工作,学习如何参与科学操作活动.典型的例子是麻省理工学院的学生们参与了“球面”零重力实验卫星的研发工作,这颗卫星是放置在国际空间站上用来示范卫星编队飞行的动态过程.学生们参与了概念论证、实验设计、装配、检测和运行全过程.
教育性示范活动.为了提供航天教育的特殊资源和为了激励学生们学习航天知识的兴趣,美国航宇局将航天飞机和国际空间站作为一个特殊的“教室”,让航天员在太空进行简单有趣的太空实验,并将它拍摄下来,做成视频教材,提供给学生们,以便进行航天教育.或者,允许各个年龄段的学生向太空飞行的航天员提问题.这些变化多样的活动,开阔了学生的眼界,扩展了他们的课堂知识.
这些计划为学生们提供了丰富和扩大想象力的机会,并吸引了具有各种水平的学生（小学生、中学生、本科生、研究生、博士后）参与此活动.甚至是大一的学生也有机会设计自己在空间站上想进行的实验.很多中学生参加了国际空间站的研究项目,这些项目有助于他们今后选择数学、自然科学和其它技术领域作为自己终身的职业.很多大学生直接参与国际空间站的研究工作,完成了很多与国际空间站有关的项目.
可能没有其他的方法可以像这种方法一样能够更好地激起下一代科学探索的欲望.这些活动除了使学生们获益外,对教师也有益.在进行每项实验前,首先要培训教师,为教师们召开一些研讨会,让他们首先了解有关的航天知识和如何进行实验操作,以便能够指导学生进行实验,扩大国际空间站的影响.教师是激发探险精神的巨大源泉,教师们将所学到的知识用于他们的教学,能够吸引更多的学生加入此活动.
创新夏季计划
近年来,美国中小学生对数学和科学等知识的兴趣不断减弱,学习动力明显不足,成绩显著下降.例如,在2006年国际学生评估比较项目中,美国学生在30个发达国家中,科学排名第21名,数学排名第25名.长此下去,将对美国保持世界科技领先优势,维持其科技经济头号强国的国家战略产生巨大威胁.在此背景下,于2009年11月23日,奥巴马在全美范围内发起了“创新教育”行动,呼吁联邦政府和所有企事业、科学界联手致力于“创新教育”,动员社会各方力量,通过媒体宣传、电视节目、社区活动、互动游戏、趣味课程等各种方式,吸引中小学生爱科学、学科学、用科学,增强美国学生在科学、技术、工程和数学等方面的兴趣和能力,为大量培养下一代顶尖科学家、工程师、数学家和发明家打下坚实基础.同时,联邦政府拨款1000亿美元用于教育,还动员各企业、科研单位资助.
奥巴马的“创新教育”一提出,得到社会各界的积极响应,纷纷采取行动来回应总统的呼吁.在所有的团体中,由于NASA地位特殊,使命崇高,更能吸引数以千计的中小学教师和学生参与,因此倍受关注.NASA以其雄厚科技实力为依托,提出并实施了“创新夏季”计划.在2010年的整个夏季假期,NASA投入大量的资金
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