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“天宫课堂”开讲!8年前的“太空授课”你还记得吗?

来源:我们的太空2021-12-09 08:07:55

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据中国载人航天工程办公室消息,“天宫课堂”第一课定于12月9日15时40分开始,神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富将在空间站进行太空授课。

这是中国第二次将三尺讲台放置在无垠的太空,也是“太空教师”王亚平第二次在太空中为全国中小学生讲课,回想起八年前第一次“太空授课”,当时亚平老师亲切的讲解仿佛历历在目。

2013年6月20日上午,“大家好,我是王亚平,本次授课由我主讲……”天籁之音从远离地面300多公里的天宫一号实验舱里传回地面大课堂,所有人凝神屏息,目不转睛地观看神十乘组太空授课现场直播。

太空授课取得了热烈反响,拉近了民众与航天的距离,使广大学生和普通民众从航天的旁观者变成了参与者,有划时代的历史意义。同时,在科技的支撑下,此次授课也“柔性”展示了中国航天软实力。在一片惊叹和感慨声中,不禁有人会投来好奇的眼神,如此精湛的授课技艺、如此滴水不漏的演示实验、如此完美的天地互动是怎样实现的?这其中的辛苦、曲折、感动和付出,恐怕连幕后的工作人员都无法一一尽数。

千古兴业,以人为本

细心的观众也许会发现在天宫一号实验舱里,讲桌的左前方舱壁上挂着一个大大的中国结,不仅喜气更代表中国元素。在航天员做的第四个实验里也有这样一个细节:亚平老师小心翼翼地把中国结嵌入“水膜”,水膜依然完好。确实,中国结包含了航天人太多的情愫和情怀,它看似复杂却又井然有序,千头万绪却又牢不可破,色彩鲜明却又超凡脱俗,与我们的管理方法和风格有异曲同工之妙。

粘贴了中国结塑料片的水膜依然完好无损

2012年11月,中国载人航天工程办公室牵头启动了神舟十号任务科普教育活动的各项准备工作。依据神舟十号飞行任务科普教育活动总体方案,中国航天员中心从实施方案制定、航天员训练、教具研制、飞控工作、宣传工作等方面分别组织落实。每一项工作都制定了严格的时间节点和实施方案,并在工作完成后制定信息统计表,进行认真的复查复核。

物理学习教具

在各个工作现场中,位于飞控大厅的飞控组承担着极大的精神压力,这里汇聚着各个部门的精英,他们就像中国结的节点一样,连接着各个专项组,发挥着起承转合的重要作用。

最繁忙的现场是位于人大附中的地面大课堂,这里与电视台、学校、媒体的接口最多,尤其是直播现场还有300多位学生,人员复杂,层次多样,但是考虑到工作的顺畅性,只安排了两位工作人员:一位是总调度,一位是负责现场指挥联络的教员。选派的两位工作人员都是得力干将,身经百战,临危不乱,配合默契。

最辛苦的现场是天宫一号实验舱里的航天员和模拟航天员,每次授课45分钟,加上之前的教具准备、话音沟通以及预案演示等工作,足足有两个小时。通过摄像头在众目睽睽下,他们要随时保持最佳状态,全神贯注,对于体力和脑力的要求极高,但是他们从来不抱怨。每天下午5点是他们一天中最庄严的时刻,所有人员就位开会,总结一天的工作,查找不足,并把下一阶段的工作布置下来。很多外人以为5点钟开完会是他们一天工作的结束,可以在紧张工作之余喘口气,其实这往往是他们彻夜加班的开始,他们需要在次日早8点准时把修改后的脚本呈上去,保证航天员的训练不受丝毫影响。

科普教育活动太空授课相对其他训练来说,项目新、时间紧、接口单位多。很多文件需要经过很多专家一轮一轮的评审或审查,训练状态不能及时确定。因此,在训练过程中采用了“先行、试行、并行”的训练方法。在强化训练与任务准备阶段其他训练密集的情况下,利用训练间隙(晚上和周末)先行开展理论培训。在状态尚不确定的情况下大胆试训,教员与航天员针对每个演示项目讨论并训练,为有效确定最终状态提供了依据。由于时间紧,没有采取从理论到操作,最后联合演练的单向顺序,而是理论训练、操作训练、联合演练交错开展,并行提高,保证了训练效率。

