太空授課，中國(guó)科普教育的新契機(jī)

　　從2013年神舟十號(hào)航天員乘組第一次太空授課，到2021年12月的第一次“天宮課堂”，再到2022年3月23日的第二次“天宮課堂”，太空授課吸引了越來越多的青少年追逐“航天夢(mèng)想”。航天員擔(dān)任“太空教師”，課堂設(shè)置在飛行器、中國(guó)空間站，科普專家組成員通過媒體為受眾答疑解惑。這樣高配版的太空授課是如何設(shè)計(jì)的，它有怎樣的定位，它將會(huì)為中國(guó)科普教育帶來怎樣的啟示？

　　專家：

　　中國(guó)載人航天工程辦公室主任助理 季啟明

　　中國(guó)載人航天工程航天員系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師、中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心研究員 黃偉芬

　　中國(guó)科技館展覽教育中心副主任 葉菲菲

　　主持人：

　　本報(bào)記者 靳曉燕

　　“天宮課堂”是圍繞中國(guó)空間站精心打造的科普教育活動(dòng)品牌——

　　激發(fā)孩子們崇尚科學(xué)、探索未知、追求創(chuàng)新的熱情

　　記者：“天宮課堂”上，大家特別感興趣的是一次次奇妙的科學(xué)實(shí)驗(yàn)展示。耳目一新的實(shí)驗(yàn)讓大家不再是“霧里看花”，對(duì)背后的科學(xué)原理也不再是“勿理物理”。看來，科普的打開方式非常重要，這對(duì)我們的科普教育有怎樣的啟示？

　　季啟明：“天宮課堂”是我們圍繞中國(guó)空間站精心打造的一個(gè)科普教育活動(dòng)品牌。

　　空間站工程在規(guī)劃論證之初，我們就把它定位為國(guó)家級(jí)太空實(shí)驗(yàn)室：它不僅是科學(xué)家開展空間科學(xué)、空間技術(shù)、空間應(yīng)用的一個(gè)研究平臺(tái)，更是一個(gè)能夠?yàn)閲?guó)家發(fā)揮綜合效益的平臺(tái)。其中一個(gè)重要方面，就是可以作為普及科學(xué)知識(shí)、弘揚(yáng)科學(xué)精神、傳播科學(xué)思想、倡導(dǎo)科學(xué)方法的科普教育平臺(tái)。

　　空間站擁有特殊的空間環(huán)境條件，比如：微重力、強(qiáng)輻射、高真空、大溫差這些特殊的太空環(huán)境，航天員乘組定期輪換，長(zhǎng)期有人在軌工作生活，計(jì)劃開展大量的科學(xué)實(shí)（試）驗(yàn)，涉及諸多學(xué)科領(lǐng)域。利用這些天地環(huán)境差異、豐富的資源和特有的實(shí)驗(yàn)條件，可以開展許多在地面上難以做到的科普演示。

　　太空中的一些現(xiàn)象是非常神奇和有趣的，很多在地面上司空見慣的物理現(xiàn)象、化學(xué)現(xiàn)象、生物現(xiàn)象等，在太空中會(huì)有很大差別，甚至完全不一樣。不僅孩子們會(huì)很感興趣，許多成年人包括我們從事載人航天工程的科學(xué)家、工程師也都覺得很有意思。而天上地下不同的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，揭示出的是同樣的科學(xué)規(guī)律。這樣一個(gè)演示和驗(yàn)證的過程，本身就是一個(gè)加深對(duì)科學(xué)原理理解的過程。

　　讓航天員在空間站上實(shí)際操作一些小實(shí)驗(yàn)，展示一些我們正在做的科學(xué)研究項(xiàng)目，不僅在內(nèi)容上、形式上、效果上對(duì)孩子們具有極大的吸引力，更重要的是能帶著孩子們一起經(jīng)歷“從理性的思考、到懷疑的態(tài)度、再到實(shí)證的操作，最后拓展無限的想象空間”這樣一個(gè)過程，在無形中向他們傳遞了科學(xué)精神，從而激發(fā)他們崇尚科學(xué)、探索未知、追求創(chuàng)新的熱情。

