近年来全球航天活动尤为热闹，既有月球探测、火星计划以及更远太阳系探测的深空壮举，又有地球上空建立天基互联网的凌云之志。如何把集技术、应用、资源于无形的航天活动融入到青少年的教育活动中？作为一名多年躬耕在航天领域的准教育工作者，我一直相信，航天是STEAM教育的极佳载体。

以工程为中心、项目引路、总体建立在数学基础上、科学与技术通过工程与艺术进行整合的STEAM教育，为什么需要用航天作为依托？有人也许会问，直接以课本上的既有实验考试科目为学习对象，还能达到巩固旧知提高分数的目的，不是更好吗？

上世纪70年代，一位赞比亚的修女给NASA写信质问：“地球上还有这么多孩子吃不上饭，你们怎么舍得为远在火星的项目花费数十亿美元？”马歇尔太空航行中心的科学副总监恩斯特-施图林格在回信中举了一个例子：为什么会先设计出宇航员登月舱的维生系统，而不是先为心脏病患者造出远程体征监测设备？答案很简单——解决工程问题时，重要的技术突破往往并不是墨守成规直接得到的，而是来自能够激发出强大创新精神、能够燃起想象力和坚定的行动力、以及能够整合好所有资源的充满挑战的目标！

太空探索，就是这样一项充满挑战的事业。将航天工程的具体环节抽象为学生STEAM教育的若干科普项目，对人的科学素养具有强大的培塑作用。实际上，我国航天界和教育界均已对航天在中小学教育的引领意义给予了充分的肯定，航天结合STEAM的教育活动正向学校大力推广。

2007年，美国女教师芭芭拉·摩根在国际空间站上开启了太空授课的先河。2013年6月20日，在我国的天宫一号实验舱，由女航天员王亚平担任主讲，另外两名航天员聂海胜、张晓光担任授课助理和摄像师，完成了在失重条件下物体运动的特点、液体外表张力作用等四个太空实验的授课。

▲太空授课三人组

向全国青少年直播的太空授课引起强烈反响。学生们写到：

还有什么比此情此景更能唤起学生们求知的冲动！总结一下，学生们最直接的需求至少包括：

——如果能身临其境，多好！

——希望能亲手做实验；

——除了这些实验，能不能自己动手设计实验，验证基础物理定律？

——除了基础物理，其它领域还有没有更神奇的事情可能体验？

——航天器舷窗外的宇宙，到底是什么样子？

对于无法触及的宇宙空间和特殊环境，借助当今的虚拟技术（VR、AR）开启探究异世界的任意门，是一个很好的途径。比如，在VR环境里俯瞰地球，打造的是一种“上帝视角”；神舟飞船返回舱的VR内容中，应该让受众体验到微重力环境下万物有灵的漂浮、舷窗外魅惑深空中星光烁动的眩晕；关于空间站的VR内容，则应该达到让人情不自禁地施展身手探索舱间穿梭飞行的效果。

▲VR环境里的神舟飞船与空间站（来源：爱太空）

在这样的虚拟环境下做实验也挺酷。北京爱太空科技发展有限公司研发的“虚拟太空实验室”，把太空教师王亚平的实验室搬给你，弹簧实验、单摆实验、陀螺实验、水膜实验等四个实验的用品和微重力环境已准备好，只待拉、推、拨、弹、吹等各种过招后，力学定律的思悟在脑中水到渠成且笃定更深。没做够的话，还有美国NASA曾展示的蜡烛实验——没有了空气对流，燃烧与氧气的不充分接触，使太空中的烛焰更蓝更圆润。

▲在地球上操作太空实验（来源：爱太空）

▲蜡烛火焰在地面与太空环境里的不同

（来源：爱太空）

未来VR+航天STEAM教育的发展趋势，个人认为有这几个方面：

（1）对标中小学课本中的基础物理定律，将VR作为物理现象在不同宇宙空间中的展现工具；对标中小学课本中的化学、生物等基本实验，在太空环境下操作实验并进行辅助机理分析；

（2）VR呈现的太空环境作为通用的异世界平台，为学生自主探究式设计打造实验床。比如，针对基础物理、生物医学、农业种植、工程设计类实验，可以将实验器材写入数据库，将科学原理作为实验现象的编程逻辑编入太空实验；

（3）借助VR进行航天装备/设备的工作原理认知、工作过程探究、操作模拟训练，比如遥感卫星的工作、斗极定位原理、空间站内设备的使用操作等；

（4 ）用VR视角进行高新科技与先进设计的展示和诠释，比如3D打印在航天的应用发展，反重力杯子怎样设计才干在太空中靠张力留住水分等；

（5 ）太空环境体验与航天科幻场景解析；

（6 ）文学的魅力体验与艺术灵感触发，比如写作、绘画等；

（7 ）爱国主义教育，比如对克难攻坚奉献精神、世界领先大国实力等的感性认知。

回看阿波罗8号在环月球轨道上拍摄的地球景象照片。斯图林格曾描述：“它开阔了人类的视野，让我们如此直观地感受到地球是广阔无垠的宇宙中如此美丽而又珍贵的孤岛”。由于太阳光线的缘故，地球的一半被隐匿在深空中，仿佛并没有存在过。而孤岛周围无尽的暗中，又静静地收藏着宇宙光年太空中的太多奥密。爱因斯坦说，想象比知识更重要。VR+航天STEAM教育能够开启想象之门，让未知的奥密在孩子们的想象中完成探究！（完）

▲“地出”（来源：NASA）