中图分类号：  

创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力。面对世界百年未有之大变局，科技、人才成为国家竞争新态势中的重要力量，越来越多的国家将科技进步和创新置于优先发展的战略地位。党的二十大报告指出，必须坚持科技是第一生产力，人才是第一资源，创新是第一动力。创新型人才的培养离不开教育，科学教育对学生创新精神和实践能力的培养具有举足轻重的作用。我国高度重视科学教育，《全民科学素质行动规划纲要（2021—2035年）》强调要提升基础教育阶段科学教育水平，激发青少年好奇心、求知欲和想象力，培养一批具备科学家潜质的青少年群体，为科技强国强化人才支撑。航天强国是科技强国的一部分，要维护国家安全，要发展一带一路，要增强民族自信，要凸显大国担当，不能没有航空航天的发展，航空航天是世界强国的必备。航模教育是培养航空航天人才的基础，是提高人民航空航天意识的基础。

航模是航空航天模型的简称，指不能载人的，符合一定技术要求的，重于空气的飞行器。航模教育（下文中的航模教育均指在学校中实行的航模教育）是指学生在学习航模的基础知识后，能够对航模航天模型进行设计、组装、调整、试飞等操作的教育，其融合了数学、物理、科学和信息技术等多学科知识，是一门跨学科课程^[1]。航模课程具有实践性强、综合性强的特征，有助于培养学生的动手操作能力、创新精神和进取意识^[2]，增强跨学科知识的积累、提升创客素养^[3]；在学生试飞、调整航模的过程中，有效提高了身体素质，促进非智力因素的发展^[4]；学习航模还有助于学生树立航空报国的理想，增强学生未来从事航空航天事业发展的意愿^[5]。同时，航模教育也是实施小学科学教育的有效载体，有助于培养学生适应未来科技、体育发展的正确价值观、必备品格和关键能力，发展学生核心素养。

在关于航模教育的研究文献中，主题多聚焦于航模课程开发和航模教学应用研究，文章多阐述航模教育意义、发展问题、应对策略等，而这些分析多局限于作者的主观感知，关于航模教育实施现状的实证研究则相对匮乏。本研究以天津市为例，选取天津市开展航模教育的多所中小学进行调查，以了解航模教育的实施现状和对学生发展的影响，探讨航模教育的积极意义，并分析当下开展航模教育遇到的现实挑战，结合现状提出航模教育未来发展的现实路径。

1 研究设计

1.1研究对象

本研究针对开展航模教育的天津市中小学学校学生进行抽样调查，共发放并回收问卷236份，结合问卷填写时间和回答情况，剔除无效问卷13份，问卷有效率为94.49%。调查对象的基本信息见表1。

表1 学生基本情况

1.2 研究方法与数据处理

1.2.1 研究方法

本研究运用问卷调查法，从学校航模课程实施、航模活动开展、航模竞赛举办情况以及实验室建设、校园文化建设等方面进行调研，全方位、多角度地分析天津市航模教育开展现状。

1.2.2 数据处理

对于问卷数据，运用Excel软件和SPSS 25.0软件对学生回答进行编码，在编码的基础上，通过频数分析，了解天津市航模教育的开展形式、课程内容、教学资源配置等方面；通过皮尔逊相关系数分析，研究有助于提升学生航模兴趣与航空航天职业意愿的相关因素；通过卡方检验，分析航模教育对于学生创新精神和实践能力的现实影响。运用jupter notebook软件，制作热力图分析学生航模兴趣等因素的交互影响。

2 研究结果与分析

2.1航模教育现状

2.1.1 航模教育基本情况

天津市航模教育的基本信息见表2。

在开展航模教育的天津市中小学中，航模课程主要以素质拓展课的形式开展，占比约60%；也有通过科学课形式开展的学校，占比约30%。在航模课程内容的分布上，主要包括科普知识类、纸飞机类、火箭类、操作飞行类四个方面（本题为多选题，百分比总和大于100%）。在航模课程的开设频率上，近50%的学校开设频率较低，仅有一半左右的学校达到了一周两次及以上的课时数。

表2 航模教育概况

在资源配置上，就教学方面而言，用于航模教学的教材、航空航天模型、航模教育实验室占比分别为59.6%、65.0%、51.6%，距建设优质高效的航模科普教育还有一定的距离；就生活方面而言，开设航模社团和举办航模活动的学校相对较多，占调查学校总数的60%以上，然而举办航模比赛的学校相对较少，占比仅约30%。在参加比赛的学生中，大多数学生一学期仅参加一次比赛，达到2次及以上比赛次数的学生相对较少。

