一天目睹16次日出与日落有多神奇?从300多公里之外的静谧太空俯瞰地球是什么体验?12月9日15时40分,“天宫课堂”第一课正式开讲,“太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富为广大青少年带来了一场精彩的太空科普课,这也是中国空间站首次太空授课活动。
在“精彩”的背后,是天地间的大力协同,“天宫课堂”甚至被众多网友称为“网课界的天花板”。那么,这次“天宫课堂”与以往有何区别?如何以此激发孩子的科学梦想?四川省教育融媒体中心联合四川广播电视台妇女儿童频道,通过品牌栏目《金熊猫说教育》,策划了最新一期访谈主题“啊,这就是太空!”《教育导报·家教周刊》特约专家、四川师范大学东区上东学校物理教师宋治愚,四川科技馆科学教师刘聪受邀作客演播间,深入探讨关于“天宫课堂”的相关话题。
时隔8年再次授课,这次课堂有何不同?
太空教育是世界载人航天活动的重要组成部分。美国女宇航员芭芭拉·摩根于2007年8月乘坐“奋进”号进入国际空间站,完成了人类历史上的第一次太空授课。而在2013年,我国的首次太空授课也开始了。“当年,芭芭拉主要讲述太空生活的衣食住行,而中国讲授的则是真正的太空物理课。”刘聪说,中国第一次的太空授课同样是王亚平主讲,通过质量测量、单摆运动、陀螺运动、水膜和水球等5个实验,展示了失重环境下物体运动特性、液体表面张力特性等物理现象,当时全国6000余万名师生收看了该堂课。
时隔8年,我们首次在中国空间站进行授课,和上次相比,有何差别?宋治愚解释说,首先,这次是全球直播,将获得更多的关注。其次,在教学空间上也有变化,相比之前的15平方米的空间,这次足足有50平方米。在授课时长上,这次更是长达60分钟,给孩子们带来了满满的干货。在授课内容上,也有所差别。首次太空授课中,水膜和水球实验主要展现了微重力下水的表面张力,透过水球可以看到倒置的像。而这次授课实验中,我们不仅看到了倒置成像,也有正面成像。这次实验相比于之前的实验,是地面上无法复制的,只有在太空中才能看到这一神奇的实验现象。
另外一个明显的进步就是这次直播的信号保障有了显著提高,刘聪表示:“在画面提升的背后,是我国在空间通信中继上的突破。”
要保障视频清晰不卡顿,就需要“天链”中继卫星、空间站、地面测控站密切配合。据介绍,2008年4月25日,中国首颗数据中继卫星“天链一号”发射,填补了中国在数据中继和天基测控领域的空白。2021年7月6日,天链一号05星成功发射,目前为止,天链家族总共有6颗星,已经100%覆盖地球轨道测控。
天链家族的出现进一步增强了我国中继卫星系统高速数据传输和多目标服务能力,显著提升了我国航天测控和天基信息传输能力,也为这次“天宫课堂”提供了重要的技术支撑。
此外,太空授课必须考虑失重环境的影响。比如,必须保证教具能在失重条件下使用,航天员在失重条件下摄像如何保持稳定,这些都需要长期的练习和彩排。“从4月份就开始排练,至少彩排了3次。”刘聪说。
太空水球“沸腾”了,授课内容聚焦物理化学现象
这次天宫授课在中国科技馆设地面主课堂,在广西南宁、四川汶川、香港、澳门分设4个地面分课堂,共1420名中小学生代表参加了现场活动。
在约60分钟的授课中,航天员翟志刚、王亚平、叶光富生动介绍并展示了空间站工作、生活的场景,演示了微重力环境下细胞学实验、人体运动、液体表面张力等神奇现象,并讲解了实验背后的科学原理。授课期间,航天员通过视频通话形式与地面课堂师生进行了实时互动交流。