　　黃偉芬：科普的打開方式非常重要。隨著我國(guó)綜合實(shí)力的不斷增強(qiáng)，大家越來越尊重科學(xué)、也越來越需要科學(xué)，這對(duì)科普教育工作提出了更高要求。在神舟十號(hào)太空授課活動(dòng)取得圓滿成功以來，我們國(guó)家的科普教育事業(yè)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，各種新技術(shù)、新理念的發(fā)展也使得科普活動(dòng)的形式和內(nèi)容越來越豐富多樣。在設(shè)計(jì)空間站時(shí)代的太空授課時(shí)，我們就堅(jiān)持選擇符合科學(xué)原理清晰、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯、天地差異顯著、易于理解和展示等標(biāo)準(zhǔn)的項(xiàng)目，事實(shí)證明我們的這套標(biāo)準(zhǔn)是行之有效的。此外，太空授課面向全國(guó)青少年群體、社會(huì)公眾乃至全球，因此在授課上不追求知識(shí)多么高深、概念多么復(fù)雜，而是注重體現(xiàn)大膽假設(shè)、小心求證的科學(xué)精神，強(qiáng)調(diào)對(duì)比差異發(fā)現(xiàn)問題、利用問題引導(dǎo)探索、通過探索得到答案，這將會(huì)是后續(xù)太空授課和系列在軌科普教育活動(dòng)堅(jiān)持的原則。在這個(gè)過程中積累的良好做法也可以被更多的科普活動(dòng)借鑒，共同推動(dòng)我國(guó)的科普事業(yè)取得更大發(fā)展。

　　葉菲菲：在教學(xué)當(dāng)中，我們總說的一句話是“科學(xué)就在我們身邊”。但很多時(shí)候，對(duì)于科學(xué)我們“日用而不知”，就比如水油混合后，靜置一陣自然就分層了；打籃球投籃，籃球扔出去的軌跡一定是拋物線。為什么我們平時(shí)很少去關(guān)注這些現(xiàn)象呢？因?yàn)閷?duì)于這些現(xiàn)象我們習(xí)以為常。就比如蘋果為什么會(huì)掉下來，而月亮一直在天上不會(huì)掉下來，在牛頓之前有沒有人思考過。但牛頓認(rèn)真地去研究了這個(gè)大家都覺得“天經(jīng)地義”的事情，于是，萬有引力定律誕生了，我們才知道，天上的星球和地上的蘋果都是由同樣的物理規(guī)律所支配的。“天宮課堂”最為重要的意義，是讓我們可以從另外一個(gè)角度去再現(xiàn)平時(shí)生活的現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)地面的生活經(jīng)驗(yàn)都被打破了：水油可以不分離，水滴可以拉開這么長(zhǎng)的距離，失重除了能讓航天員飄起來，還可以做無容器實(shí)驗(yàn)等?！疤鞂m課堂”的實(shí)驗(yàn)打破了我們習(xí)以為常的固有知識(shí)體系，引起了大家與原有認(rèn)知的沖突，有沖突就會(huì)有情感上的觸動(dòng)，會(huì)引起深度的思考，這樣就會(huì)引發(fā)學(xué)習(xí)行為。

　　小實(shí)驗(yàn)，大道理，科普大發(fā)展應(yīng)該有更多的科學(xué)家參與進(jìn)來——

　　極其簡(jiǎn)單現(xiàn)象背后的解釋，需要科學(xué)家、教育專家、科普工作者等共同配合完成

　　記者：航天員“太空教師”展示的科學(xué)實(shí)驗(yàn)背后，其實(shí)是有一群科學(xué)專家的支持，有各個(gè)領(lǐng)域的專家多次推演討論。航天員給大家的不是簡(jiǎn)單傳授知識(shí)，而是讓孩子們通過自己的觀察和探索找答案。我們是如何設(shè)計(jì)這些實(shí)驗(yàn)的，這是怎樣一個(gè)過程？

