國(guó)之重器：“中國(guó)天眼”看世界

本期導(dǎo)師：梁捷舜

研學(xué)導(dǎo)師、研學(xué)課程設(shè)計(jì)師，六年研學(xué)旅行課程研發(fā)與執(zhí)行經(jīng)驗(yàn)；《廣東省中小學(xué)研學(xué)旅行教材》編撰導(dǎo)師之一；服務(wù)20+中小學(xué)研學(xué)旅行，共計(jì)5萬(wàn)+學(xué)生。

一、課程背景

貴州，喀斯特的王國(guó)，這里有最全面的喀斯特地貌形態(tài)：發(fā)育于地表的石芽、漏斗落水洞與發(fā)育于地下的溶洞、暗河等縱橫疊置，形成了一個(gè)極富地域特色的自然“巖溶博物館”。獨(dú)具特色的喀斯特地貌也為“國(guó)家重器——中國(guó)天眼”的落成提供了必要的條件。

“中國(guó)天眼”（簡(jiǎn)稱FAST）坐落于貴州省平塘縣克度鎮(zhèn)，是世界上口徑最大的球面射電望遠(yuǎn)鏡。FAST“睜眼”后，人類可以窺探到遙遠(yuǎn)星系、尋覓另一個(gè)地球、探索潛在智慧生命，開展地外文明的探索等，這對(duì)人類的薪火相傳具有重要的意義。

本次研學(xué)課程將帶著學(xué)生去探秘“天眼”，探索宇宙奧秘，跟天文學(xué)家一起追尋遙遠(yuǎn)、神秘的浩瀚蒼穹，窺探星際之間互動(dòng)的信息，了解更多宇宙起源之謎，思考宇宙、生命、人類的話題。

二、研學(xué)主體

廣州中學(xué)40名學(xué)生

三、課程特色

① 專家講座|“天眼”知識(shí)大科普

從整體的“天眼”問(wèn)世歷史、“天眼”工作原理、天文推理知識(shí)入手，細(xì)致到中性氫、星際分子、脈沖星、電磁波、平拋面等化學(xué)、物理學(xué)科的跨學(xué)科知識(shí)，讓學(xué)生感受到知識(shí)之廣闊，科學(xué)之深度。

② 天文地理|古往今來(lái)：聆聽宇宙的聲音 探尋天文發(fā)展史

“天地日月未具，狀如雞子，混沌玄黃”，就是對(duì)地球的結(jié)構(gòu)的大概描述。早在新石器時(shí)期，中國(guó)就開始有了對(duì)天文的探索，但只局限于天象觀察、儀器制作和編訂歷法三個(gè)方面。

平塘國(guó)際天文體驗(yàn)館集文化科普、宇宙探秘于一體。在這里，通過(guò)館內(nèi)聲、光、電等特效技術(shù)配合下，學(xué)生親身經(jīng)歷一場(chǎng)宇宙星空體驗(yàn)之旅，了解有趣的天文知識(shí)。

在古代中國(guó)，天文學(xué)的一個(gè)最重要的任務(wù)就是測(cè)量時(shí)間，從確定年的長(zhǎng)短以及四季的變化，到制定歷法。二十四節(jié)氣就是我們的祖先經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)一段時(shí)間，總結(jié)出對(duì)自然環(huán)境變化的細(xì)微認(rèn)識(shí)，匯集成了古老的節(jié)氣規(guī)律。

學(xué)生們?cè)陴^內(nèi)追尋古人的步伐，從古老的宇宙觀到近現(xiàn)代宇宙觀的發(fā)展，從中國(guó)的二十四節(jié)氣到如今精準(zhǔn)的時(shí)間計(jì)算方法，從簡(jiǎn)陋的天文望遠(yuǎn)鏡到如今射電望遠(yuǎn)鏡在黑洞、引力波、脈沖星等前沿科學(xué)研究的成果，讓學(xué)生看到天文事業(yè)一步步的發(fā)展，感悟天文探索的延續(xù)與傳承，也是求知精神、人類文明的傳承。

