STEM教育是未来教育发展的必然趋势，也是逐步提升国家竞争力的重要教育战略。在STEM教育的持续不断的发展中所衍生出的太空教育，慢慢的变成为顺应时代和国家发展需求的全新教育实践热点。2022年，美国教育部发布有关政策报告，推进太空教育的进一步推广落实。

  2022年9月，美国白宫科学技术政策办公室下属的国家科学与技术委员会发布《跨部门规划：加强太空领域STEM教育及从业者培养》（Interagency Roadmapto Support Space-Related STEM Education andWorkforce）规划报告，又称“太空STEM特别行动”。这份报告围绕太空领域的科学、技术、工程、数学（STEM）人才教育培训提出政策建议。报告认为，太空领域的科学教育、科学研究和劳动力发展是美国国家利益的核心组成部分之一，能够推动太空探索和促进科学发现，为包括气候平均状态随时间的变化在内的紧迫挑战找到新的解决方案，加强美国国家安全。因此，为了充分开发太空的潜力，必须发展和培育太空相关的多样化的产业和劳动力。

  与以往其他报告不同，“太空STEM特别行动”将视野拓展到了传统意义上太空以外的广泛领域，包含了与太空有关的大量活动和研究，以及日益受到关注的STEM教育内容。该行动最重要的包含三个方面：一是与太空及太空活动直接相关的活动，如火箭发射台的设计和建造；二是依赖太空领域提供支持的衍生科学技术产品，如气象卫星、全球定位系统和实时应急服务；三是与空间研究和科学教育有关的活动，如天文馆、星际探索等。以上三个方面构成的美国太空经济为全美包括先进制造业、信息技术、贸易和商业服务在内的领域带来超过35万个岗位，并在2019年创造超过1,950万美元的总产值，为美国的经济发展做出巨大贡献。

  在新一轮科技革命和产业革命到来之际，培养和维持一支强大、可持续的STEM劳动力队伍，对于国家应对当今和未来复杂挑战的能力至关重要。美国联邦政府的空间STEM工作组成员计划与相关行业、K-12教育系统、学术界和非营利部门合作，在全国范围内促进与空间相关的STEM教育和职业道路，旨在为学生提供从学校到职场的丰富机会。该报告说明，“太空STEM特别行动”应优先关注以下四个领域：一是开拓关于太空探索和太空科学的新视野，确保美国能够保持其在科学和工程领域的全球领头羊；二是创造有关空间技术、太空应用和太空服务的更多新的就业机会，同时促进美国商业航天产业的迅速增加；三是应对气候危机，通过促进公共、私营和慈善部门之间的合作以加快新技术和设备的开发和使用；四是维护国家安全，促进集体安全利益，从而免受网络威胁。

  作为美国联邦政府下辖的行政性科研机构，美国航空航天局（National Aeronautics and SpaceAdministration，NASA），负责制订、实施美国的太空计划，并开展航空科学暨太空科学的研究。

  在太空科研以外，NASA还热情参加促进美国STEM教育的各项行动计划。为了更好地推进STEM教育，NASA成立STEM参与办公室（NASA Office of STEMEngagement，OSTEM）负责制订具体的战略和实施计划，旨在利用其得天独厚的人员、设备与资源增进学生的体验，提高青少年的STEM素养并激励下一代积极进行科学探索。OSTEM为NASA参与STEM教育制订了三大战略目标：一是为美国多元种族的学生创造参与NASA日常工作的机会，如为学生提供广泛的体验式学习活动，提供能够积累工作经验的实习岗位，以及与NASA科研人员互动沟通、共同推进太空研究任务的机会；二是在与NASA员工交流学习的过程中，不断开发和更新STEM教育体验项目的设置和内容，努力提升来自不同社会阶层的学生群体对航空航天等STEM领域的职业兴趣；三是通过深度参与NASA的日常工作，激发学生的好奇心和积极性，吸引不同的学生群体未来加入NASA团队。