　　黃偉芬：我們始終堅(jiān)持太空授課活動(dòng)的科普取向，設(shè)計(jì)這些實(shí)驗(yàn)的出發(fā)點(diǎn)就是充分利用載人航天事業(yè)的受關(guān)注度和空間站的特殊環(huán)境，為青少年群體和社會(huì)大眾提供學(xué)習(xí)基礎(chǔ)科學(xué)知識(shí)、直觀感受空間站微重力特點(diǎn)、了解載人航天事業(yè)發(fā)展的窗口和機(jī)會(huì)。科普大發(fā)展應(yīng)該有更多的科學(xué)家參與進(jìn)來，因此在設(shè)計(jì)這些實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們廣泛征求了一線授課教師、科普專家、科學(xué)專家、工程專家、轉(zhuǎn)播媒體等多方面的意見建議，一方面從現(xiàn)有教學(xué)體系出發(fā)，選取概念清晰、現(xiàn)象明顯、天地差異顯著的候選項(xiàng)目，緊扣中小學(xué)生教學(xué)實(shí)際、兼顧媒體傳播需求；另一方面充分考慮工程約束條件，在確保在軌航天器和航天員絕對(duì)安全的基礎(chǔ)上再討論項(xiàng)目的可行性。在經(jīng)過多輪專家討論和評(píng)審后，我們還和航天員乘組保持密切溝通，根據(jù)乘組在軌嘗試和練習(xí)結(jié)果，對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的具體操作步驟和講解內(nèi)容進(jìn)行針對(duì)性調(diào)整，最終呈現(xiàn)在大家面前的就是一個(gè)個(gè)精彩紛呈的授課實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

　　葉菲菲：簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后蘊(yùn)含大道理，比如在課程設(shè)計(jì)會(huì)上，扔“冰墩墩”這個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，討論所花的時(shí)間才是最多的。專家們討論的并不是要不要做這個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，而是這個(gè)實(shí)驗(yàn)的重要性、深刻性。

　　“冰墩墩”是做勻速直線運(yùn)動(dòng)嗎？這取決于你在哪里觀察，如果是在空間站里面看，的確走過一條直線；如果你從地面上看，“冰墩墩”走的可不是直線，而是繞著地球走過一段圓弧。一個(gè)說法是直線，一個(gè)說法是圓弧，哪個(gè)是正確的呢？如果問愛因斯坦，他會(huì)說這兩種情況沒有任何區(qū)別，是等效的。等效原理是相對(duì)論的基礎(chǔ)和出發(fā)點(diǎn)?？梢钥吹竭@個(gè)實(shí)驗(yàn)雖然簡(jiǎn)單，背后卻是廣義相對(duì)論的基礎(chǔ)原理。但面對(duì)公眾如何簡(jiǎn)潔、清晰、明白地展示出來是更為重要的。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們可以看到一個(gè)極其簡(jiǎn)單現(xiàn)象背后的解釋，需要科學(xué)家、傳播學(xué)者、教育專家、科普工作者共同配合來完成。“小實(shí)驗(yàn)，大道理”，這是第二次“天宮課堂”實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一個(gè)簡(jiǎn)單概括，因此實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不僅僅是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的展示，更要呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)背后的科學(xué)原理。

　　在載人航天工程科技創(chuàng)新的同時(shí)，科普工作是工程的分內(nèi)職責(zé)和社會(huì)責(zé)任——

　　科普教育為孩子提供了仰望星空、堅(jiān)定前行的指引

　　記者：一些專家感慨，更多時(shí)候，科普是作為“見縫插針”的調(diào)劑品走進(jìn)學(xué)生生活的。相信這幾次太空授課正是科普發(fā)展的新契機(jī)，會(huì)激發(fā)大家對(duì)科普更大的興趣?？破张c學(xué)校教育有怎樣的區(qū)別和聯(lián)系？在“雙減”背景下，我們?cè)撊绾卫斫饪破盏膬r(jià)值？

