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“天宮課堂”:中國科普新高度

時間:2022-03-28 09:31:56 來源:人民網-人民日報海外版

  “飛天夢永不失重,科學夢張力無限”。3月23日下午,第三次“天宮課堂”如約舉行,在約400公里高的環地球軌道上,神舟十三號乘組指令長翟志剛和航天員王亞平、葉光富攜手開講,在近1個小時的授課過程中,不僅現場演示了豐富多彩的科學實驗,而且以天地連線的方式回答了地面課堂的學生提出的問題。通過中國國家廣播電視總臺多個頻道和數個新媒體平臺,此次“天宮課堂”向全球同步直播。

  “天宮課堂”始于2013年6月20日。彼時,神舟十號乘組成員、航天員王亞平在航天員聶海勝和張曉光的配合下,在天宮一號空間實驗室進行了中國首次太空授課,為全國6000多萬中小學生演示了失重環境下獨特的物理現象,并進行了天地互動交流。從此之后,“天宮課堂”開始成為中國開展科學知識普及的一大知名國家品牌。隨著天和核心艙成功發射,中國天宮空間站進入在軌建造階段,“天宮課堂”變得活躍起來,接連于2021年12月和近日兩度開課,神舟十三號乘組的3名航天員華麗轉身為循循善誘的科學課教師,在九天之上向全球觀眾演示了一批精心設計的科學實驗并揭示背后的科學道理,激發了世界各國民眾特別是廣大青少年朋友探求科學規律、探索宇宙奧秘的熱情。在此過程中,中國的科普事業也邁上前所有的新高度。

  實驗異彩紛呈

  互動熱火朝天

  拋出去的北京冬奧會吉祥物“冰墩墩”玩偶沒有沿拋物線方向下墜、落下,而是給人以沿著直線做勻速運動的感覺。一種過飽和溶液被從袋子中沿著短管擠出,在短管端形成液體球,而后懸浮于空中,被一條短棒一碰,液體球就像被施了魔法一般,很快通體“結冰”,成為一個冰球。在兩塊小塑料板上分別擠上些許水,形成了兩個小水球,而后被輕輕靠近,兩個小水球就融為一體并在塑料板間形成一個數厘米長的液體小“橋”。植物油與水在小瓶中交融混合后卻不能自己分離開,而用繩子拴住一端,再用手臂甩上一陣后,水與油成功分離了……

  第三次“天宮課堂”這些扣人心弦的瞬間讓很多學生不斷思考、回味。的確,這些空間站微重力環境下所演示的現象,與在地面上所看到的差異如此之大,完全超越了日常的經驗和感知,很多學生依然在興趣盎然地繼續思考、追尋背后所包含的科學道理?!拔业暮⒆涌赐曛辈ナ谡n后,寫了篇日記,提出了好幾個關于太空的問題。我認為這是他寫的最好的日記。這幾天,他一直在查資料,找答案。太空課堂真是讓他大開眼界,感謝中國空間站上的航天員老師們!”一位家長在社交媒體上這樣寫道。

  “天宮課堂”不是教師“自上而下”單向講解和演示實驗的過程,而是有問有答的雙向互動。王亞平老師給學生們留下這樣的問題:從地面上來看,空間站上近似勻速直線運動的“冰墩墩”應該是什么運動狀態呢?液態金屬球在冷卻過程中,為什么會出現再輝現象?網友和地面課堂的學生向航天員老師提出了多個問題。比如,空間站里流淚是什么感覺?空間站無容器實驗柜可以用來做什么研究?對這些問題,航天員老師給予了細致的回答和講解。

  “天宮”自帶流量

  課堂精心設計

  縱觀已經開展的三次教學活動,我們不難發現,“天宮課堂”設置精心,生動鮮活,富有吸引力,彰顯了組織者和實施者的用心程度和專業性。

  “天宮課堂”無疑是自帶“流量”,天然具有吸引力,但是如果不能很好地進行課堂教學內容選擇、設計特別是演示實驗選擇,教學效果就可能大打折扣。據了解,“天宮課堂”的教學內容是在確保絕對安全的前提下,精心選擇航天員容易操作、實驗效果容易觀察并且與地面效果反差大的內容和項目。于是,人們看到“天宮課堂”呈現了一些微重力環境下,與物體運動、液體浮力、液體表面張力等有關的實驗,被“潛水的乒乓球”、倒影人像的“超大水球”、附著于水膜上的中國結”等新奇的太空現象深深吸引。