表3 航模教育资源配置

2022年教育部部署实施教育数字化战略行动，深入推进数字化教育。航模教育包含着信息技术的使用，如图像识别、无人机建模编程、自动化等技术，以及3D打印机、激光切割机等，衡量学生使用与航模相关的信息技术设施的情况，能够在一定程度上评估航模教育的数字化水平。1-3年级、4-6年级、7-9年级对应的信息技术使用情况分别为10.3%、15.2%、17.4%。从总体而言，仅有14.9%的学生学习过相关信息技术的使用，天津市航模教育的数字化、信息化程度明显不足。

2.1.2 航模教育意义

航模教育有助于学生感悟科学精神。部分开展航模教育的学校将航空航天发展历史、科学家精神等内容加入教学，以使学生感悟我国航天科学家们艰苦奋斗、开拓创新的精神意志，楚囊之情、于家为国的理想信念，激发学生对航空航天事业的向往之情，树立航空报国之志。然而在航模教育加入思政元素是否能够达到学校预设目标还需实践检验。研究发现，在接受航模科普知识类教学的学生中，学生受到科学家、科学精神的激励程度的平均值为77.0（满分按100计），得分较高，说明在航模教学中渗透思政元素对学生精神品质的发展具有明显作用。

航模教育有助于学生发展综合素质。研究将航模教育对学生能力发展的影响分成四类：创新精神、实践能力、飞行技能和身体素质，学生对此从1-5（1—5表示没有提升能力—显著提升能力）进行打分，结果如图1所示。可以看出，学生较少认为航模没有提升自己能力或提升程度不明显，大部分学生对航模能够提升自身的创新精神、实践能力、飞行技能和身体素质持肯定态度。

图1学生能力发展各程度占比

航模教育有助于学生树立航天理想。在开展航模教育的学校中，学生从1—10对航模课程的兴趣程度进行打分，平均值为7.79，学生们对航模课程的兴趣程度高，具有好奇心和探究欲。学生学习航模课程后，未来从事航空航天事业意愿的平均值为77.3（满分按100计），学生献身航空航天科学研究事业的意愿程度高。因此，航模教育有助于学生树立航天理想，激发航空报国的信念。

2.1.3 航模教育现存问题

一是航模教学资源配置不足。航模教育是一门综合性、跨学科的课程，融合了数学、物理、计算机编程等多学科知识，创办优质航模教育需要多方面教育教学资源的整合优化，其离不开专业教材配备、实验室建设、航空航天模型制作，然而数据显示天津市航模教育在教材、实验室和航空航天模型的资源配置上存在明显不足。此外，多数学校的航模教育仅局限于课堂教学，没有落实到实践层面，学生仅在课堂上学习航模知识，缺少参与航模活动、比赛等的机会去拓展深化课上学到的航模知识，不利于发展学生的应用意识和创造能力。

二是部分学校航模课程难度与学生认知水平不匹配。通过对航模课程兴趣程度低的部分学生进行调查，发现学生们不感兴趣的原因大致包含以下方面：课程难度大，难以理解，占比约53.6%；在课上的成就感低，占比约50.0%；学习过程枯燥无趣，占比约28.8%。对比三者数据发现，课程难度大和成就感低是造成学生们对航模课程低兴趣的主要原因，两者占比相近。

2.2 问卷数据分析

2.2.1 学生创新精神的影响因素分析

问卷Q15为“在学习航模的过程中，你想过要改造现有模型或自己制作一个新的模型吗”，调查学生在航模学习过程中是否产生创新想法，Q16为“你有实施过这些想法吗”，调查学生在航模学习过程中是否实施创新行为。对学生的创新想法和创新行为进行“是”和“否”分类，研究航模社团的开设、航模活动的举办、航模比赛的开展对发展学生的创新精神和实践能力是否有显著影响。卡方检验（见表4）表明，加入航模社团、参加航模活动、进行航模比赛的学生和没有相关经历的学生在创新想法的产生以及创新行为的实施上存在着显著性差异（p<0.01）。参加航模相关活动多的学生，其创新精神和实践能力能够得到更好的发展。

表4 影响学生创新精神和实践能力的因素

2.2.2 学生航模兴趣等因素的交互影响

图2 学生航模课程感知分析

制作热力分析图，分析学生对航模课程的兴趣程度（interest）、自身能力发展影响（practice、flying skills、physical fitness、hands-on ability）、创新实践能力（ability）、从事航空航天事业意愿（will）之间的关系。由图2可知，这些因素间存在明显的正相关性。进一步分析可知，航模课程的学生兴趣程度、航模对学生能力的提升作用，未来学生从事航空航天的意愿两两之间均具有较强相关关系。

