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“天宮課堂”怎么備課?課程設計有何講究?專家揭秘

來源:人民日報客戶端   發(fā)布時間:2022-10-12 09:46:07

  10月12日15時45分,“天宮課堂”將再次開啟,神舟十四號飛行乘組航天員陳冬、劉洋、蔡旭哲將面向廣大青少年進行太空授課。中央廣播電視總臺將面向全球進行現場直播。“天宮課堂”推出以來,已經成功舉行了兩次太空授課,那么“天宮課堂”到底是怎么備課的?本次的“天宮課堂”與以往有何不同?什么樣的實驗項目才能入選?不同的課程設計有何講究?

  中國航天員邀請青少年朋友同步天地做實驗

  “天宮課堂”第三課的具體課程有哪些?

  

   本次太空授課活動將繼續(xù)采取天地互動方式進行,3名航天員將在軌介紹展示中國空間站問天實驗艙工作生活場景,演示微重力環(huán)境下毛細效應實驗、水球變“懶”實驗、太空趣味飲水、會調頭的扳手,以及植物生長研究項目介紹,并與地面課堂進行互動交流,旨在傳播普及載人航天知識,激發(fā)廣大青少年對科學的興趣。

  “天宮課堂”推出以來,已成功舉行了兩次太空授課,取得了良好的社會反響。在前期開展的授課內容征集活動中,社會各界特別是廣大青少年通過新聞媒體、“學習強國”平臺和載人航天工程官網踴躍建言獻策,不少好的創(chuàng)意設計脫穎而出,將在此次授課及后續(xù)活動中陸續(xù)進行展示。

  中國航天員真誠邀請廣大青少年在地面同步嘗試開展相關實驗,從天地差異中感知宇宙的奧秘、體驗探索的樂趣。

  “天宮課堂”怎么備課?

  “天宮課堂”第三課將于12日下午正式開講,那么“天宮課堂”是如何備課的呢?

  

  本次中國空間站“天宮課堂”與以往大有不同,不光是“主講老師”由神十四航天員乘組首次擔任,授課環(huán)境也有了很大的變化,究竟有哪些不同呢?

  “天宮課堂”的“講堂”在以往天和核心艙的基礎上,新增了問天實驗艙,這樣“太空教師”的活動范圍更大了,相應在直播當中用到的攝像機機位和保障設備變得更多,地面調度的操作也更加復雜。

  北京航天飛行控制中心通信調度 原旭東:我們采用了問天艙和天和艙兩艙切換跟蹤的模式,每個艙都可以下傳同樣的攝像機(圖像),包括話音。通過兩艙的話音級聯、圖像下傳,確保整個(太空授課)圖像話音流暢。兩艙接力過程中,為了保障授課效果,我們也是精心設計,再結合授課腳本進行圖像話音切換。

  “天宮課堂”的直播信號主要通過“天鏈”中繼衛(wèi)星回傳到地面。在這次的太空授課中,飛控團隊也首次采用了雙中繼衛(wèi)星分別跟蹤的方式,確保圖像話音穩(wěn)定回傳。

  北京航天飛行控制中心通信調度 原旭東:一顆天鏈中繼衛(wèi)星跟蹤問天實驗艙,另外一顆中繼衛(wèi)星跟蹤天和核心艙,兩個跟蹤弧段是有交疊的,首先問天實驗艙進行圖像話音的下傳,然后在中間兩個星的搭接弧段,我們擇機進行圖像話音的切換。

  為確?;貍鞯降孛娴膱D像話音穩(wěn)定流暢,科技人員也制定了周密的方案預案,所有的努力都是為了向廣大青少年呈現一堂精彩的太空授課。

  北京航天飛行控制中心通信系統工程師 孫宇:在設備層面,圖像和話音傳輸都采用了主備份的實施方案,在鏈路傳輸上也采用了專線和聯通線路的雙備份方式。此外還采用央視光端機作為第三路由,進一步提高圖像話音質量和傳輸的可靠性。

  什么樣的實驗項目才能入選"天宮課堂"?