  “泡騰片加入水球”實驗就是精心選擇教學內容的一個好例子。該實驗最初的創意來自一名孩子提出的問題,有關方面在篩選時,擔心氣體從水球內冒出可能導致液體濺到艙內器件上,就沒有將其納入進去。不過,王亞平覺得此實驗很有創意并測試成功,于是就在課堂上演示出來,讓人耳目一新。

  精心選擇教學用具是 “天宮課堂”的一大特色。在23日的教學中,北京冬奧會上的“明星”冰墩墩閃亮登場,王亞平和葉光富通過相互拋擲冰墩墩玩偶來進行太空拋物實驗。據了解,該冰墩墩玩偶是航天乘組出發時,載人航天團隊送給他們的“盲盒”之一。很多人對去年的“天宮課堂”上水膜張力實驗中盛開的折紙花印象深刻,那是王亞平與女兒之前特意為該實驗制作的,是色彩絢麗、飽含親情的“科技”之花。

  在23日的“天宮課堂”上,人們還注意到,航天員老師在介紹高微重力實驗柜時,展示了之前開展實驗的視頻資料,使課堂教學內容得到進一步拓展和豐富。據了解,通過實驗視頻開展教學活動,將成為“天宮課堂”發展的方向之一。

  多方攜手打造

  促進發展演進

  “天宮課堂”是由中國載人航天工程辦公室聯合教育部、科技部、中國科協、中央廣播電視總臺等主辦,中國科技館及載人航天工程相關參研參試單位提供支持,共同打造的科普教育國家品牌,它的成功是各方攜手努力取得的。

  天宮一號空間實驗室和天宮空間站是開展太空教學和科普的前提條件。按照“三步走”發展戰略,我國載人航天工程取得歷史性突破,所屬航天員、空間應用、載人飛船、運載火箭、發射場、測控通信、著陸場、空間實驗室等8大系統都取得重大成就。2011年底,中國科協向中國載人航天工程辦公室建議,以神舟十號發射并與天宮一號對接為契機,由航天員在太空為青少年講授科學課。這一建議得到了中國載人航天辦公室的積極響應,在神舟十號飛船與天宮一號交會對接任務順利完成后,“天宮課堂”首次開課。

  “天宮課堂”隨著載人航天技術的進步而發展演進。人們發現,與第一次開課時相比,最近兩次 “天宮課堂”直播的畫面更加清晰、聲音延遲明顯減少。這得益于承擔天地數據傳輸的中繼通訊衛星即天鏈衛星的發展。天鏈衛星已經從數年前的第一代3顆衛星,發展到目前5顆衛星并成功發射了第二代01星?!疤戽湣睌祿鬏斈芰头€定性大大增強,“天宮課堂”的呈現效果得到明顯提升。

  在校學生是“天宮課堂”服務的主要對象,各級教育行政部門和中小學校紛紛行動起來,通過臨時調整課程等措施,動員、鼓勵學生通過各種方式和各類媒體參與“天宮課堂”。比如,教育部提前2天在其官方網站發布了關于收看“天宮課堂”的提示,預報了開課時間和教學內容。

  各地科技館等科普機構也積極行動起來,組織所在地中小學生集中收看“天宮課堂”。有的還針對教學內容,安排相關領域的科技專家為學生做課前預習和課后答疑。值得一提的是,“天宮課堂”帶動了科學熱、科普熱,一些科技專家圍繞“天宮課堂”教學內容,自發制作科普視頻節目,通過自媒體廣泛傳播。

  擴大地面課堂

  關注網絡空間

  通過3次授課,人們注意到,“天宮課堂”形成了“‘天宮’+地面課堂”互動的模式,地面課堂的設置每次都有變化。

  第一次授課時,地面課堂安排在位于北京的中國人民大學附屬中學。第二次授課時,地面課堂進一步劃分為地面主課堂和地面分課堂,前者安排在位于北京的中國科技館內,后者則有4個,分別安排在廣西南寧、四川汶川、香港、澳門。第三次授課時,地面課堂沿用了主課堂和分課堂,前者位置沒有變化,依然在中國科技館。后者則有兩個,分別設置在西藏拉薩和新疆烏魯木齊。

  地面分課堂的設置和調整變化無疑擴大了“天宮課堂”的覆蓋面,讓更多地方包括特別行政區的學生獲得與航天員老師直接交流互動的機會,特別是直接向他們提出自己關心的科學問題的機會。

  值得注意的是,“天宮課堂”在努力擴大地面課堂覆蓋的同時,也把目光投向無限寬廣的網絡世界,關注并回應廣大網友提出的問題。比如,在第三次授課時,航天員在回答地面課堂學生的提問之前,首先回答了網友提出的兩個問題,這將進一步激發網友們探求科學知識的熱情。(記者 張保淑)


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