“天宮課堂”：中國(guó)科普新高度

“飛天夢(mèng)永不失重，科學(xué)夢(mèng)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(huán)地球軌道上，神舟十三號(hào)乘組指令長(zhǎng)翟志剛和航天員王亞平、葉光富攜手開講，在近1個(gè)小時(shí)的授課過程中，不僅現(xiàn)場(chǎng)演示了豐富多彩的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，而且以天地連線的方式回答了地面課堂的學(xué)生提出的問題。通過中國(guó)國(guó)家廣播電視總臺(tái)多個(gè)頻道和數(shù)個(gè)新媒體平臺(tái)，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(shí)，神舟十號(hào)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(hào)空間實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了中國(guó)首次太空授課，為全國(guó)6000多萬中小學(xué)生演示了失重環(huán)境下獨(dú)特的物理現(xiàn)象，并進(jìn)行了天地互動(dòng)交流。從此之后，“天宮課堂”開始成為中國(guó)開展科學(xué)知識(shí)普及的一大知名國(guó)家品牌。隨著天和核心艙成功發(fā)射，中國(guó)天宮空間站進(jìn)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(hào)乘組的3名航天員華麗轉(zhuǎn)身為循循善誘的科學(xué)課教師，在九天之上向全球觀眾演示了一批精心設(shè)計(jì)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)并揭示背后的科學(xué)道理，激發(fā)了世界各國(guó)民眾特別是廣大青少年朋友探求科學(xué)規(guī)律、探索宇宙奧秘的熱情。在此過程中，中國(guó)的科普事業(yè)也邁上前所有的新高度。

實(shí)驗(yàn)異彩紛呈

互動(dòng)熱火朝天

拋出去的北京冬奧會(huì)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(yùn)動(dòng)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(jié)冰”，成為一個(gè)冰球。在兩塊小塑料板上分別擠上些許水，形成了兩個(gè)小水球，而后被輕輕靠近，兩個(gè)小水球就融為一體并在塑料板間形成一個(gè)數(shù)厘米長(zhǎng)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(xué)生不斷思考、回味。的確，這些空間站微重力環(huán)境下所演示的現(xiàn)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(jīng)驗(yàn)和感知，很多學(xué)生依然在興趣盎然地繼續(xù)思考、追尋背后所包含的科學(xué)道理。“我的孩子看完直播授課后，寫了篇日記，提出了好幾個(gè)關(guān)于太空的問題。我認(rèn)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(guó)空間站上的航天員老師們!”一位家長(zhǎng)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(shí)驗(yàn)的過程，而是有問有答的雙向互動(dòng)。王亞平老師給學(xué)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(yùn)動(dòng)的“冰墩墩”應(yīng)該是什么運(yùn)動(dòng)狀態(tài)呢?液態(tài)金屬球在冷卻過程中，為什么會(huì)出現(xiàn)再輝現(xiàn)象?網(wǎng)友和地面課堂的學(xué)生向航天員老師提出了多個(gè)問題。比如，空間站里流淚是什么感覺?空間站無容器實(shí)驗(yàn)柜可以用來做什么研究?對(duì)這些問題，航天員老師給予了細(xì)致的回答和講解。

“天宮”自帶流量

課堂精心設(shè)計(jì)

縱觀已經(jīng)開展的三次教學(xué)活動(dòng)，我們不難發(fā)現(xiàn)，“天宮課堂”設(shè)置精心，生動(dòng)鮮活，富有吸引力，彰顯了組織者和實(shí)施者的用心程度和專業(yè)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(jìn)行課堂教學(xué)內(nèi)容選擇、設(shè)計(jì)特別是演示實(shí)驗(yàn)選擇，教學(xué)效果就可能大打折扣。據(jù)了解，“天宮課堂”的教學(xué)內(nèi)容是在確保絕對(duì)安全的前提下，精心選擇航天員容易操作、實(shí)驗(yàn)效果容易觀察并且與地面效果反差大的內(nèi)容和項(xiàng)目。于是，人們看到“天宮課堂”呈現(xiàn)了一些微重力環(huán)境下，與物體運(yùn)動(dòng)、液體浮力、液體表面張力等有關(guān)的實(shí)驗(yàn)，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(guó)結(jié)”等新奇的太空現(xiàn)象深深吸引。

“泡騰片加入水球”實(shí)驗(yàn)就是精心選擇教學(xué)內(nèi)容的一個(gè)好例子。該實(shí)驗(yàn)最初的創(chuàng)意來自一名孩子提出的問題，有關(guān)方面在篩選時(shí)，擔(dān)心氣體從水球內(nèi)冒出可能導(dǎo)致液體濺到艙內(nèi)器件上，就沒有將其納入進(jìn)去。不過，王亞平覺得此實(shí)驗(yàn)很有創(chuàng)意并測(cè)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(xué)用具是 “天宮課堂”的一大特色。在23日的教學(xué)中，北京冬奧會(huì)上的“明星”冰墩墩閃亮登場(chǎng)，王亞平和葉光富通過相互拋擲冰墩墩玩偶來進(jìn)行太空拋物實(shí)驗(yàn)。據(jù)了解，該冰墩墩玩偶是航天乘組出發(fā)時(shí)，載人航天團(tuán)隊(duì)送給他們的“盲盒”之一。很多人對(duì)去年的“天宮課堂”上水膜張力實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)柜時(shí)，展示了之前開展實(shí)驗(yàn)的視頻資料，使課堂教學(xué)內(nèi)容得到進(jìn)一步拓展和豐富。據(jù)了解，通過實(shí)驗(yàn)視頻開展教學(xué)活動(dòng)，將成為“天宮課堂”發(fā)展的方向之一。

