三、中国的航天教育

鼓励中小学生参加搭载实验

在要发射的航天器中搭个车，进行学生实验是一种最省钱和省力的方法。我国有关航天教育部门，从20世纪80年代就想出这“招”，来激发学生们对航天的兴趣。在美国的航天飞机里，有一个像一节火车车厢那样大的大货舱，能装29.5吨重的物体。由于航天飞机每次执行任务货舱都没有放满，为了不将这宝贵的空间浪费，也为了满足小型太空科学实验的需要，在20世纪70年代，NASA制订了一个“零星搭机实验”计划，也就是在航天飞机每次执行任务时，捎带一些小型科学仪器上天，在太空进行实验。为了引导学生对太空科学产生兴趣，开发学生的智力，一些国家为他们的学生租下“搭载桶”，在太空进行学生设计的实验。我国也不放过这个好机会，积极参加了美国的“零星搭机实验”计划。1986年，中国宇航学会、美国促进中国科普协会联合举办第一届“全国青少年航天飞机科学实验方案”征集活动，从全国各地征集到的7000份提案中评选出20项得奖方案和2项“上天”方案。1988年又进行了第二届征集活动，评选出3项上天实验方案；2000年1月北京景山学校的李桃桃小朋友提出的“蚕吐丝织茧实验”又从全国各地中小学共888件太空实验方案中脱颖而出成为美国“哥伦比亚”号航天飞机的搭载方案。所以，总共有6项中国学生提出的实验，搭载了美国的航天飞机，这对学生们的影响是巨大的。

为了培养中国航天事业接班人，近年来，中国航天部门也十分重视为学生的太空实验提供条件，让中国学生的实验登上中国自己的卫星。例如，由于美国“哥伦比亚”号失事，北京景山学校李桃桃提出的“蚕吐丝织茧实验”半途夭折。为了实现学生们的心愿，中国航天部门决定让蚕宝宝登上中国的第22颗人造卫星。2005年9月，历时6年，几经波折的“蚕吐丝织茧实验”终于实现了。

为了在太空给孩子们搭建一个科技实验的“操作台”，东方红卫星公司还专门为我国广大青少研制了一颗“希望一号”小卫星。为了这次发射，启动了“希望一号”卫星搭载方案征集活动，共征集到105个方案，最后北京景山学校一年级学生刘重华提出的“天圆地方”方案，登上“希望一号”卫星。在“希望一号”卫星上建立的太空业余无线电台也推动了我国青少年业余无线电通信活动，“希望一号”网站为更多的学生提供了了解“希望一号”的信息（图1-29）。这种专门为青少年发射卫星的事情在美国、俄罗斯和欧空局这样的航天强国中也是罕见的，说明我国政府和科技人员对青少年航天教育是何等地重视！

为学生敞开航天任务大门

中国的航天部门十分重视在实践中培养学生们的科研、工作能力，中国的各项航天任务都有高等学校参与，在这些任务组不乏研究生和大学生，中国航天的成就中也浸含着学生们的智慧和汗水。一些任务是大学生和研究生在教师和科研人员的指导下完成的，也有的是中国大学生自己独立设计和完成的，许多航天任务中都留下了多所高等学校的学生参加设计的航天硬件和太空实验。例如，2006年11月发射的“北航一号”探空火箭就是由北航的14名大学生独立设计并成功发射的。我国在2011年举办了“第一届全国大学生机械产品数字化设计大赛”其目的就在于引导和培养学生的创新设计意识、综合设计能力与团队协作精神，加强学生设计能力的培养和工程实践的训练，其中合肥工业大学几个学生设计的“龙翔一号”登月车获得一等奖。

链接　“龙翔一号”登月车

图1-30是合肥工业大学机汽学院几个学生设计的“龙翔一号”登月车。这个“小怪物”看似很奇特，有8只轮子、2个摄像头和1个红外探测器，还有像折叠扇一样的太阳能电池板。不过，这不是真正的实物，而是学生们创造出的数字化3D登月车。他们的设想是：2017年，中国海南月球发射基地“嫦娥五号”成功升空，将搭载由合肥工业大学学生参与设计的“龙翔一号”登月车。“龙翔一号”将在月球表面完成着陆、独立行走、采集月岩等一系列任务，摸清月表真实状况，为后续登月和开发利用月球做准备。为什么“龙翔一号”能够获得设计一等奖呢？这是由于这个“小怪物”有以下几点“制胜”的优势。