王亚平做试验

太空授课方案预定时间40分钟左右,第一次天地协同演练39分钟。未曾在天上试过,时间为何如此准确?这些项目(包括备份)经过充分调研和讨论,可行性高,所以失败次数少,时间较好把握;前期,两位主要负责的老师在办公室,根据自身语速对脚本进行时间上的演练,脚本有较大改动时,演练就再进行一遍;教员多次和王亚平一起进行脚本时间的预估,让王亚平根据自身语速对脚本时间进行演练,确保了时间符合主讲人的语速;由于水膜、水球在地面无法模拟,教员利用肥皂泡等自制水膜,使航天员在训练时,在视觉和感觉上有了实物的感觉,不再是对着空的东西讲解,促进了流程的连贯性,时间上都有了好的把握。地面演练后,教员根据飞控经验估算天地差异。这几点确保了预估时间的准确性,有效减少了在轨训练及演练过程中的改动。

神舟十号航天员乘组在地面做试验

截至5月21日,3名航天员达到了训练实施方案中规定的学时,在组合体模拟器进行了科普教育活动太空授课考核。相关专家和教员组成了考核专家组,对航天员的考核表现进行了打分。航天员成绩优秀,通过考核,具备执行太空授课的能力。

太空授课考试

四海聚贤,八方来客

2007年8月14日,美国人芭芭拉·摩根在国际空间站进行了人类首次太空授课,她通过视频向学生展示了在太空运动、喝水等情景。和芭芭拉·摩根进行的太空授课相比,中国航天员的这堂太空授课不仅科技含量更高,难度也更高,让全国学生及观众感受到了奇妙的物理现象,像一个太空魔术师,对公众有很大启迪作用。

芭芭拉·摩根在国际空间站进行了人类首次太空授课

早在2010年,中国科协就推出了持续性的“开启天宫的梦想——全国青少年载人航天科普系列活动”。随着载人航天工程“三步走”战略不断推进,2011年9月,在天宫一号目标飞行器升空之前,关于太空授课的想法已经开始酝酿。2011年底,中国科协首先向中国载人航天工程办公室建议,以神舟九号和神舟十号发射并与天宫一号对接为契机,由航天员在太空为青少年讲授科学课。随后,这一创意被多次讨论,得到了中国载人航天办公室的积极响应,在神舟九号飞船与天宫一号目标飞行器交会对接任务顺利完成后被采纳。同年11月初,太空授课活动被正式列入神十飞行大纲。此次太空授课活动,由中国载人航天工程办公室联合教育部、中国科协共同主办。3家主办单位有关部门组成工作协调组,负责太空授课活动的筹备工作。

授课专家组由航天领域的专家和航天员系统有关人员、教育专家及一线物理老师、科普专家组成。针对太空授课方案,从去年底至今年初,专家组进行了一系列论证。而在2012年12月18日、27日两次论证会上,专家组提出的一些意见,最终被确定为此次太空授课的刚性原则。

专家讨论脚本

对于此次太空授课,一位授课专家组成员表示,选取“失重”的课题,主要是考虑要跟中学学过的有关知识原理相关联,另外还要安全可靠、体积小、质量轻。去年9月开始,太空授课教案组开始广泛征求各方意见,确定实验计划。在天宫一号中呈现的几个实验,都是经过反复推敲、精挑细选的。“实验的选择主要考虑到科普性、可视性、教育性和可实施性四个方面。最终确定演示失重环境中的力学原理和液体表面张力。

教员与航天员一起学习

此后,来自不同领域的航天人、科学家、教育工作者广泛参与其中,设计实验内容、准备教案、研制教具。神十乘组出征前,航天员们参与的正式天地授课演练不下5次。20多位分别来自载人航天办公室、人大附中、101中学、中央电视台、清华附中、十一学校、北师大物理学院、北师大文学院、西城区教研室、东高地科技馆、中科院力学所、北京市八十中学、中国空间技术研究院及相关部门的专家领导均列席参会,集思广益,为脚本的编写出谋划策。

张晓光做试验

这是一次绝无仅有的授课活动,其意义不仅在于王亚平所站讲台的高度以及我国青少年因此得到的太空知识,更在于它向世界传递了我国在航天科技方面的独特探索。那么,为何挑选这5个实验?