  目前，有代表性的NASA太空教育实践项目包括针对少年儿童的“阿尔忒弥斯登月任务”活动，针对成年学生的“大创意”工程技术挑战赛和为教育工作者提供的教学资源包。

  “阿尔忒弥斯”计划（Artemis Program）是由NASA主导的载人航天项目，其目标是在2024年前将宇航员平安送往月球并返回，并建立常态化驻留机制，为未来的火星载人登陆任务铺平道路。借由这项声势浩大的太空探索合作项目，NASA在进行探月计划的同时，希望激发5~12岁的儿童起对月球探索的兴趣，并将好奇心转化为实际的行动。因此，NASA在其官网上开展了多项“阿尔忒弥斯登月任务”活动（the Artemis Missionto the Moon），通过开展形式多样且贴近少年儿童实际生活的方式提升儿童的STEM素养。

  掠影漫画活动（SCaN Comic Activity）主要是针对低年龄段的儿童，采用了情境设定和动手绘画的方式增进儿童的太空素养。在整个活动中，参与活动的少年儿童扮演的是名为“阿特米斯”的宇航员，活动假设在太空探索的过程中，通过NASA搭建的深空网络和近地网络系统，宇航员可以与地面控制中心进行信息通信，交流重要的科学信息。活动设定了不同的太空探索情境，参与者需要经过故事展开、创造思考、编辑草稿、简单素描和实验探索五个步骤（见表1），最终创作出自己独一无二的作品。活动为参与者提供了众多脚本（见表2），还提供了各种场景的太空实景图片，通过对不同场景和物品进行自主探索，参与者能够在填满漫画的过程中增进了自己月球的了解。完成后的作品还能够最终靠官方指定的社会化媒体进行展示，进一步向他人分享自身对于太空的认识。

  为了让更多少年儿童了解宇航员的真实生活，NASA还开发了系列小说《第一女性》（The First WomanGraphic Novels），以文字和图片结合的方式，讲述了一位名为凯莉的女性宇航员探索月球的故事。由于“阿尔忒弥斯”是希腊神话中太阳神阿波罗的孪生妹妹，整个探月计划以此命名。虽然凯莉是一个虚构人物，但在“阿尔忒弥斯”计划中，女性宇航员是其中的关键一环，这体现出了女性在科技发展中的关键作用。为了更好表现太空场景，NASA还开发了应用程序，借助扩展现实（extended-reality）技术，进一步展示出真实的月球表面。通过《第一女性》，NASA希望可以激励少年儿童，激发他们对太空的兴趣，并保持对未知的无畏探索精神。

  自2016年起，NASA每年面向国内的本科生和研究生举办“大创意”工程技术挑战赛（Big IdeaChallenge），评选出具有突破性、创新性的工程技术，为NASA注入技术发展的新血液。美国国家太空补助学院（National Space Grant College）为比赛提供对应的奖学金支持。从太空飞船关键技术的研发到火星表面探索，再到近几年成为焦点问题的月球探索工程，挑战赛的主题每年会随着NASA的科研攻关方向有所改变（见表3）。

  在所有提交作品的团队中，评委将选出5~8个作品进行最终的演示与答辩，并评选出最后的获奖团队。在竞赛过程中，来自各个大学的年轻选手将对实际的太空探索问题提出自己的解决方案，这不仅为NASA科研人员提供灵感，更为储备下一代太空人才积蓄力量。

  已经圆满结束的2022年挑战赛主题为“应对极端地形机动性”（Extreme Terrain Access for MobilityPlatforms）。NASA为参赛学生提供了设计、开发和演示月球车运动模式机器人系统的机会，该系统可应用于月球极端地形。在比赛中，团队要克服的极端地形包括月球两极会出现的蓬松和高孔隙度风化层，月球表面陡峭、崎岖的斜坡，月球表面不平坦的地形，底部可能含有冰层的深阴影陨石坑和其他地下特征，如洞穴、熔岩管等。NASA希望能够通过此次挑战赛，从学术界寻求一系列创新的想法，以增强或取代传统的轮式机动系统，扩大对月球以及火星极端地形的探索成功率。