（1）有一个保证着陆安全的充气保护罩　设计月球车首先考虑的一点是安全着陆。学生们从“勇气号”火星探测器的设计中得到启发，为月球车设计了一个充气外罩。当月球车离开运载器准备登陆月球时，高压气筒将气体充入橡皮气罩内，这时外罩就像个不倒翁，在月面上弹啊弹啊弹，不会倒地。然后，气体从预先设计好的出口排出，钢板上的电磁阀打开，钢板在气体反推力的作用下展开，使月球车稳稳地“站”在了月球上。

（2）有一双走得稳的鞋子　月球表面土壤十分松软，要想上面走得稳，就必须穿上合适的“鞋子”，“龙翔一号”的鞋子就是新型的镂空铁网车轮。车轮结构很简单，接触面是金属网状结构，鞋子内部有一道道凸条，大大减轻了车轮质量，接触面积也得到充分保障。同时，学生们还为中间的两只脚装上了自动平衡挡块，在路面不平时，就能自动调整平衡了。

（3）有像毛毛虫一样贴地爬行的八只脚　与一般设计的月球车相比，“龙翔一号”车前头多了两只脚。如果遇到高的坡度，就可以抬起两条腿，带动后面形成向前的推力，慢慢翻越障碍物。据测算，其正向越障最大高度可达600毫米，45°的斜坡应该不成问题，并可以连续翻越。

（4）有到阴暗处也能采光的四把折扇　为了更好采集太阳光，学生们将月球车的太阳能电池帆板设计成四把可以自由转动的折扇，它收起来小巧、展开来可以集能。每个太阳能板折扇由9块小扇形组成，每块面积约为13000平方毫米，这样每个折扇约为117000平方毫米。同时，为了最大限度地提高集能速度，折扇还加装了两个自由弯曲的关节，随时可以转动，即便到了岩土后面、太阳光被挡住了，折扇也能探出头去寻找灿烂的阳光。

开展广泛的航天知识教育活动

与美国和俄罗斯相比，我国不可能提供更多的机会让学生参加太空实验和设计、建造火箭和航天器。为了吸引更多学生对航天的兴趣，我国展开了各种各样航天知识的教育活动。

1.“开启天宫梦想”

2011年～2012年，我国先后发射“天宫一号”目标飞行器和多艘神舟飞船，进行空间飞行器交会对接实验，并开展一定规模的空间科学实验和技术试验。这不仅是实现我国载人航天发展战略目标的重要一步，同时也是进行青少年科普教育的大好机会。为了激发全国广大青少年对航天科技的兴趣，为国家培养更多的科技创新人才，中国科学技术协会、中国载人航天工程办公室和中国航天科技集团公司抓住这个难得的时机，从2010年开始面向全国青少年开展了“开启天宫梦想”的全国青少年载人航天科普系列活动（图1-31），活动时间从2010年10月～2013年12月，包括了以下四部分内容。

（1）探梦“天宫”——青少年科学实验搭载方案征集活动　2010年10月开始，在全国中小学生中公开征集“天宫一号”目标飞行器科学实验搭载方案（图1-32）。通过组织专家对方案的科学性、创新性、实用性等进行综合评定，评选出“天宫一号”目标飞行器搭载的青少年科学实验方案。评选出的方案，将在航天有关部门的指导下设计和制作成实验装置，搭载在“天宫一号”上进行科学实验。

（2）寻梦“天宫”——全国青少年载人航天科技知识竞赛　2011年3月开始，通过电视、报刊、杂志等传媒，广泛开展全国青少年载人航天科技知识竞赛活动，扩大航天科技的宣传和影响，激励更多的青少年学习航天科技知识，热爱航天科技事业。

（3）追梦“天宫”——全国青少年载人航天科技知识征文活动　2012年3月开始，面向全国中小学生开展主题为“我与航天”的征文活动。征文分为小学、初中、高中三个组别进行。通过组织专家对文章的真实性、科学性、故事性等进行综合评审，评选出获奖作品，给予一定奖励，并将获奖作品汇编成册。

