“天宫课堂”是中国首个以青少年为主要对象的太空科普教育品牌,由中国航天员担任“太空教师”,通过天地协同互动方式开展科学实验演示与知识讲解。该品牌依托中国空间站的国家太空实验室资源,结合载人飞行任务系列化推出,课程内容涵盖微重力环境下的细胞学实验、液体表面张力、太空抛物等科学现象演示。
课堂介绍
授课意义
中国空间站作为
国家太空实验室,也是重要的太空
科普教育基地,蕴含着独特的丰富
教育资源,对激发社会大众特别是青少年弘扬科学精神、热爱航天事业具有特殊优势。
“天宫课堂”结合载人飞行任务,贯穿中国空间站建造和在轨运营系列化推出,将由中国航天员担任“太空教师”,以青少年为主要对象,并采取天地协同互动方式开展。
授课方式
“天宫课堂”采取天地互动方式进行。
央视新闻联合
中国科学技术馆、
江苏、
湖南、
四川、
新疆等多地科普大篷车进校园,
香港、
澳门等地“天宫课堂”分会场,举办特色航天主题活动。
支持单位
授课活动由
中国载人航天工程办公室联合教育部、科技部、中国科协、中央广播电视总台共同主办,
中国科技馆及载人航天工程相关参研参试单位提供支持。后续,“天宫课堂”将持续开展太空授课活动,积极传播载人航天知识和文化,持续开展形式多样、内容丰富的航天
科普教育。
技术支持
2022年3月23日15时40分,“天宫课堂”第二课开讲啦。在此次天地对话的过程中,
数据传输主要依靠中继卫星系统,位于四川成都的中电科十所承研的北京
天链二号01星地面
终端站和喀什
天链一号03星地面终端站以及配套的测距转发站设备作为系统重要部分,为“天宫课堂”牵起天地沟通的重要“线路”。
如何备课
多个领域的专家参与了“天宫课堂”备课,包括
航天系统的专家、高校教师与
科研人员、中小学老师等。“天宫课堂”开课前,航天员需要反复测试保证实验效果,他们把
测试结果反馈给地面的专家组,对内容进行反复确认和沟通。大家看到的授课内容只有几十分钟,但实际上准备过程很长。
授课历史
2013年6月20日,航天员
王亚平在
聂海胜、
张晓光协助下进行首次太空授课,全国有8万所学校、全国6000余万中小学生观看授课直播,产生巨大社会反响,在一代人心中播下追逐航天
梦想的种子。
2021年12月9日15时40分,“天宫课堂”第一课开讲,神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站进行了太空授课。
2022年3月15日至20日,
微信公众号中国载人航天征集中国空间站“天宫课堂”学习心得,对“太空教师们”的祝福、想说的话,期待在“天宫课堂”学到的知识。
“天宫课堂”第二课定于2022年3月23日下午在中国空间站开讲,神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富将配合进行,中央广播电视总台将面向全球进行现场直播。
2022年3月23日15时40分,“天宫课堂”第二课在中国空间站正式开讲并直播。这次太空授课活动在中国科技馆设地面主课堂,在
西藏拉萨、新疆乌鲁木齐设2个地面分课堂。神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富进行授课。这是中国空间站第二次太空授课,也是中国航天员第三次进行太空授课,
微博相关话题阅读量超过10亿次,被网友誉为“科普太空版,直播天花板”。
2022年6月4日,
神舟十四号载人飞行任务发布会通报:神舟十四号任务期间,将全面完成以天和核心舱、问天实验舱和
梦天实验舱为基本构型的太空空间站建造,建成国家太空实验室。神十四将继续开展天宫课堂,并将首次利用位于问天实验舱的
气闸舱实施两到三次出舱活动。
2022年10月12日15时45分,“天宫课堂”第三课开始,神舟十四号飞行乘组航天员
陈冬、
