“天宮課堂”怎麼備課？課程設計有何講究？專家揭秘

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。中央廣播電視總檯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，那麼“天宮課堂”到底是怎麼備課的？本次的“天宮課堂”與以往有何不同？什麼樣的實驗專案才能入選？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採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，以及植物生長研究專案介紹，並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徵集活動中，社會各界特別是廣大青少年透過新聞媒體、“學習強國”平臺和載人航天工程官網踴躍建言獻策，不少好的創意設計脫穎而出，將在此次授課及後續活動中陸續進行展示。

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”怎麼備課？

“天宮課堂”第三課將於12日下午正式開講，那麼“天宮課堂”是如何備課的呢？

“天宮課堂”授課專家組成員北京交通大學副教授陳徵：

多個領域的專家參與了“天宮課堂”備課，包括航天系統的專家、高校教師與科研人員、中小學老師等。“天宮課堂”開課前，航天員需要反覆測試保證實驗效果，他們把測試結果反饋給地面的專家組，對內容進行反覆確認和溝通。大家看到的授課內容只有幾十分鐘，但實際上準備過程很長。

兩艙接力，本次“天宮課堂”與以往大有不同

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”的活動範圍更大了，相應在直播當中用到的攝像機機位和保障裝置變得更多，地面排程的操作也更加複雜。

北京航天飛行控制中心通訊排程原旭東：

我們採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（影象），包括話音。透過兩艙的話音級聯、影象下傳，確保整個（太空授課）影象話音流暢。兩艙接力過程中，為了保障授課效果，我們也是精心設計，再結合授課指令碼進行影象話音切換。

“天宮課堂”的直播訊號主要透過“天鏈”中繼衛星迴傳到地面。在這次的太空授課中，飛控團隊也首次採用了雙中繼衛星分別跟蹤的方式，確保影象話音穩定回傳。

北京航天飛行控制中心通訊排程原旭東：

一顆天鏈中繼衛星跟蹤問天實驗艙，另外一顆中繼衛星跟蹤天和核心艙，兩個跟蹤弧段是有交疊的，首先問天實驗艙進行影象話音的下傳，然後在中間兩個星的搭接弧段，我們擇機進行影象話音的切換。

為確保回傳到地面的影象話音穩定流暢，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訊系統工程師孫宇：

在裝置層面，影象和話音傳輸都採用了主備份的實施方案，在鏈路傳輸上也採用了專線和聯通線路的雙備份方式。此外還採用央視光端機作為第三路由，進一步提高影象話音質量和傳輸的可靠性。

什麼樣的實驗專案才能入選天宮課堂?

中國航天員科研訓練中心航天員訓練教員石玉生：

我們在選擇實驗專案的時候，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，進一步激發同學們對於日常現象的思考；同時還將首次展示空間站植物研究專案的科學實驗操作，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，演示了微重力環境下細胞學實驗、人體運動、液體表面張力等神奇現象，並講解了實驗背後的科學原理。

在不借助外力的情況下，採用“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，王亞平製作了一個水膜，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，泡騰片入水後產生大量氣泡。

“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，講解了實驗現象背後的科學原理，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境下水的表面張力作用。

在地面上，水和油裝在一個容器裡，會自然分層，在空間站又會怎樣呢？可以看到，水和油並沒有自然分層，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丟擲冰墩墩，冰墩墩並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佈了，那麼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徵：

“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，讓大家瞭解科學家在上面幹什麼，科學實驗做什麼。“天宮課堂”第三課將更深入更立體，參與性更強。