（4）圆梦“天宫”——青少年航天科技体验营活动　此项活动全国在校中小学生均可参加。整个活动按筹划准备、组织实施、总结表彰三个阶段实施。2010年7月～9月是筹划准备阶段，组委会筹划活动方案，由主办单位联合印发活动通知，各地科协按照通知要求，进行广泛宣传，动员和组织广大青少年踊跃参加相关活动。2010年10月30日，在北京航天城举行活动启动仪式。来自北京部分中小学的600多名学生与主办单位及支持单位的领导和嘉宾一起参加了此仪式。从2011年开始，每年组织部分青少年参加航天科技体验营活动。通过组织参观航天控制中心、航天器发射基地、航天员训练基地、与航天专家交流等活动，为广大爱好航天科技的青少年提供体验航天科技和展示才能的舞台，增强青少年对航天科技事业的兴趣。组委会还组织了一些活动，例如，由航天科技专家组成航天科普报告团、航天员向全国中小学生进行航天科普知识宣讲等活动；组织航天科技专家研发航天科普资源包，配送到各地科技馆、青少年活动中心以及青少年科学工作室等科普场所。每项活动结束后，及时进行总结，表彰优秀组织单位及活动中的获奖学生。

链接　探梦“天宫”评审活动

2011年3月18日～19日，探梦“天宫”评审活动在北京举行，最终“搭载濒临灭绝植物种子的探究”“油水相容太空实验”“不同语言同一种声音，不同的民族同样的根”“三原色粉混合试验”和“研究重力和气压对金属热胀冷缩影响”5个方案（排列不分先后）从来自全国100多所中小学校的共计2956个方案中脱颖而出，获得“天宫一号”目标飞行器的搭载方案奖，并作为搭载的推荐方案报送相关部门。这些活动极大地激发了中国广大青少年对航天科技的兴趣，培养青少年创新精神和探索实践能力，推动青少年科普更快发展。

2.“中国少年科学院”

中国科学院可是闻名国内外的高级科研单位，但是，你知道吗？在中国还有一个“中国少年科学院”，当然它不像中国科学院那样，有很多专职的科学人员专门进行高端的科学研究工作，但它也有自己的特点。它是一个所有中国6～16岁少年都可参加、接受科学知识教育的场所。1999年，中国共青团中央、全国少工委在北京创办了这个科学院，之后在全国各地都建立了自己的“少年科学院”，它的基地是各地的少年儿童校外教育站。

建立“中国少年科学院”的目的是通过各种对少年儿童有吸引力、有激励的新颖形式，向少年儿童普及科技知识，引导他们参与科技创新活动，培养他们的科学意识和科学精神。这样，不仅可以丰富少年儿童的课余生活，还鼓励了他们爱科学、学科学、讲科学和用科学，培养他们的观察能力、动手能力和创新能力，提高了少年儿童的科学素质。

为了达到上述的目的，采用了多种多样的形式，例如，在全国各地建立培养少年儿童的科技教育培训基地、向全国少年儿童普及科技知识、开展少儿校外科研和竞赛活动、进行国内外少年儿童科技创新交流、传播世界最新科技成果、评选中国少年科学院“院士”等。这些活动引起强烈反响，得到了少年儿童和少年儿童工作者的积极参与和高度认可，也得到了社会各界的大力支持和广泛关注。

链接　中国少年科学院“小院士”

像中国科学院有很多院士一样，“中国少年科学院”中也有数百名“小院士”。要当“小院士”也并非容易的事，首先需要符合以下条件才能提出申请：①年龄在6～14周岁，热爱祖国，品学兼优的少年儿童；②积极参加科技实践活动，荣获少先队活动中科技方面奖章，或在中国少年科学院举办的各项科普活动中获奖；③热爱科学、乐于探究、积极实践、勇于创新，在少年儿童科技创新方面取得突出成绩或有较大潜力者；④发明创造或创新成果具有较高的科技含量或推广价值；⑤在国家级科技活动、竞赛中表现突出，或在其他国际科技竞赛中取得优异成绩。

学生在填写申报表后，首先，要得到学校或有关单位的批准才能上报。之后，要经过各省的综合评审，选出本省的申报名单，递交到全国评审委员会。最后，还要参加“中国少年科学院‘小院士’课题研究成果全国展示交流活动”（图1-33），在会上报告自己科研成果，进行现场答辩以及现场答题，经过中国科学院有关院士和专家的严格评审，选出其中的佼佼者，才能荣获“小院士”的荣誉称号。

链接　2012年的“小院士”

