一堂太空科学课的随想
作者：章鼎儿 发布日期：2013-07-19 11:16:04
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基金会的酆伟问我有没有看那节太空课？能不能说点、写点什么？
我说我看了。人类的第一堂太空课是科学课，中国的第一堂太空课也是科学课。搞科学教学研究的我，心志高着呢。
至于说点什么，确实得思量。这是一节影响广泛、深远，势必载入史册的科学课啊。
我选一个独特的视角说吧。
课很有点“中国特色”：又是打坐，又是大力神功，加上李白的飞流直下三千尺，还有中国结……
其实，我对这样的设计是很不以为然的。
中国的航天员老师在中国的天宫一号里用中国的普通话上课……已经是分分秒秒、角角落落、自始至终的中国符号、中国特色了。没看到吗？还不够吗？
每个学生都看到王老师漂浮着“飞”过小桌子，落地站稳，开始上课。这与打坐、神功不就是一回事吗？何必重起炉灶呢。那个所谓的中国结，只是个画着中国结的一个小圆塑料片。学生中应该有心存疑虑的：亚平老师，您放的不是中国结，是一个小圆片吧。
搞一些这样的玩意儿就以为进入情感态度价值观领域，获得思想品德教育、爱国主义教育成果了——这正是地面的课堂教学设计中的一个误区、一种弊病。航天员们上天前又隔离、又消毒，唯恐把病毒细菌之类的东西带到天上去。谁能想到教育教学中的弊病与问题也能搭上神十上天呢？
测量质量、单摆、陀螺、水膜与水球等实验吸引了数以千万计的人。中学生也好，小学生也好，长达40分钟左右的时间内，无一例外的全神贯注。
我也被实验吸引着。与此同时，我还关注着太空实验信息刺激下的学生的反应。
记录学生在实验后提出的问题如下：
A：刚才的水实验我觉得非常非常有趣，我还想知道的就是这些实验用水是你们从地面直接带上去的?还是在天宫生活中循环再生的?之后这些水还能够被回收起来再利用吗?
B：在太空中能看到太空垃圾吗?天宫一号是否有应对太空垃圾的防护措施呢?
C：在太空中需要生活很长时间，采取了哪些措施来应对失重环境对身体的不利影响?
D：在天空中看到的景象和在地面上看到的有什么不同?星星会闪烁吗?能看见UFO吗?
学生A的问题与实验有一点点关系。问的是实验用的水来自何处。学生C的问题与实验主题“失重”相关，从失重环境中的单摆、水与陀螺，联想到对身体的某种影响。
学生B、C的问题就不属于本课实验活动所引发与提出的了。
不知道这四个问题是随机点名提出的，还是有备而提的。不管怎样，所反映的我们的教育、教学问题却是确确实实的——学生的实验、观察、研究能力问题，以及在实验、观察、研究过程中学习的那种学习能力问题。
我们的学生很会看实验。一眼就看到牛顿第二定律，看到定轴性，看到表面张力。不仅看到，而且自己觉得看懂、看明白了——认识已经完成了。所以，不再有所做的实验方面的问题提出了。
实际上他们的认识还在开始阶段，远未完成。
举个例子说吧。
把一个圆环插进水里，取出来一看，圆环上留下了水膜。往这个水膜中加水，发现它鼓成凸透镜的样子。最后成为一个晶莹剔透的水球。
实验很有趣。都看到了。解释很容易。几个字：微重力环境与表面张力。
那你来推测解释一下：
如果把一个长方形的“环”插进水里，会有水膜吗？往这个水膜中加水会成什么形状？
如果把一个正方体的框架放进水中取出来，会形成六面六个膜？还是拉出一个“水立方”？
……