刘洋、
蔡旭哲将面向广大青少年进行太空授课,
中央广播电视总台将面向全球进行现场直播。
2022年10月,据中国载人航天工程办公室消息,北京时间2022年10月12日16时01分,“天宫课堂”第三课在中国空间站开讲,新晋“太空教师”陈冬、刘洋、蔡旭哲为广大青少年带来一场精彩的太空科普课,这是中国航天员首次在
问天实验舱内进行授课。
2023年5月18日消息,中国载人航天工程办公室推出《天宫课堂》线上课程系列,第一节课为大家介绍“载荷出舱任务”。神舟十五号航天员乘组即将完成6个月的“太空出差”,期间配合完成了多次空间站货物出舱任务。18日,就由航天员与地面专家共同出镜,为大家详细解读载荷出舱的流程及所蕴含的专业知识。5月27日,神舟十五号航天员乘组带来第二节课,为大家介绍“高”端运动—微重力抗阻装置。随梦天舱上行的微重力抗阻锻炼装置,主要用于航天员们上肢、下肢和腰背肌肉的力量锻炼。
“天宫课堂”第四课在中国空间站正式开讲,神舟十六号航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮进行授课。本次太空授课活动继续采取天地互动方式进行,共设立北京航空航天大学等5个地面课堂。3名航天员将在轨展示介绍中国空间站梦天实验舱工作生活场景,演示球形火焰实验、奇妙“乒乓球”实验、动量守恒实验以及又见陀螺实验,并与地面课堂进行互动交流。
截至2024年9月,中国已经举行了5次太空授课,从课程策划到实施均由航天员与地面工作人员天地协同,开展充分的前期准备工作,才让授课中的一项项精彩实验绽放在太空。
授课内容
第一课
北京时间2021年12月9日15时40分,“天宫课堂”第一课正式开讲,
中国航天员再次进行太空授课,这是
中国空间站首次太空授课活动。
在约
60分钟的授课中,
神舟十三号飞行乘组航天员翟志刚、王亚平、
叶光富生动介绍展示了
空间站工作生活场景,演示了
微重力环境下
细胞学实验、人体运动、
液体表面张力等神奇现象,并讲解了实验背后的科学原理。授课期间,航天员通过
视频通话形式与地面课堂师生进行了
实时互动交流。
与此同时,
神舟十三号乘组也能通过空间站内的
液晶屏幕,清楚地看到地面课堂内孩子们的一举一动,还能实时进行“天地对话”。
2021年12月9日,“天宫课堂”第一课开讲,在轨飞行的神舟十三号乘组的翟志刚、王亚平、叶光富给广大青少年带来一场精彩的太空科普,太空转身、水
膜张力、
泡腾片实验等演示让同学们大开眼界。授课中,航天员介绍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、人体运动、液体表面张力等神奇现象,并讲解了实验背后的科学原理。
在不借助外力的情况下,采用“游泳”的姿势或使用吹气的方法,都无法实现转身自由。而当举起手臂画圈时,便可以缓慢朝某一方向转身。
在浮力消失实验中,航天员王亚平将
乒乓球放入水中,用吸管将它推动到水面以下,乒乓球没有像在地球上一样快速浮上水面。
在水膜张力实验中,王亚平制作了一个水膜,当王亚平把美丽的
纸花放在水膜上时,花朵在太空中绽放开来。
在水球光学实验中,王亚平向水球中注入气泡,水球中形成了一正一反两个人像。
在泡腾片实验中,王亚平向注入蓝色颜料的水球中放入泡腾片,泡腾片
入水后产生大量气泡。
第二课
太空授课活动继续采取天地对话方式进行,由航天员在轨演示太空“冰雪”实验、
液桥演示实验、水油分离实验、太空抛物实验,介绍与展示
空间科学设施(授课内容介绍附后),旨在传播普及空间
科学知识,激发广大青少年不断追寻“科学梦”、实现“航天梦”的热情。
2022年3月23日,神舟十三号航天员带来了“天宫课堂”第二课,太空“冰雪”实验、太空抛物实验等又一波展示让同学们记忆深刻。