2013年1月1日，第八届中国少年科学院“小院士”课题研究成果展示活动在京举行。此次活动包括“课题研究成果现场答辩活动”“对话科学家现场交流活动”“科技能力与创新能力展示交流”“实地科学考察活动”四部分内容。来自全国各地1000多名青少年科技爱好者、辅导老师代表和地方少年科学院机构代表全程参与了各项活动。这次活动全国共评选出150名小院士。上海金山初级中学八（5）班的杨诗漪同学的研究课题《汽车指向显示装置》获一等奖，并荣获“中国少年科学院‘小院士’”称号。

杨诗漪是个很“有心”又敢想的小姑娘，她设想的小发明还有很多，但全部来源于生活，例如，把自行车的车篮改装成菜篮、做一个自动翻钢琴谱的机器等。这次设计的“汽车指向显示装置”也是来源于她老爸的学车。杨诗漪老爸在学倒车时不记得方向盘转了几圈，还问她。于是她就想，如果方向盘上能有一个装置，可以告诉驾驶员那就好了。于是，她“异想天开”地在方向盘上设计了一个“指向显示装置”，能够精准地告诉驾驶员自己车轮的指向。她经过一代、二代、三代、四代地改进，已经越来越完善。现在正在研发第五代可以发声音、声控的汽车指向显示装置，这个装置更复杂，需要程序控制。

3.航天夏令营

举办航天夏令营也是对我国中小学生进行航天知识教育的好方法。中国航天员科研训练中心被中国科协授予“全国科普教育基地”，他们充分利用中国航天员中心的优势资源，深入推广、普及航天知识，弘扬载人航天精神，传播载人航天文化。从2006年起就开始策划、主办了“中国航天员体验营”活动，至今已经举办过十多届不同主题的夏令营。每年夏天，从全国各地数千报名者中遴选出的幸运营员在北京航天城度过了他们为期3～4天的航天体验之旅。在这短短的时间里，安排了与航天员见面、联欢、合影，体验航天员的部分训练项目，聆听载人航天科普讲座，跟火箭专家学习拼装火箭模型并发射，参观中国航天员中心、中国科学技术研究院、国家天文馆、中国人民革命军事博物馆、西昌发射中心等场所。学员们可以穿脱航天服，参观模拟器大厅、离心机、航天员训练用的失重水槽和航天员体训馆，还借助先进的训练设备亲身体验航天员在太空状态下血液重新分布和失重的奇妙感受。在参观航天员训练基地、体验航天员训练项目的同时，营员们还享受了一把纯正的“航天员待遇”——吃上一顿地地道道的“太空大餐”。

通过这些活动，航天科技的无穷魅力以及中国航天员的无尽风采，在青少年心中播下了航天梦的种子。这项活动一直在继续下去，并且范围在不断扩大。从2012年开始，航天夏令营开始了面向全国热爱航天青少年的招募活动，凡年满10～18周岁，有梦想、有自信、勇于挑战、积极探索的青少年都可以登录网站（WWW.IHANGTIAN.COM）或拨打400-810-9886报名，最后选取的孩子将亲临北京航天城，做一回实实在在的“太空人”。

4.组织航天知识竞赛

我国曾组织了多次全国和主要城市青少年航天知识竞赛。例如，2010年组织了“太空家园畅想”全国中小学航天科幻主题作文大赛，此大赛以“太空家园畅想”为主题，描写在月球的生活，把想象中月球生活的人物、事件、景观、高科技和体验等一系列的畅想用文字清晰表述。此大赛吸引了30多个省、市、自治区的324所学校参加，在短短4个月的时间内共收到作品26万多篇，评出了一等奖381篇、二等奖704篇、三等奖1024篇。这项活动进一步宣传了中国航天事业的辉煌成就，增强了国人的民族自信心和自豪感，激发了青少年爱航天、学航天的热情。

5.与航天员对话

与航天员对话也是中国航天教育的内容之一。我国组织了4次中小学生与国际空间站航天员对话，多次请国内外航天员与学生见面、介绍航天科普知识。我国的航天员在返回后的主要任务之一，也是与学生见面，介绍自己“飞天”的体会，回答学生们感兴趣的问题。

链接“神七”航天员与香港学生真情对话

2008年12月8日，“神七”载人航天飞行代表团在访港的最后一天，航天员翟志刚、刘伯明、景海鹏来到湾仔伊利沙伯体育馆，与在场二千多名香港中小学师生进行了真情对话，并勉励学生努力学习，实现梦想。能与向往已久的航天员面对面对话，是多么难得的机会呀！学生们提出的问题也是千奇百怪，航天员们都很耐心地一一作了解答。