  

  中國航天員科研訓練中心航天員訓練教員 石玉生:我們在選擇實驗項目的時候,主要有以下幾點考慮:第一是天地的現象差異一定要顯著,第二是科學原理要清晰,第三是整個的視覺效果要好,要具有傳播性,能夠起到真正的科普效果。這次授課,相比前幾次授課有了進一步的創(chuàng)新,首先就是航天員老師將在全新的問天實驗艙段授課,演示天地迥異的實驗現象,進一步激發(fā)同學們對于日?,F象的思考;同時還將首次展示空間站植物研究項目的科學實驗操作,進一步展現我們國家的空間站作為國家太空實驗室的強大科研能力。

  “天宮課堂”第一課:太空科普真精彩

  回顧一下之前的兩次“天宮課堂”。去年12月9日,“天宮課堂”第一課開講,當時在軌飛行的神舟十三號乘組的翟志剛、王亞平、葉光富給廣大青少年帶來一場精彩的太空科普,太空轉身、水膜張力、泡騰片實驗等演示讓同學們大開眼界。

  

  授課中,航天員介紹展示了空間站工作生活場景,演示了微重力環(huán)境下細胞學實驗、人體運動、液體表面張力等神奇現象,并講解了實驗背后的科學原理。

  在不借助外力的情況下,采用“游泳”的姿勢或使用吹氣的方法,都無法實現轉身自由。而當舉起手臂畫圈時,便可以緩慢朝某一方向轉身。

  在浮力消失實驗中,航天員王亞平將乒乓球放入水中,用吸管將它推動到水面以下,乒乓球沒有像在地球上一樣快速浮上水面。

  在水膜張力實驗中,王亞平制作了一個水膜,當王亞平把美麗的紙花放在水膜上時,花朵在太空中綻放開來。

  在水球光學實驗中,王亞平向水球中注入氣泡,水球中形成了一正一反兩個人像。

  在泡騰片實驗中,王亞平向注入藍色顏料的水球中放入泡騰片,泡騰片入水后產生大量氣泡。

  “天宮課堂”第二課:“冰雪 頂流”齊上陣

  今年3月23日,神舟十三號航天員又給我們帶來了“天宮課堂”第二課,太空“冰雪”實驗、太空拋物實驗等又一波展示讓同學們記憶深刻。

  

  在約45分鐘的授課中,航天員演示了微重力環(huán)境下太空“冰雪”實驗、液橋演示實驗、水油分離實驗、太空拋物實驗,講解了實驗現象背后的科學原理,還展示了部分空間科學設施。

  在太空“冰雪”實驗中,過飽和乙酸鈉溶液球是飄浮在空中的,是在懸浮條件下完成的結晶變化,產生的外形和結晶的結構不受重力影響。

  在液橋演示實驗中,向同學們演示失重環(huán)境下水的表面張力作用。

  在地面上,水和油裝在一個容器里,會自然分層,在空間站又會怎樣呢?可以看到,水和油并沒有自然分層,不過,航天員葉光富快速旋轉小瓶,水和油在離心作用下實現了分層。

  在太空拋物實驗中,王亞平和葉光富相對拋出冰墩墩,冰墩墩并沒有像在地面那樣很快落地,而是沿原有方向做著近似勻速直線運動。在空間站微重力的環(huán)境下,物體運動幾乎不受重力的影響。

  太空授課已開展多次,課程設計有何講究?

  “天宮課堂”推出以來,已經成功舉行了兩次太空授課,“天宮課堂”第三課的課程表也已經公布了,那么幾次太空課程中不同的課程設計有何講究?

  

  “天宮課堂”授課專家組成員 北京交通大學副教授 陳征:“天宮課堂”第一課主要面向小學生,注重趣味性。“天宮課堂”第二課主要面向初中生,向下輻射小學生,向上輻射高中生和全社會的愛好者 ,有關空間科學實驗的內容增加了,在保持趣味性的同時,讓大家了解科學家在上面干什么,科學實驗做什么。“天宮課堂”第三課將更深入更立體,參與性更強。

責任編輯:陳曉芳