多方攜手打造

促進(jìn)發(fā)展演進(jìn)

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

天宮一號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室和天宮空間站是開展太空教學(xué)和科普的前提條件。按照“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略，我國(guó)載人航天工程取得歷史性突破，所屬航天員、空間應(yīng)用、載人飛船、運(yùn)載火箭、發(fā)射場(chǎng)、測(cè)控通信、著陸場(chǎng)、空間實(shí)驗(yàn)室等8大系統(tǒng)都取得重大成就。2011年底，中國(guó)科協(xié)向中國(guó)載人航天工程辦公室建議，以神舟十號(hào)發(fā)射并與天宮一號(hào)對(duì)接為契機(jī)，由航天員在太空為青少年講授科學(xué)課。這一建議得到了中國(guó)載人航天辦公室的積極響應(yīng)，在神舟十號(hào)飛船與天宮一號(hào)交會(huì)對(duì)接任務(wù)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(shù)的進(jìn)步而發(fā)展演進(jìn)。人們發(fā)現(xiàn)，與第一次開課時(shí)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(dān)天地?cái)?shù)據(jù)傳輸?shù)闹欣^通訊衛(wèi)星即天鏈衛(wèi)星的發(fā)展。天鏈衛(wèi)星已經(jīng)從數(shù)年前的第一代3顆衛(wèi)星，發(fā)展到目前5顆衛(wèi)星并成功發(fā)射了第二代01星。“天鏈”數(shù)據(jù)傳輸能力和穩(wěn)定性大大增強(qiáng)，“天宮課堂”的呈現(xiàn)效果得到明顯提升。

在校學(xué)生是“天宮課堂”服務(wù)的主要對(duì)象，各級(jí)教育行政部門和中小學(xué)校紛紛行動(dòng)起來，通過臨時(shí)調(diào)整課程等措施，動(dòng)員、鼓勵(lì)學(xué)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(wǎng)站發(fā)布了關(guān)于收看“天宮課堂”的提示，預(yù)報(bào)了開課時(shí)間和教學(xué)內(nèi)容。

各地科技館等科普機(jī)構(gòu)也積極行動(dòng)起來，組織所在地中小學(xué)生集中收看“天宮課堂”。有的還針對(duì)教學(xué)內(nèi)容，安排相關(guān)領(lǐng)域的科技專家為學(xué)生做課前預(yù)習(xí)和課后答疑。值得一提的是，“天宮課堂”帶動(dòng)了科學(xué)熱、科普熱，一些科技專家圍繞“天宮課堂”教學(xué)內(nèi)容，自發(fā)制作科普視頻節(jié)目，通過自媒體廣泛傳播。

擴(kuò)大地面課堂

關(guān)注網(wǎng)絡(luò)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(dòng)的模式，地面課堂的設(shè)置每次都有變化。

第一次授課時(shí)，地面課堂安排在位于北京的中國(guó)人民大學(xué)附屬中學(xué)。第二次授課時(shí)，地面課堂進(jìn)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(guó)科技館內(nèi)，后者則有4個(gè)，分別安排在廣西南寧、四川汶川、香港、澳門。第三次授課時(shí)，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(guó)科技館。后者則有兩個(gè)，分別設(shè)置在西藏拉薩和新疆烏魯木齊。

地面分課堂的設(shè)置和調(diào)整變化無疑擴(kuò)大了“天宮課堂”的覆蓋面，讓更多地方包括特別行政區(qū)的學(xué)生獲得與航天員老師直接交流互動(dòng)的機(jī)會(huì)，特別是直接向他們提出自己關(guān)心的科學(xué)問題的機(jī)會(huì)。

值得注意的是，“天宮課堂”在努力擴(kuò)大地面課堂覆蓋的同時(shí)，也把目光投向無限寬廣的網(wǎng)絡(luò)世界，關(guān)注并回應(yīng)廣大網(wǎng)友提出的問題。比如，在第三次授課時(shí)，航天員在回答地面課堂學(xué)生的提問之前，首先回答了網(wǎng)友提出的兩個(gè)問題，這將進(jìn)一步激發(fā)網(wǎng)友們探求科學(xué)知識(shí)的熱情。

關(guān)鍵詞： 載人航天 教學(xué)內(nèi)容 中國(guó)科技館 空間實(shí)驗(yàn)室 神舟十號(hào)