太空授課，中國科普教育的新契機

　　從2013年神舟十號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“航天夢想”。航天員擔(dān)任“太空教師”，課堂設(shè)置在飛行器、中國空間站，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)計的，它有怎樣的定位，它將會為中國科普教育帶來怎樣的啟示？

　　專家：

　　中國載人航天工程辦公室主任助理 季啟明

　　中國載人航天工程航天員系統(tǒng)總設(shè)計師、中國航天員科研訓(xùn)練中心研究員 黃偉芬

　　中國科技館展覽教育中心副主任 葉菲菲

　　主持人：

　　本報記者 靳曉燕

　　“天宮課堂”是圍繞中國空間站精心打造的科普教育活動品牌——

　　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)實驗展示。耳目一新的實驗讓大家不再是“霧里看花”，對背后的科學(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”是我們圍繞中國空間站精心打造的一個科普教育活動品牌。

　　空間站工程在規(guī)劃論證之初，我們就把它定位為國家級太空實驗室：它不僅是科學(xué)家開展空間科學(xué)、空間技術(shù)、空間應(yīng)用的一個研究平臺，更是一個能夠為國家發(fā)揮綜合效益的平臺。其中一個重要方面，就是可以作為普及科學(xué)知識、弘揚科學(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。

　　空間站擁有特殊的空間環(huán)境條件，比如：微重力、強輻射、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，長期有人在軌工作生活，計劃開展大量的科學(xué)實（試）驗，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驗條件，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，在太空中會有很大差別，甚至完全不一樣。不僅孩子們會很感興趣，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驗現(xiàn)象，揭示出的是同樣的科學(xué)規(guī)律。這樣一個演示和驗證的過程，本身就是一個加深對科學(xué)原理理解的過程。

　　讓航天員在空間站上實際操作一些小實驗，展示一些我們正在做的科學(xué)研究項目，不僅在內(nèi)容上、形式上、效果上對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、再到實證的操作，最后拓展無限的想象空間”這樣一個過程，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。隨著我國綜合實力的不斷增強，大家越來越尊重科學(xué)、也越來越需要科學(xué)，這對科普教育工作提出了更高要求。在神舟十號太空授課活動取得圓滿成功以來，我們國家的科普教育事業(yè)取得了長足的進步，各種新技術(shù)、新理念的發(fā)展也使得科普活動的形式和內(nèi)容越來越豐富多樣。在設(shè)計空間站時代的太空授課時，我們就堅持選擇符合科學(xué)原理清晰、實驗現(xiàn)象明顯、天地差異顯著、易于理解和展示等標(biāo)準(zhǔn)的項目，事實證明我們的這套標(biāo)準(zhǔn)是行之有效的。此外，太空授課面向全國青少年群體、社會公眾乃至全球，因此在授課上不追求知識多么高深、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，強調(diào)對比差異發(fā)現(xiàn)問題、利用問題引導(dǎo)探索、通過探索得到答案，這將會是后續(xù)太空授課和系列在軌科普教育活動堅持的原則。在這個過程中積累的良好做法也可以被更多的科普活動借鑒，共同推動我國的科普事業(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”。但很多時候，對于科學(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。為什么我們平時很少去關(guān)注這些現(xiàn)象呢？因為對于這些現(xiàn)象我們習(xí)以為常。就比如蘋果為什么會掉下來，而月亮一直在天上不會掉下來，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角度去再現(xiàn)平時生活的現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)地面的生活經(jīng)驗都被打破了：水油可以不分離，水滴可以拉開這么長的距離，失重除了能讓航天員飄起來，還可以做無容器實驗等?！疤鞂m課堂”的實驗打破了我們習(xí)以為常的固有知識體系，引起了大家與原有認(rèn)知的沖突，有沖突就會有情感上的觸動，會引起深度的思考，這樣就會引發(fā)學(xué)習(xí)行為。

　　小實驗，大道理，科普大發(fā)展應(yīng)該有更多的科學(xué)家參與進來——

　　極其簡單現(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)實驗背后，其實是有一群科學(xué)專家的支持，有各個領(lǐng)域的專家多次推演討論。航天員給大家的不是簡單傳授知識，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)計這些實驗的，這是怎樣一個過程？

　　黃偉芬：我們始終堅持太空授課活動的科普取向，設(shè)計這些實驗的出發(fā)點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大眾提供學(xué)習(xí)基礎(chǔ)科學(xué)知識、直觀感受空間站微重力特點、了解載人航天事業(yè)發(fā)展的窗口和機會?？破沾蟀l(fā)展應(yīng)該有更多的科學(xué)家參與進來，因此在設(shè)計這些實驗時，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目，緊扣中小學(xué)生教學(xué)實際、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安全的基礎(chǔ)上再討論項目的可行性。在經(jīng)過多輪專家討論和評審后，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，對實驗項目的具體操作步驟和講解內(nèi)容進行針對性調(diào)整，最終呈現(xiàn)在大家面前的就是一個個精彩紛呈的授課實驗項目。