  最终的比赛以学术论坛的形式进行，小组成员有必要进行时长一小时的团队演示，向评委和观众展示论文、海报和月球车实物，进行现场模拟操作，并就评委提出的问题进行回答。在2022年挑战赛中获得最高荣誉“阿尔忒弥斯奖”（the Artemis Award）的团队来自东北大学（Northeastern University），该团队提交了一个受生物启发的陨石坑观测滚动铰接器月球车。此外，来自亚利桑那州立大学（Arizona StateUniversity）的技术地形环境观测的陨石坑氢气和风化层实验观测器获得“系统工程奖”。来自加州理工学院（California Institute of Technology）的树状月球电缆探测设备获得“远见概念奖”。由麻省理工学院（Massachusetts Institute of Technology，MIT）与波士顿动力公司等三家公司共同合作开发的行走寡聚机器人移动系统则获得“最佳技术论文奖”。

  除了为学生提供各种STEM资源，NASA还十分重视教育工作者的课堂教学质量与效率。与传统学科有所区别，STEM教育超越了单一学科的知识体系，强调跨学科思维和问题解决能力，而教师在教育中起到引路者的作用。因此，教师的质量极大影响着STEM教育变革所能达到的高度。为了缓解课程支持与课程资源不足、教学手段单一的问题，帮助教师更好把握课堂，促进探究式教学的展开，NASA官网专对于教师开设STEM教学页面，为老师提供各种相关资源（见表4），帮助教师在教学中更好地丰富课堂内容，进一步融合跨学科知识、提升教学效率。这些资源在NASA官网均可免费下载，根据活动主题与互动形式的不同，NASA还准备了视频、图片、活动思维导图和PDF资源等不同的教学资源，方便教育工作者灵活调用，尽可能地提升教学的趣味性和知识性。

  以针对五至八年级学生的“与小行星亲密接触”活动为例，NASA为老师提供了高清的视频资源，并设计了故事背景。故事以NASA派出的一艘宇宙飞船降落在一颗近地小行星“Bennu”上，并将样本送回地球进行研究展开。除此以外，NASA还提供了丰富的背景资料和电子课件及资料，如NASA的小行星观察计划、小行星建模实验资料和科学家访谈等。通过提供全面的信息，保证了教师在进行课堂授课时能够将相关信息进行相对有效整合，并传授给学生，极大地保证了授课质量。

  作为STEM太空教育的先行者，NASA已形成一套目标清晰、内容丰富的实施方案，给予我们诸多启示。

  第一，针对青少年群体，推进太空教育科普。在教育目的上，主要在于激发低年龄段儿童对于太空的好奇心，鼓励高年龄段儿童通过动手的方式来进行探索；在教育手段上，NASA已推出的活动大多通过调动感官为儿童带来视觉、听觉和触觉的新奇感受，让他们更为直接地了解太空、感受太空；在教育内容上，从模拟太空真实场景到介绍宇航员成长发展都有所涉及。通过全方位的知识科普和兴趣激发，NASA在无形之中为美国太空探索的人才储备打下了坚实的基础。

  第二，针对大学生群体，创设真实问题情境。通过挑战赛等一系列面向真实问题的探究活动，NASA强调发展学生在复杂情境中的问题解决能力，这也正是STEM教育所推崇的素质培养，即能够在具体的场景中综合运用所学知识找到问题解决办法的能力。同时，NASA通过将赛事命题与真实科研内容相结合，从青少年群体中汲取灵感，从不同角度尝试找到问题解决的方案。这不仅有助于科研的进一步推进，还有可能发现在太空探索方面的可造之材。

  第三，针对教师群体，NASA意识到了教师在STEM教育中承担的学生学习引导者和组织者的角色，并考虑到STEM教育跨学科、跨领域的现实特征，为教师搭建了高效实用的平台。通过紧扣太空这一主题，分学段、分主题提供很多类型的资源，结合学生身心发展的阶段特点，关注学生在实践中的学习和理解过程，不仅极大弥补了教师在太空知识方面的欠缺，帮助教师提升自身水平；更丰富了课堂教学的可能性，与实际相联系，也大幅度的提高了授课效率。

  [基金项目：教育部教育管理信息中心委托课题“基于决策和管理需求的国外教育多源信息研究”（课题编号：EMIC- YJC-20220003）]