有学生问：“有香港企业组织30多名专家研制出太空马桶，未来会应用在新的‘神舟’太空船上，你对此设计有何期望？”

副团长、国家载人航天工程办公室主任王文宝回答说：“在太空生活是一个首先要解决的问题，特别是在太空上厕所的问题。这是一个废物处理以及废物再生利用的问题。同学所说的太空马桶，我还没看过，所以不清楚设计的情况。但有机会也想看一看，如果适合在太空船上使用，我们会很高兴尝试这个新的技术。”

还有学生问：“如果在太空中遇到不明飞行物体或外星生物时，怎样向他们介绍我们的祖国？”

刘伯明回答：“你问的问题我也很感兴趣。香港的小学生爱动脑、爱思考，这就是香港的未来。我当时也想过怎么打招呼，但是每次发射之前我们都考虑周全，避开外太空的各种飞行物或空间碎片。太空中有人的话，他们用的语言如果我知道，就跟他打招呼；如果不知道，就只能用肢体语言来表达我们之间的友谊。”

有学生问翟志刚：“在这次太空漫步中，穿上我们国家自己研制的航天服，感觉怎样？它有没有令你的信心增加呢？”

翟志刚回答说：“（穿上自己国家研制的航天服）感觉良好，服装很舒适，虽然是咱们自己生产的，但跟国外的航天服指标一样，完全符合航天出舱要求。它对我执行任务的信心没有太大影响，不是说信心减小或是增加了。因为我们各个系统都在为‘神七’挥洒汗水，尤其是做航天服的部门，我对他们说，只要你们能做出来，我就能穿。我对他们是充满了信心。”

也有学生关心国家什么时候可以有太空旅游、会不会在暑假培训小航天员。专家回答说：“举办青少年的太空夏令营是一个非常好的主意，在北京有很多设施，希望有机会让香港青少年也能参加夏令营，亲身体验航天员的训练。”

三名航天员也谈到自己在执行任务时的感受。翟志刚表示，穿上航天服接受模拟训练，与真正环境有差距，他能够在太空出舱十九分钟，深为国家的航天事业而高兴。他在回答学生提问时透露，出舱时只能集中精神按原先的计划太空漫步，感受到太空的浩瀚与透彻，但就没有时间去感受太空的环境，仔细看看地球。

刘伯明表示，半年的训练非常辛苦，有时累得连拿起筷子的力气都没有。景海鹏则说，挑选航天员的过程中，他们三人在“神五”和“神六”升空时都未能入选，但凭着自强不息和坚持，最终成为“神七”成员。负责留守返回舱的景海鹏被学生问到不能出舱的心情时说，他们三人一齐训练十年，是生死与共的好战友，所以任何人出舱跟自己出舱是一样的。

航天员们还以自身的经历鼓励学生们努力学习，生于山西贫困家庭的景海鹏以自己艰苦求学的经历勉励香港学生。他说，上高中的时候，他每周只回家一次，离家时带上三十个馒头，之后在学校每天三餐，就只是靠啃馒头果腹，由此锻炼出刻苦的精神。“香港学生享有全中国最好的教育，希望香港学生能够珍惜现在，自强不息和坚持。”

6.建立航天特色学校

这些年来，中国宇航学会开展了“大手拉小手”“　会校挂钩”等丰富多彩的航天科普活动，使得航天科技教育特色学校已成为这块科普园地中的一朵奇葩。自从该学会1995年在上海市命名第一所航天特色学校以来，至今已经滚雪球般地发展到了近30所。目前航天特色学校已经成为上海教育系统中一块响当当的品牌，得到了社会各界的普遍认同，市科委和市教育系统等上级领导也曾多次给予肯定。例如，上海报童小学是一所航天科技特色学校，学校把科技教育的普及与学科教育相结合，与爱国主义教育相结合，深受学生欢迎。学校把航天科技课作为每一位学生的必修课，课堂上老师们运用多媒体向学生们讲述载人飞船，介绍中国的航天城——酒泉和西昌、航天员的太空生活等内容；同学们则通过网络查找有关太空的信息，制作小报，做小火箭。学校根据学生的个性发展和兴趣爱好，多层次、全方位地开设学科兴趣活动课，在科普活动中培养学生的创新能力和创新精神。“宇宙真神奇，我要去遨游，小小火箭帮我忙，快快送我去太空。”一幅幅充满童真的科环画、一个个用各种材料做成的小火箭、一块块讲述着太空奥秘的宣传板布满了校园。