2.2.3 学生航空报国意愿的影响因素分析

首先分析航模教育的课时要素与学生航空报国意愿的影响关系，发现增加课程开设频率对学生树立航空报国的理想信念有着促进作用。采用同种方法对其他航模教育要素进行分析，得出学生兴趣程度、创新想法的实践、航模社团、活动、竞赛的开展均属于对其有正向影响的要素。

图3 课程频率与学生航空航天意愿关系

3 建议与对策

3.1 渗透科学史教育，弘扬科学家精神

科学的产生和发展离不开一代又一代科学家们的付出奉献，科学家们在实践中所展现的精神品质深刻体现了其赤胆忠诚、于家为国的理想信念，追求真理、实事求是的科学态度，攻坚克难、勇攀高峰的创新精神等，是科学史上宝贵的精神财富。我国的航空航天国防事业自上世纪50年代起步后，其取得的巨大成就离不开老一辈科学家们的奉献担当。在航模教育中要渗透科学史教育，向学生科普我国航空航天事业发展的艰苦历程，使学生感悟在此过程中科学家们形成的“爱国、创新、求实、奉献、协同、育人”的科学家精神，培养一批愿意献身航空航天事业的学生，弘扬爱国之情和报国之志。

3.2 按照学生发展水平，分段设置课程内容

学生是发展中的人，不同年龄阶段对应着不同的认知水平，小学低年级学生思维以具体形象思维为主，此阶段的航模教学可以向学生科普一些简单、易理解的知识，制作简单、易飞行的模型，如各类折纸飞机、泡沫飞机等；小学高年级学生思维逐渐向抽象逻辑思维过渡，此阶段的航模教学可以涉及一些制作较为复杂、对学生动手操作能力要求高的模型，如水火箭、滑翔机等；初中学段的学生已具备了进行抽象、逻辑推理的思维能力，此阶段可以将建模编程软件、激光切割机仪器等的使用纳入航模教学，培养学生跨学科知识运用、整合的能力，发展综合素养。总体而言，学校航模课程的难度水平设置应与学生认知水平相匹配。

3.3 增加教育资源配备，完善航模课程建设

研究发现，天津市开展航模教育的学校周课时数不足、专业教材比例较低、航空航天模型实验室较少，信息技术设施的使用情况较差，数字化、信息化程度明显不足。航模是一门注重实践、注重创造的学科，仅在课堂上进行单一的知识传授无法满足学生全方面发展的需要，学生对航空航天模型的认识仅停留在记忆和背诵的水平，缺乏应用能力和实践能力。有条件、有经费的学校应该为航模实验室、技术设备等的配置投入一定经费，为学生做中学、学中创、创中思创造前提条件，激发学生钻研科学技术的热情。

3.4 加强教师专业培训，开展学生活动竞赛

专业背景缺失、科学素养不足、培训机会缺乏是我国小学科学教师队伍现存的主要问题^[6]，知识水平低、科学素养弱的教师无法培养出实践能力强、创造精神足的学生，因此，担任学校航模课程教学的老师应多参加航模相关培训、专题讲座等，提升自身科学素养。而培训、讲座等的举办需要地方科普协会、航空协会、高校等的协同合作，为航模教育发展提供优质资源。在学校层面上，除了基本的课程教学外，还要在校园文化氛围上浸润航模教育，如创立航模相关社团；举办科普活动，开展航模科技周、文化节等；鼓励学生参加相关竞赛，给学生提供实践历练的机会，发展学生的创新精神和实践能力，为我国科学事业发展培育人才。

参考文献

[1] 熊燕.基于创客教育理念的小学航模课程开发与实践研究[D].导师：张松.四川师范大学,2020.

[2] 宁煜.以航模为载体的STEM科教课程介绍及设计案例[J].科技创新导报,2019,16(12):217-218+220.

[3] 陈昆.航模教学发展趋势探究[J].辽宁广播电视大学学报,2015,(04):23-25.

[4] 刘江淮.让航模活动为青少年插上科学的翅膀[J].中国校外教育,2012,(26):12.

[5] 谭楚雄,刘文章.航空模型运动与早期航空教育[J].体育文史,1997,(03):

[6] 田伟,辛涛,胡卫平.义务教育阶段的科学教育：关键问题与对策建议[J].北京师范大学学报(社会科学版),2021,(03):82-91.

基金项目：天津市科技局科普项《“双减”背景下科普基地面向中小学课后服务策略的研究》（22KPXMRC00100）