　　葉菲菲：簡單的實驗現(xiàn)象背后蘊含大道理，比如在課程設(shè)計會上，扔“冰墩墩”這個簡單的實驗，討論所花的時間才是最多的。專家們討論的并不是要不要做這個簡單的實驗，而是這個實驗的重要性、深刻性。

　　“冰墩墩”是做勻速直線運動嗎？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。一個說法是直線，一個說法是圓弧，哪個是正確的呢？如果問愛因斯坦，他會說這兩種情況沒有任何區(qū)別，是等效的。等效原理是相對論的基礎(chǔ)和出發(fā)點?？梢钥吹竭@個實驗雖然簡單，背后卻是廣義相對論的基礎(chǔ)原理。但面對公眾如何簡潔、清晰、明白地展示出來是更為重要的。通過這個實驗，我們可以看到一個極其簡單現(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?！靶嶒?，大道理”，這是第二次“天宮課堂”實驗設(shè)計的一個簡單概括，因此實驗內(nèi)容不僅僅是實驗現(xiàn)象的展示，更要呈現(xiàn)實驗背后的科學(xué)原理。

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

　　科普教育為孩子提供了仰望星空、堅定前行的指引

　　記者：一些專家感慨，更多時候，科普是作為“見縫插針”的調(diào)劑品走進學(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，會激發(fā)大家對科普更大的興趣。科普與學(xué)校教育有怎樣的區(qū)別和聯(lián)系？在“雙減”背景下，我們該如何理解科普的價值？

　　季啟明：黨的十八大以來，黨中央、國務(wù)院對科學(xué)普及和科技創(chuàng)新做出一系列重要部署，先后出臺了《中華人民共和國科學(xué)技術(shù)進步法》《中華人民共和國科學(xué)技術(shù)普及法》《全民科學(xué)素質(zhì)行動規(guī)劃綱要（2021—2035年）》等重要文件，對科普事業(yè)的重視程度越來越高。載人航天工程作為國家重大科技專項之一，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，科普工作不是可做可不做的事，而是工程的分內(nèi)職責(zé)和社會責(zé)任。我們將努力通過開展具有更多中國特色、時代特色的科普活動，更好地發(fā)揚載人航天精神，傳播載人航天科學(xué)知識，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)生的動手能力和科學(xué)探索精神?？破战逃捎谥庇^、有趣、輕松等特點，對孩子們具有很強的吸引力，而好的科普教育更是對孩子們影響深遠。讓我印象特別深刻的是，當(dāng)年許多看過神舟十號太空授課活動的孩子在后來面臨專業(yè)選擇時，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地、勇敢追夢的實力；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、互為補充，共同使學(xué)生受益?？萍拣^是一個開展科學(xué)普及和科學(xué)教育的場所，通過眾多的互動展品創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情景，是科技館所具有的獨特價值。

　　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400千米高的中國空間站，而主課堂的學(xué)生則位于地面課堂——中國科技館。教師與學(xué)生并不處于同一空間當(dāng)中，教師并不能“直接”面對學(xué)生。在這樣一個差異的空間，引起天地之間生活體驗的不同，如重力水平、晝夜變化等，將處在不同空間的教師與學(xué)生組織在同一時間下，會出現(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調(diào)創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)環(huán)境。中國科技館的理念是“體驗科學(xué)、啟迪創(chuàng)新”，通過營造在實踐中學(xué)習(xí)科學(xué)的情境，通過互動、體驗等方式，引導(dǎo)公眾進入探索與發(fā)現(xiàn)科學(xué)的過程。

　　空間站是重要的太空科普教育基地，蘊含著得天獨厚的豐富教育資源——

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

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

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

　　除了“天宮課堂”活動，后續(xù)圍繞中國空間站開展的經(jīng)常性科普活動，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，我們將堅持已經(jīng)積累的成功經(jīng)驗和良好做法，結(jié)合每次載人飛行任務(wù)的安排和乘組特點，不斷擴展“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。今年我們的問天實驗艙、夢天實驗艙發(fā)射后空間站將全面建成，屆時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)計提供了豐富的素材。此外，面向孩子們征集的搭載實驗項目也在按計劃推進中，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的標(biāo)志性事件，后續(xù)我們也將以太空授課活動為牽引，更多地開展地面專家解讀、學(xué)生對比實驗等拓展活動，發(fā)揮好太空授課的引領(lǐng)作用，帶動形成一批既科學(xué)又有趣、既嚴(yán)謹(jǐn)又生動的科普活動。

　　葉菲菲：空間站是重要的太空科普教育基地，蘊含著得天獨厚的豐富教育資源，除了科學(xué)家所做的研究和實驗之外，我想青少年自己設(shè)計的實驗也一定會有機會在空間站進行展示。