　　季啟明：黨的十八大以來，黨中央、國(guó)務(wù)院對(duì)科學(xué)普及和科技創(chuàng)新做出一系列重要部署，先后出臺(tái)了《中華人民共和國(guó)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步法》《中華人民共和國(guó)科學(xué)技術(shù)普及法》《全民科學(xué)素質(zhì)行動(dòng)規(guī)劃綱要（2021—2035年）》等重要文件，對(duì)科普事業(yè)的重視程度越來越高。載人航天工程作為國(guó)家重大科技專項(xiàng)之一，應(yīng)當(dāng)模范踐行科技創(chuàng)新、科學(xué)普及“一體兩翼”的要求。在載人航天工程科技創(chuàng)新的同時(shí)，科普工作不是可做可不做的事，而是工程的分內(nèi)職責(zé)和社會(huì)責(zé)任。我們將努力通過開展具有更多中國(guó)特色、時(shí)代特色的科普活動(dòng)，更好地發(fā)揚(yáng)載人航天精神，傳播載人航天科學(xué)知識(shí)，講好載人航天科學(xué)故事，種下一顆科學(xué)的種子，靜待花開。

　　黃偉芬：科普教育是學(xué)校教育的重要補(bǔ)充，在激發(fā)學(xué)生興趣、引領(lǐng)學(xué)生探索方面發(fā)揮著獨(dú)特的作用。這些年我們的學(xué)校教育在不斷改革，更加注重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和科學(xué)探索精神?？破战逃捎谥庇^、有趣、輕松等特點(diǎn)，對(duì)孩子們具有很強(qiáng)的吸引力，而好的科普教育更是對(duì)孩子們影響深遠(yuǎn)。讓我印象特別深刻的是，當(dāng)年許多看過神舟十號(hào)太空授課活動(dòng)的孩子在后來面臨專業(yè)選擇時(shí)，毫不猶豫地選擇了航空航天相關(guān)專業(yè)。他們都說是當(dāng)年的太空授課活動(dòng)在他們的心中播下了熱愛科學(xué)、熱愛航空航天事業(yè)的種子，引領(lǐng)了他們的人生方向。我想，刻苦全面的學(xué)校教育給了孩子們腳踏實(shí)地、勇敢追夢(mèng)的實(shí)力；而科普教育，尤其是載人航天事業(yè)相關(guān)的科普教育為他們提供了仰望星空、堅(jiān)定前行的指引。

　　葉菲菲：學(xué)校教育和科技館的科普教育應(yīng)相互配合、互為補(bǔ)充，共同使學(xué)生受益?？萍拣^是一個(gè)開展科學(xué)普及和科學(xué)教育的場(chǎng)所，通過眾多的互動(dòng)展品創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情景，是科技館所具有的獨(dú)特價(jià)值。

　　以“天宮課堂”為例，這次在科技館開的科普課與普通的學(xué)校課堂有很大的區(qū)別。三位“太空教師”位于距離地面約400千米高的中國(guó)空間站，而主課堂的學(xué)生則位于地面課堂——中國(guó)科技館。教師與學(xué)生并不處于同一空間當(dāng)中，教師并不能“直接”面對(duì)學(xué)生。在這樣一個(gè)差異的空間，引起天地之間生活體驗(yàn)的不同，如重力水平、晝夜變化等，將處在不同空間的教師與學(xué)生組織在同一時(shí)間下，會(huì)出現(xiàn)非常多的認(rèn)知之間的“碰撞”與“沖突”。突破以往的學(xué)習(xí)、生活場(chǎng)景，這正是太空授課、科技館科普教育的魅力所在。因此，科技館的科普教育非常強(qiáng)調(diào)創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)環(huán)境。中國(guó)科技館的理念是“體驗(yàn)科學(xué)、啟迪創(chuàng)新”，通過營(yíng)造在實(shí)踐中學(xué)習(xí)科學(xué)的情境，通過互動(dòng)、體驗(yàn)等方式，引導(dǎo)公眾進(jìn)入探索與發(fā)現(xiàn)科學(xué)的過程。

