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[专题]天地同步实验 点亮航天梦想——天宫课堂第1课地面主课堂的设计与实践

文_孙伟强 谢柯欣 刘枝灵/中国科学技术馆

2022-04/总第313期

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2021年12月9日15时40分,“天宫课堂”第1课正式开讲,这是中国空间站首次太空授课活动。在这次授课活动中,神舟十三号飞行乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富展示了空间站工作生活场景,演示了微重力环境下细胞学实验并展示了太空转身、浮力消失、水球光学、泡腾片等神奇科学现象。这些实验“新奇”的现象引发了社会各界,尤其是青少年对于载人航天、科学实验的极大兴趣。中国科学技术馆作为地面主课堂,参与到整个地面课堂的组织实施当中。地面主课堂力求通过构建一个沉浸式的学习环境,鼓励每位同学亲自动手,在太空教师的带领下同步开展地面实验,通过天地对比的现象差异,直观地了解每个实验背后的科学原理。


地面主课堂环境设计

天宫课堂与普通的学校课堂有很大的区别,首先体现在空间的错位。3位太空教师位于距离地面约400 km高的中国空间站,而主课堂的学生则位于中国科技馆地面课堂。教师与学生并不处于同一空间当中,教师并不能“直接”看到学生。在这样一个差异的空间,引起天地之间生活体验的不同,如重力水平、昼夜变化等方面,将处在不同空间的教师与学生组织在同一时间下,会出现非常多的认知之间的“碰撞”与“冲突”,突破以往的学习、生活场景,这也正是太空授课的魅力所在。因此,环境布置如何能够将这些差异很好地展现、协调、利用,是课堂环境设计非常重要的一方面。

其次是授课地点的特殊性。此次地面课堂的地点位于中国科技馆1层西大厅,与传统教室非常不同。中国科技馆的理念是“体验科学,启迪创新”,通过营造在实践中学习科学的情境,通过互动、体验等方式,引导公众进入探索与发现科学的过程[1]。科技馆是开展科学普及和科学教育的场所,通过众多的互动展品创设学习情景,是科技馆所具有的独特价值。但此次太空授课的重点是在中国空间站,如何将科技馆独特的学习情景与空间站协调起来,对天宫课堂形成一个很好的辅助和衬托,这是课堂环境设计需要考虑的另一方面。

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图1 中国科技馆1层西大厅

如何能够拉近学生与学生之间的距离,是地面课堂现场布置的关键一环。此次地面主课堂共有约200名师生参与,他们来自北京各区县的不同学校;即使同一学校的学生,很多也在不同年级,彼此之间并不熟悉。而在天宫课堂当中,不同学校的学生是一个整体,在授课过程中,学生之间还需要相互配合,如果环境设计在这方面没有处理好,就会造成一定的割裂和产生一些问题。例如,同一个学校的学生更愿意坐在一起,身高较高的同学可能位于身高较矮的学生的前面会遮挡视线,还有可能在课程当中相互争抢实验器材、引起冲突。


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