在约45分钟的授课中,航天员演示了微重力环境下太空“冰雪”实验、液桥演示实验、水油分离实验、太空抛物实验,讲解了实验现象背后的科学原理,还展示了部分空间科学设施。
在太空“冰雪”实验中,过饱和
乙酸钠溶液球是飘浮在空中的,是在悬浮条件下完成的结晶变化,产生的外形和结晶的结构不受重力影响。
在液桥演示实验中,向同学们演示
失重环境下水的
表面张力作用。
在地面上,水和油装在一个容器里,会自然分层,在空间站又会怎样呢,可以看到,水和油并没有自然分层,不过,航天员叶光富快速旋转小瓶,水和油在离心作用下实现了分层。
在太空抛物实验中,王亚平和叶光富相对抛出
冰墩墩,冰墩墩并没有像在地面那样很快落地,而是沿原有方向做着近似
匀速直线运动。在空间站
微重力的环境下,物体运动几乎不受重力的影响。
第三课
中国航天员首次在问天实验舱内进行授课。
本次太空授课活动将继续采取天地互动方式进行,3名航天员将在轨介绍展示中国空间站问天实验舱工作生活场景,演示微重力环境下毛细效应实验、水球变“懒”实验、太空趣味饮水、会调头的
扳手以及
植物生长研究项目介绍,并与地面课堂进行互动交流,旨在传播普及载人航天知识,激发广大青少年对科学的兴趣。
本次“天宫课堂”的“讲堂”在以往
天和核心舱的基础上,新增了
问天实验舱,“
太空教师”的
活动范围更大了,相应在直播当中用到的摄像机机位和保障设备变得更多,地面调度的操作也更加复杂。采用了
问天舱和
天和舱两舱切换跟踪的模式,每个舱都可以下传同样的摄像机(图像),包括话音。
在这次的
太空授课中,飞控团队也首次采用了双
中继卫星分别跟踪的方式,确保图像话音稳定
回传,一颗天链中继卫星跟踪问天实验舱,另外一颗中继卫星跟踪天和核心舱,两个跟踪
弧段是有交叠的,首先问天实验舱进行图像话音的下传,然后在中间两个星的搭接弧段,择机进行图像话音的切换。
这次授课,相比前几次授课有了进一步的创新,首先就是航天员老师将在全新的问天实验
舱段授课,演示天地迥异的实验现象,进一步激发同学们对于日常现象的思考;同时还将首次展示空间站植物研究项目的科学实验操作,进一步展现国家的空间站作为
国家太空实验室的强大科研能力。
在
毛细现象实验中,展示流体现象的天地差异,流体表面张力作用又一次大显神威。实验简单但涉及的原理比较复杂,科学家利用这些原理去解决遇到的问题,比如
航空器发动机的燃料储箱、高空热管都利用了
毛细作用。
第四课
2023年9月18日,据中国载人航天工程办公室消息,“天宫课堂”第四课定于9月21日下午15时45分开课,神舟十六号航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮将面向全国青少年进行太空科普授课。届时,中央广播电视总台面向全球现场直播。
本次太空授课活动继续采取天地互动方式进行。3名航天员将在轨展示介绍中国空间站梦天实验舱工作生活场景,演示球形火焰实验、奇妙“乒乓球”实验、动量守恒实验以及又见陀螺实验,并与地面课堂进行互动交流。
播出信息
“天宫课堂”通过
央视新闻客户端、“
学习强国”平台和
载人航天工程网广泛征集授课内容、互动提问和创意建议,择优纳入“天宫课堂”筹划实施。
2022年3月15日报道,据
中国载人航天工程办公室消息,中国空间站“天宫课堂”将于近期择机开展第二次太空授课活动。授课活动将全程进行直播。
2023年9月29日,“学习强国”学习平台播出:学习强国太空教师课堂·王亚平天文课:空间碎片与航天安全。
获奖记录
社会评价
“天宫课堂”推出以来,已经在去年12月和今年3月成功举行了两次太空授课,激发了很多青少年对科学的兴趣。2022年是
中国载人航天工程30周年,不仅航天事业
科技创新屡创佳绩,航天相关的
科学普及也越做越好。如今,“天宫课堂”逐渐成为国家太空科普的
国家品牌。(央视新闻客户端
评)