“经典、易懂、新颖,有观赏性和差异性。”作为“地面课堂”主讲老师之一的北京人大附中物理老师宓奇认为,这5个实验有这些共同点。

一位参与了实验计划设计的老师称,这5个实验经过了反复的方案选择和讨论,航天员也进行了试讲。在讨论的过程中,专家组了解了学生们的知识储备和感兴趣的问题。大家会考虑实验在太空中是否有可操作性,会带来哪些问题,产生哪些现象。

太空授课脚本是集体智慧的结晶,也是呕心沥血之作。太空授课脚本直接决定着神十任务科普教育活动的效果。为了保证脚本设计科学合理,涉及的物理概念正确,且具有严谨性、互动性、趣味性和启发性,编制小组成员充分尊重科学、尊重专家,在广泛征求意见的基础上,拟制了编制原则,按计划分阶段开展了脚本编写、试讲、审查、修改、评审、评审后修改、演练、演练后修改等工作。

聂海胜做实验

为了脚本中的语言符合王亚平的语言习惯,提高授课自然性,王亚平亲自参加脚本的编写,逐词逐句修改。每次领导审查后,编写组均认真讨论,落实,形成了系列版本。2013年4月8日,由授课航天员、授课专家组成员共同编写完成了授课脚本第一版,4月13日通过了第一次审查,17人参会,包括执行过任务的航天员等。之后航天员按照此脚本进行了试讲、训练。经过12轮讨论修改,5月21日,脚本编制组咨询相关专家,形成了授课脚本最终版,并审批上报。为了保证万无一失,太空授课从航天员医学问题、教具等异常、飞控异常、地面课堂异常和直播活动异常等5个方面详细分析了影响太空授课的问题,并提出了相应的处置预案。

举世瞩目,佳音频传

“面对浩瀚的宇宙,我们都是学生。”神舟十号飞船出征之前女航天员王亚平意味深长的话语,一直萦绕在人们的耳畔。作为中国首位“太空教师”,6月20日,她赫然站在了最高的讲台上。

太空授课刷新了科普教育及物理教学的固有模式,具有直观性、生动性和启发性。中国航天员的太空授课就是“一场战斗”,这一任务堪比他们冒着巨大风险开展空间对接。

太空授课后,很多学生纷纷表示:不能做航天员也愿做老师。太空课堂激发了同学们探索太空的好奇心,通过这堂课对失重、水的张力等有了难忘的记忆,看到航天员通过直播回答了很多学生的提问后,他们仍感觉不过瘾。觉得好多问题直播里没有找到答案,回去后搜集资料继续研究。太空授课专家组成员、北京101中学物理老师史艺说:“如果对王亚平的讲课打分的话,我打100分。”

科学本身就是求知、求真,而求知求真需要动力。很多大科学家都是从小对科学现象产生浓厚兴趣后,才一生献身科学,追求真理的。航天员在太空演示的单摆实验等在地面实现不了的事情,会让学生在头脑中产生很多“为什么”,进而吸引他们去探究神奇的太空现象背后的本质。微观世界、宏观世界、宇观世界的运动规律是不同的,学生透过这些,就想要了解不同尺度的地球引力下物体相互作用的本质规律。同时,有许多老师也在听课,这对提高教学质量也非常有好处。

首次太空授课,是我国青少年航天科普事业创新发展的重要标志,是大联合、大协作开展科普教育的重要成果,也是我国科普教育活动覆盖面最大和参与公众最多的一次重大科普实践。将来,当我们在外太空真正建立起自己的空间实验室和空间站后,一定能够开展更多、更有趣的科学实验,可以给孩子们上内容更丰富的科学课,让孩子们感知科学,激发他们探索未知世界的兴趣。

飞天梦永不失重

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今天下午15:40

走进“天宫课堂”

拥抱航天梦

文章关键词:太空,授课,航天员,&ldquo,&rdquo 责编:郭新艳

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