根据你的“微重力环境与表面张力”认识，有把握进行推测与解释吗？相信你会发现自己已有的认识是不足的；进而对验证产生兴趣；进而发现这个微重力环境下的更多的奇妙之处；还可能有更多发现，说不定发现一种可供应用的全新的技术。（未完待续）
专注于知识性结果的课，止步于知识性结果的课，没有提出这类问题的机会。除了获得、记住那个知识性结果外，并不在意实验过程所生发的各种信息——正是这些信息激发出人们的各种想法，以及形成问题与提出问题，及后续的进一步的解决问题，获得新的发现、新的认识的过程。这是一个更有教育与发展价值意义的过程。改革开放多年了，课改也多年了。我们的课堂，我们的教学实验，仍然处在需要从知识中心里走出来的阶段。我们的这堂太空课也打着知识中心的烙印。
如果课堂实验活动中，能引导学生观察、发现、思考、质疑……我们的太空课会是怎样的呢？
亚平老师展示那个晶莹剔透的水球后，可以就水球的实验发问：有什么发现、有什么想法、有什么问题吗？
不是失重吗？不是都漂浮在空中吗？水球的实验为什么要在固定的环上做呢？
几千万人之中，肯定有不少学生在心里这样问过。
如果真提出这个问题，课还真向着太空环境、太空生活、太空科技的方向推进了。我猜想，亚平老师会转请指令长回答。聂老师会请大家观察一个漂浮着的水球，观察水球的形变与位移，分析水球受到的力，推测自由漂浮的水球的最后归宿。相信讨论的过程中，同学们就明白了指令长如临大敌般地拿纸吸水的原因。
地面上的科学老师、物理老师们也应该欢迎这样的过程：原先觉察不了、忽略不计的那些极其微弱的力，物体间的引力、空气扰动的力、液体的表面张力等，在天宫一号的微重力环境下，生动、具体、真切、实在地现身了。
也许下课了，还会有学生在思考，想出新的实验方案，提出新的建议：能不能在桌面立一根棍子，在棍子顶端吸附着做一个水球呢？位置能固定，水球一定也会更圆一些。
看电视台异地采访节目，一问一答隔着几秒的时间差，别扭得很。我都怀疑过电子的速度是否每秒30万千米。这次的太空课让人惊喜。在4-50分钟里，天宫一号从地球的这一端跑到地球的那一端，天上的亚平老师与地面的学生就像在一个教室里。中国的第一堂太空课的科技水平毫无疑问是最先进的，就希望教学理念方面不要太落后了。
附一篇摘录 国际空间站里的几个科学教育活动项目
国际空间站里有一个专为学生进行生物课学习的小培育室，他们可将小植物和动物放到里面，观察它们在太空失重环境下的生长和发育。
其中有一项小学生设计的实验，是观察太空失重环境对植物生长的影响。学生们选取一些植物的种子，将它们分成两组，一组在自己学校的教室里生长，另一组放到空间站的小发育箱中。除失重环境不同外，其他的光照、水和营养素供应等条件都相同。小学生们可以比较地面和太空的发芽率，生长的过程与速度等等，研究失重对植物的影响。
中学生依托国际空间站研究的是一种与人体健康有关的小蠕虫。同样分成地面对照组和太空实验组，对蠕虫的生长过程和繁殖进行观察、记录，进行比较与研究。
还有一项名为“中学生地球常识”的教育计划，已有十多个国家千余所中学超过八万名学生参加了这个项目。在这个项目中，学生们不仅是太空实验的设计者和总结者，还是这项实验的真正主人。航天员的任务是帮他们将一台数码相机带到太空，安装在国际空间站舱内的玻璃窗上。学生可以通过网络，操纵安装在空间站上的这台特制数码相机，在太空中选取最佳视角拍摄美丽的地球表面，再通过网络传到地面。学生们看到了自己亲手拍的地球的海洋、山脉，兴奋不已。在这个计划中，学生们还有机会从太空拍摄地球污染情况，从而对保护环境有更清晰的认识。
（作者为全国著名特级教师、桂馨科学课项目特聘专家）