③ 大國(guó)重器|實(shí)地勘察揭面紗

為何在300多個(gè)洼地中選址偏僻的大窩凼？“中國(guó)天眼”究竟有什么樣的工作原理？學(xué)生走進(jìn)“天眼”靜默區(qū)，登峻嶺爬上天眼觀光臺(tái)，一睹“天眼”的“盛世美顏”，揭開“天眼”的神秘面紗。

大窩凼附近５公里半徑之內(nèi)沒(méi)有一個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其地貌最接近“天眼”的造型；而這里的喀斯特地質(zhì)也可以讓雨水向地下滲透，不會(huì)對(duì)“天眼”造成重大傷害。所以，它就這樣嵌在這獨(dú)一無(wú)二的喀斯特山地中，氣勢(shì)宏偉，巋然不動(dòng)。

在導(dǎo)師的講解下，學(xué)生了解到“天眼”是由反射信號(hào)的拋物面和接收信號(hào)的饋源兩大部分組成，利用拋物面的反射聚焦，把信號(hào)聚攏到一個(gè)點(diǎn)上，再將信號(hào)匯聚到饋源艙。導(dǎo)師講解及實(shí)地考察讓學(xué)生對(duì)復(fù)雜的工作原理有了更直觀的認(rèn)識(shí)。

④ 研學(xué)成果|思維導(dǎo)圖展學(xué)匯報(bào)

各小組席地而坐，圍繞成圈，一起回顧研學(xué)知識(shí)，協(xié)力商討，集眾人智慧將研學(xué)旅行中所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行歸類和總結(jié)。學(xué)生們從數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等學(xué)科角度為大家一一剖析“天眼”項(xiàng)目，有效地培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維與系統(tǒng)性思維。

四、大咖會(huì)客廳

1.您認(rèn)為科技類研學(xué)給學(xué)生帶來(lái)怎樣的影響與意義？

科技類研學(xué)的著重點(diǎn)在于讓學(xué)生通過(guò)實(shí)地考察、身臨其境去了解、去見(jiàn)證科技發(fā)展的現(xiàn)狀，去看真實(shí)的前沿科技。學(xué)生們可能從動(dòng)漫、電視、電影的觀看中對(duì)“前沿科技”有一定的認(rèn)知，但這些認(rèn)知中有比較大的部分屬于人類的“想象”和“期望”，不一定符合實(shí)際，同時(shí)也有一定的局限性?？萍佳袑W(xué)可以幫助學(xué)生回歸現(xiàn)實(shí)，觸及更多科學(xué)知識(shí)，拓展認(rèn)知的邊界。

有別于影視作品中的“酷炫”，真實(shí)的前沿科技能夠給學(xué)生帶來(lái)的是更厚重、更浩瀚、更震撼的感受。就比如“中國(guó)天眼”，這么一口“大鍋”呈現(xiàn)在眼前，能夠給學(xué)生很強(qiáng)的沖擊力。

人類需要有想象力，但也需要腳踏實(shí)地。例如，研學(xué)中我們會(huì)鼓勵(lì)學(xué)生在了解“中國(guó)天眼”的功能、用途之后，去延伸思考：我們是否真的能靠它找到地外生命？如果真的存在地外生命，我們將會(huì)探測(cè)到關(guān)于它們什么樣的信號(hào)？去了解科技的真實(shí)發(fā)展現(xiàn)狀，是對(duì)科研人員們的肯定與支持，也能夠激發(fā)學(xué)生的民族自豪感與國(guó)家認(rèn)同感，助力正確價(jià)值觀的養(yǎng)成。

