北航“月宫一号”进教材!人教版初中生物课本里的科技硬实力

“月宫一号”是该校建立的“空间基地生命保障人工闭合生态系统地基综合实验装置”。该系统由北航刘红教授团队历经十余年攻关研制，为深空探测量身打造了“微型生物圈”，构建了世界上第一个“人－植物－黄粉虫－微生物”四生物链环的人工闭合生态系统，为未来月球、火星基地实现食物、水和氧气自给自足，提供了关键的地基验证平台。

“科研成果能够进入教材，我感到非常高兴和荣幸，青年教师和团队曾培养过的研究生都很自豪，纷纷感叹自己的孩子将在课本中看到父母参与产出的成果。”2月24日，提到科研成果进入教材，刘红笑着对新京报记者说道。

刘红介绍，义务教育阶段，初中生物学的核心目标是帮助学生理解“生态系统的稳定性”“物质循环与能量流动”等基础概念，同时培养科学探究精神与家国情怀。与旧版教材中的“生物圈2号”（美国亚利桑那州图森市北部沙漠中的人造封闭生态系统）案例相比，“月宫一号”更有优势。

北航刘红教授团队研发的“月宫一号”生物再生生命保障系统入选人教版《义务教育教科书 生物学》八年级上册。受访者供图

“此次并非简单的案例更新，而是基于课程目标、科学价值与教育意义的优化升级，既贴合初中生物的知识体系，又能让学生更直观地理解核心概念，还能强化科技自信与实践思维。”刘红认为，初中生物教材引入人工生态系统案例，核心是让学生理解“生态系统通过自我调节实现平衡”。生物圈2号作为20世纪90年代的实验，其最终因内部氧气含量下降、物种失衡等问题未能实现长期闭环，虽能体现“生态系统平衡的脆弱性”，但缺乏“成功实现物质循环”的正向例证，学生难以直观感知“稳定循环”的核心逻辑。

刘红进一步解释，“月宫一号”成为教学案例的优势在于——成功实现了“人－植物－微生物” 的物质循环（氧气、水、食物的自给自足），实验周期长、数据完整，能清晰展示生态系统中“生产者（植物）、消费者（人）、分解者（微生物）” 的角色分工，以及物质循环、能量流动的完整路径，完美契合教材中“生态系统的组成”“物质循环与能量流动”等核心知识点。

“月宫365”实验圆满成功。图/北京航空航天大学公众号

为何将“月宫一号”引进初中生物学教材？据王颖介绍，该内容位于《生物学》八年级上册第五单元“生物与环境”第一章“生态系统”中。教材介绍了生态系统的组分、结构和功能；地球上有多种生态系统，共同组成了生物圈，这个生物圈时刻发生着物质循环和能量流动。

“学生学习之后可能会有疑问：能不能自己做一个‘人工生物圈’？‘月宫一号’恰恰就是这样一个利用生态系统的物质循环和能量流动原理，人工制作出来的‘微型生物圈’。”王颖表示，将这一实例编入教材，可以将抽象知识与现实生活联系起来，帮助学生进一步理解生态系统的相关知识。

例如，月宫一号构建了“人工生物圈”，种植的各种植物可以进行光合作用，利用二氧化碳生产氧气，供人和其他生物利用；种植的蔬菜可以为人食用，养殖的黄粉虫可以为人补充蛋白质，微生物可以分解排遗物等，这样构建的“人－植物－黄粉虫－微生物”生态系统，有助于学生理解生态系统的组分、结构，进而理解物质循环和能量流动等生态系统的功能。

“生物圈2号作为国外项目，与我国学生的生活经验、科技发展关联较弱，难以激发实践兴趣。”刘红认为，“月宫一号”是我国航天生物领域的重大突破，其背后的“立体种植技术”“CO₂平衡调控”等，既包含可探究的科学问题（如“如何通过植物选择优化氧气供应”），又能让学生感受我国科技的进步，增强民族自豪感，同时传递“科技服务人类生存”的价值导向，契合“科学态度与社会责任”的核心素养目标。

“初中生物教学需兼顾‘科学性’与‘易懂性’，案例的技术逻辑不能过于复杂。”刘红亦认为，“月宫一号”技术贴近性更利于学生理解“人工生态的设计逻辑”。

“触摸新版八年级生物学教材，最直观的感受是实现了素养落地、内容提质、颜值升级的全面进阶，本土一线科研成果的深度融入，更让教材兼具学科严谨性、时代鲜活感和育人温度。”北京广渠门中学生物老师王畅说道。