　　空間站是重要的太空科普教育基地，蘊(yùn)含著得天獨(dú)厚的豐富教育資源——

　　來自孩子們的奇思妙想將是后續(xù)“天宮課堂”的精彩一筆

　　記者：隨著中國(guó)空間站后續(xù)艙段的發(fā)射，“天宮課堂”還會(huì)有更大的空間和更豐富的內(nèi)容，對(duì)后續(xù)課程設(shè)計(jì)有怎樣的設(shè)想？

　　季啟明：天宮空間站在今年建成后將長(zhǎng)期在軌運(yùn)行。按照目前計(jì)劃，今后載人飛船每年訪問2次，每個(gè)乘組將在軌駐留6個(gè)月，短期內(nèi)計(jì)劃每年利用2次貨運(yùn)飛船補(bǔ)給，將在軌開展大量的空間科學(xué)實(shí)（試）驗(yàn)任務(wù)。利用人在太空的活動(dòng)可以常態(tài)化安排天地一體化的科普實(shí)驗(yàn)展示、科學(xué)項(xiàng)目講解、太空科學(xué)課、科普視頻拍攝等活動(dòng)。我們將把“天宮課堂”打造成載人航天科普的一個(gè)精品品牌活動(dòng)。

　　后續(xù)的課程設(shè)計(jì)，我們已經(jīng)邀請(qǐng)了各方面的專家一起進(jìn)行策劃和設(shè)計(jì)，總的考慮是要進(jìn)行體系化設(shè)計(jì)。比如，將按照數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物生命、天文觀測(cè)與對(duì)地觀測(cè)、人文等學(xué)科方向，進(jìn)行體系化的課程設(shè)計(jì)。

　　除了“天宮課堂”活動(dòng)，后續(xù)圍繞中國(guó)空間站開展的經(jīng)常性科普活動(dòng)，內(nèi)容將更加豐富、精彩，形式將更加多樣化，傳播手段將更加新穎，覆蓋面將更加廣泛。

　　黃偉芬：后續(xù)的課程設(shè)計(jì)，我們將堅(jiān)持已經(jīng)積累的成功經(jīng)驗(yàn)和良好做法，結(jié)合每次載人飛行任務(wù)的安排和乘組特點(diǎn)，不斷擴(kuò)展“天宮課堂”的授課內(nèi)容，努力形成全人群、多學(xué)科、廣覆蓋的“天宮課堂”授課體系。今年我們的問天實(shí)驗(yàn)艙、夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射后空間站將全面建成，屆時(shí)航天員在軌擁有更大更舒適的工作生活環(huán)境，我們的科學(xué)家也將擁有更加強(qiáng)大的在軌科研能力，開展更加豐富、前沿的科學(xué)研究，這些都為我們的課程設(shè)計(jì)提供了豐富的素材。此外，面向孩子們征集的搭載實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目也在按計(jì)劃推進(jìn)中，我相信來自孩子們的奇思妙想也將是我們后續(xù)“天宮課堂”的精彩一筆。

　　太空授課是載人航天科普活動(dòng)的標(biāo)志性事件，后續(xù)我們也將以太空授課活動(dòng)為牽引，更多地開展地面專家解讀、學(xué)生對(duì)比實(shí)驗(yàn)等拓展活動(dòng)，發(fā)揮好太空授課的引領(lǐng)作用，帶動(dòng)形成一批既科學(xué)又有趣、既嚴(yán)謹(jǐn)又生動(dòng)的科普活動(dòng)。

　　葉菲菲：空間站是重要的太空科普教育基地，蘊(yùn)含著得天獨(dú)厚的豐富教育資源，除了科學(xué)家所做的研究和實(shí)驗(yàn)之外，我想青少年自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)也一定會(huì)有機(jī)會(huì)在空間站進(jìn)行展示。