2.您帶領(lǐng)過(guò)的科技研學(xué)課程有哪些類型？這個(gè)課程與其他類型有什么不同？

我?guī)ьI(lǐng)過(guò)的科技研學(xué)課程類型還有航空航天類、生命科學(xué)類、人工智能類等等。“天眼”看世界這個(gè)課程更加著重于科技與當(dāng)?shù)厝宋臍v史的融合。貴州獨(dú)特的地形地貌造就了貴州極具特色的地方文化，也給當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展造成了制約。但同時(shí)也是貴州獨(dú)特的地形地貌，使得“天眼”項(xiàng)目落戶貴州?！爸袊?guó)天眼”的建造，又在推動(dòng)著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。所以我們當(dāng)時(shí)在設(shè)計(jì)的時(shí)候考慮到以上的因素，就做成了一個(gè)比較綜合的課程，既要帶領(lǐng)學(xué)生去了解我國(guó)最前沿的科技，又要帶學(xué)生去領(lǐng)略貴州獨(dú)特的人文景觀，感悟勞動(dòng)人民的智慧，這樣更能夠幫助培養(yǎng)學(xué)生的全局觀。其他的課程可能更多地會(huì)聚焦于某項(xiàng)科技本身。

3.您認(rèn)為科技與歷史在研學(xué)課程設(shè)計(jì)中可以如何做結(jié)合？

首先，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展是組成人類歷史很重要的一部分，社會(huì)民生與科技發(fā)展是密切相關(guān)的。大家可以去看看李約瑟先生的《中國(guó)科學(xué)技術(shù)史》、粱衡的《數(shù)理化通俗演義》、方世華的《世界科技史速讀》等等跟科技史有關(guān)的書籍，就會(huì)真切地感受到，各種重大的發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)新發(fā)明，在人類文明進(jìn)程中綻放著耀眼的光芒。

在研學(xué)課程的設(shè)計(jì)中，我們會(huì)比較關(guān)注某項(xiàng)具體科技的發(fā)展歷程、人們生活的哪些方面因?yàn)樵擁?xiàng)科技變得更加便利、該項(xiàng)科技的發(fā)展給社會(huì)層面帶來(lái)了哪些積極影響等等。比如，在本課程中會(huì)介紹到我國(guó)天文科學(xué)的發(fā)展史、“天眼”的選址，從選址上延伸介紹貴州的喀斯特地貌，結(jié)合喀斯特地貌去分析貴州獨(dú)特的人文歷史，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)比“天眼”建成前后當(dāng)?shù)厝藗兊纳?，從而看到?guó)之重器除了探秘深空之外其他方面的價(jià)值。

同時(shí)，我們也會(huì)盡可能地去安排一些與之相關(guān)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)、游戲、模型搭建等活動(dòng)，讓學(xué)生感到新奇，在好玩的體驗(yàn)中主動(dòng)獲取知識(shí)。比如在平塘國(guó)際天文體驗(yàn)館，我們會(huì)讓學(xué)生動(dòng)手把太陽(yáng)系行星模型擺到對(duì)應(yīng)的位置，帶上耳機(jī)聆聽脈沖星信號(hào)，感受來(lái)自宇宙的聲音等等。

4.您認(rèn)為科技類研學(xué)課程設(shè)計(jì)或課程執(zhí)行上，最大的難度或挑戰(zhàn)在哪里？

科技類研學(xué)課程，在設(shè)計(jì)和執(zhí)行上最大的難點(diǎn)在于平衡課程的深度和學(xué)生的接受度。比如說(shuō)，在“天眼看世界”這個(gè)課程中，我們邀請(qǐng)了天文專家給學(xué)生們做天文主題的講座，從天文發(fā)展史到“天眼”的運(yùn)作，再到探秘宇宙的起源。但專家想傳達(dá)的很有深度、很豐富的內(nèi)容，初中的學(xué)生未必能夠理解和接受，這之間會(huì)有一道鴻溝。做好專家與學(xué)生之間的橋梁，是我們研學(xué)導(dǎo)師需要去做的事情。

同時(shí)，學(xué)生的注意力是否集中、興趣點(diǎn)是否被抓住、課程體驗(yàn)感是否良好，這些也是我們作為研學(xué)導(dǎo)師需要關(guān)注和考慮的。