在“天宫课堂”中,王亚平在翟志刚、叶光富的辅助下,拿出了一朵和女儿一起完成的折纸花向大家演示了水膜试验。随后,这朵花在太空中“绽放”。
泡腾片遇到水之后会产生很多气泡,那么在太空,泡腾片与水球相遇会发生什么变化?王亚平还做了一个水膜实验。只见泡腾片在水球里不断冒泡,但在失重环境下,气泡虽然不断产生,但并没有离开水球。而随着气泡不断增多,水球逐渐变成了一个充满欢乐的“气泡球”,而且产生了阵阵香气。
这次授课重点是微重力条件下的一些物理、化学现象。究其原因,宋治愚表示,这些物理、化学现象在地面上是难得一见的,对学生们更好地了解和掌握相关知识很有帮助。
天地同步做实验是这次太空授课最大的特点,“这么做能让孩子们亲身参与其中去体验和发现,从而对原理掌握更透,理解更深。”刘聪表示,地面还安排了专业的辅导老师引导学生跟上航天员老师的步伐,一起参与到实验中,加强了对比实验效果。
宋治愚表示,“天宫课堂”的授课时间较短,也许不能把一个科学原理讲通透,更多地是为孩子们种下科学的种子,“我相信这些种子在未来的某个时间段一定会生根发芽。”
这次的“天宫课堂”可谓意义非凡。宋治愚认为,载人航天科普教育与物理教学的关系非常紧密,而物理教学对学生科学观的培养非常重要,能够激发孩子的好奇心和科学梦想。而从德育的角度来说,航天人所展现出的热爱祖国、吃苦奉献的载人航天精神,也值得学生学习。同时,国家航天技术的进步,也能让孩子们产生强大的民族自豪感。
网课界的天花板,给孩子埋下科学的种子
这次特殊的网课也能带给广大教师群体一些思考。宋治愚表示,之前自己也上过网课,其实上网课对课程内容设计和准备有很高的要求,如何吸引孩子的注意力,并让孩子掌握相关知识是需要教师仔细打磨的。
“天宫课堂”除了讲授知识之外,还安排了各分会场的孩子进行在线提问环节。汶川的学生提问,“太空中看到的风景与地球上有什么不同?星星还会一闪一闪地眨眼睛吗?周围有没有 UFO出现呢?天还是像地球那样瓦蓝瓦蓝的吗?”王亚平这样回答:“目前没有看到 UFO。由于在大气层外,星星也不会眨眼睛了,看到的天空不是蓝色,而是深邃的黑色。此外,每天能看到16次日出。”
有学生提问:“坐宇宙飞船到达外太空和飞回地面的过程中,感觉是不是像坐过山车一样?”翟志刚回答道:“会比坐过山车更刺激,如果想要体验,坐一下离心机就能感受到了。”
作为四川汶川分会场的科学老师,刘聪表示,现场课堂上的孩子们都表现得非常兴奋积极,还提出了很多有意思的问题。
这种问答环节的设置,非常符合教学规律。宋治愚表示,“天宫课堂”的授课内容和形式符合孩子的认识规律,也在培养孩子探索精神、科学素养上给教师和家长提供了更多思路。“平时学校也十分重视孩子探索精神的培养,开设了众多探究性课堂,带领孩子们参加科技创新大赛,撰写科研小论文等。”
中国太空授课的社会效益已经逐渐凸显。8年前6000余万中小学生收看了直播,如今有些人已经毕业,甚至因为收看了“太空授课”而成为了航天人,此次“天宫课堂”开讲,是对过去的延续,将会产生更大的影响力。为了帮助孩子更好地了解我国航天技术的发展,刘聪介绍,四川科技馆平时也会组织科普小课堂,同时馆内也设有专门的航空航天厅用于展示,接下来还会开展馆校合作,为孩子们带去更好的科普服务。
星空浩瀚无边,探索永无止境。这堂来自太空的科普课,点燃了青少年心中的探索热情,也让世界听见了中国梦想的声音。