新京报记者在采访一线老师时发现，老师们在使用新修订的生物学教材时，感受到我国一线科研成果在课本中的权重更高了。

王畅认为，从全球首例人工合成结晶牛胰岛素，到本土疫苗研发攻坚；从自主研制的人工角膜落地临床，到国产智能仿生手臂亮相冬奥赛场，这些中国科研成果走进课本，既让生物学知识与国家发展、现实应用深度绑定，也让课本知识真正“活”了起来，更能让学生直观感受我国生物科技的硬实力。

教材编辑团队反复和科学家确认细节。受访者供图

据介绍，除了“月宫一号”，新版人教版初中生物学教材大量介绍了反映我国科技、经济、社会发展新成就的内容，如节水农业、人工合成淀粉、在太空种菜、智能仿生手臂、基因组研究等，以及大量科学家的故事，如“王振义：让肿瘤细胞‘弃邪归正’”“钟扬的‘种子人生’”等。这些科学故事反映了科学研究的过程和方法，还展现了爱国、创新、求实、奉献等科学家精神。编写组希望通过这些拓展阅读，帮助学生认识科学的历史和本质，培育科学精神，养成科学态度。

为了做好教材编研出版工作，人教社生物编辑室联系了很多科学家，做了大量调研。“我们前往中国农业科学院等科研机构调研，与科学家座谈，参观他们的实验室。选取内容写好后，请科学家审稿、提供照片，就细节仔细推敲。”给王颖印象深刻的是，七年级下册介绍“光合作用”的章节，编写组撰写了中国科学院天津工业生物技术研究所的“人工合成淀粉”的重大科技成果，邀请该团队帮助审稿、提供了第一手资料；又如八年级下册教材中发现“黄瓜苦味基因”的故事，相关科学家反复就这一成果和编写组进行邮件往来，仔细推敲文字表述。

王颖表示，将前沿科技内容选入教材是需要认真选择和处理的。既要保证前沿科技内容与教材内容联系密切；也要保证适切性，要根据学生的年龄和心理特点、学习能力等进行简化处理，使内容符合学生的认知特点；还要注意科学性，要确保经过简化后的科学实验科学准确；注意挖掘育人价值，在讲故事的同时突出科学精神和科学家精神，从而更好地提升育人价值。

科学家与责编进行了大量的邮件往来。 受访者供图

这段时间，刘红刚刚完成关于新教材的配套主题活动手册，以“月宫一号”人工闭合生态系统为设计蓝本，引导学生聚焦微型封闭生态系统的构建与平衡维持问题，综合运用生物学、工程学、化学、美术等多学科知识设计并制作能较长时间维持稳定的月宫微型封闭生态系统模型，并动手优化模型。

对教师而言，如何结合课文和前沿科技，把课上好、把知识点讲“活”，成为他们面临的现实挑战。

王颖以“月宫一号”为例，教师既可以在学生学完教材主体内容后，引导学生阅读“月宫一号”的内容，拓宽视野；也可以将“月宫一号”作为一个情境素材，用在引入环节，甚至引导学生通过分析“月宫一号”的组分和结构来理解生态系统。

刘红希望，在教学中，教师应充分挖掘案例中的科学逻辑与教育元素，让学生从“理解知识”走向“应用知识、探索未知”。

以“月宫一号”为例，王畅也谈到了自己的课堂核心教学思路。她仍然会引入“生物圈2号”的内容，结合这项实验曾经失败的案例，抛出“如何设计能支撑人类长期生存的密闭人工生态系统”的核心问题，激活学生已有知识储备，消除对高端科研的距离感。复盘后，她会以小组合作探究为核心，让学生对照课本知识，拆解“月宫一号”的生态系统组成、食物链与物质循环路径；通过递进式问题链，引导学生分析生态系统维持稳定的核心逻辑，锻炼学生的逻辑分析与科学推理能力。

她还会补充研发团队十年攻坚的幕后故事，关联我国月球探测、深空探索的国家战略，让学生不仅读懂技术原理，更读懂中国科研的坚守与创新，激发民族自豪感与科技报国的志向。在王畅看来，一堂好课应该让学生“看得懂、想得深、做得会、有共鸣”。

来源：新京报

原标题：北航“月宫一号”入选初中教材，科研成果进课本让知识“活”起来

记者：刘洋

编辑：缪晨霞

校对：柳宝庆