青少年航天科普的實踐創新與思考

[中圖分類號］G229.2 [文獻標識碼］A [DOI] 10.19957/j.cnki.kpczpl.2025.01.011

自人類邁出飛離地球搖籃、踏入太空的第一步起，視野便拓展至難以想象的廣闊境界。“太空征程”帶來了大量的技術突破，拓寬了科技研究的前沿領域，加深了人類對太空的了解。同時，航天技術的轉化更是為日常生活帶來了諸多益處。從世界范圍來看，利用航天資源開展科普，特別是面向青少年的航天科普，對于培養航天事業后備力量具有重要意義。在航天技術發展的不同階段，世界各國的航天局、航天科研機構等都積極為青少年提供體驗機會，鼓勵他們親自參與到航天實驗搭載等活動中去。與線下體驗式活動相比，優秀的航天科普作品能打破時空界限，覆蓋更廣泛的受眾，實現更大范圍的傳播效果。

“空間站作為國家太空實驗室，也是重要的太空科普教育基地，蘊含著得天獨厚的豐富教育資源，對激發社會大眾特別是青少年弘揚科學精神、熱愛航天事業具有特殊優勢”]。為了發揮中國空間站的綜合效益，2021年12月9日，中國空間站首次太空授課活動面向全球進行直播，中國首個太空科普教育品牌“天宮課堂”正式推出。截至2024年12月，“太空授課”已經開展了4次。該節目立足我國本土的航天科技資源，借鑒他國優秀青少年航天科普節目經驗，在科普場景、內容、形式、功能方面進行了一系列創新性探索，可以為面向青少年的前沿科技科普節目創制提供參考。

一、“太空學校”：全球首檔青少年太空科普節目

“美國的航天科普起步早、發展快，目前已經形成目標明確、內容全面、形式多樣、宣傳廣泛的航天科普體系”2，其規模宏大，機制較為健全，參與人數眾多，為美國航天乃至全科技領域的發展提供了廣泛的群眾基礎。美國國家航空航天局（NASA）除了承擔國家重大科研任務之外，“也將航天科普教育作為核心使命之一”β，并“設有專門的教育辦公室，每年有固定的預算，專門支持航天教育”，為學生提供參加航天實驗的機會，鼓勵他們參加NASA的航天任務和航天知識大賽[5]。通過系列活動，學生獲得了直接參與重大任務的機會，這“既達到了支持大學高水平人才培養的目的，也為國家實驗室儲備了未來人才，進一步鞏固了科教協同育人的可持續性”

20世紀90年代，NASA與教育機構合作推出了全球第一檔面向青少年的太空節目“太空學校”（SpaceSchool），旨在通過生動有趣的方式向青少年普及太空科學知識。節目通過動畫、實驗演示、專家講解和互動問答等形式，向青少年介紹太空科學的基本原理、航天技術的發展歷程以及未來的探索方向。內容涵蓋天文、物理、工程等多個學科，既有趣又富有教育意義。這些都讓該節目成為科普教育領域的里程碑。

“太空學校”在全球范圍產生了廣泛影響，激發了無數青少年對科學的興趣，許多參與過“太空學校”的青少年后來成為科學家、工程師，甚至航天員，說明該節目起到了為航天事業培育后備人才的積極作用。“太空學校”既為后來各國的航天科普節目奠定了基礎，也為STEM（科學、技術、工程、數學）教育的正式概念化和系統化推廣起到了一定的推動性作用。

二、“天宮課堂”：中國首個太空科普教育品牌

習近平總書記強調，黨的十八大以來，“一些關鍵核心技術實現突破，戰略性新興產業發展壯大，載人航天、探月探火、深海深地探測、超級計算機、衛星導航、量子信息、核電技術、大飛機制造、生物醫藥等取得重大成果，進入創新型國家行列”[7]。從載人航天工程的穩步推進，到嫦娥工程對月球的深入探索，以及“天問一號”開啟的火星之旅，中國航天正在不斷邁向新的高度。航天技術的飛速發展不僅展示了國家的綜合實力，也為我國航天科普提供了堅實的技術基礎和廣闊的探索空間。

中國空間站的太空組建，是中國跨入航天新時代的開端，是筑造航天夢想的又一個里程碑，受到全國人民乃至世界各國的關注。自前，中國空間站三艙結構已經建成，實現航天員的長期駐守，成為中國空間科學和新技術研究實驗的重要基地，為開展多學科、系列化的長期空間科學研究、技術驗證提供了獨特的太空環境。

《全民科學素質行動規劃綱要（2021—2035年）》提出，應“激發青少年好奇心和想象力，增強科學興趣、創新意識和創新能力，培育一大批具備科學家潛質的青少年群體，為加快建設科技強國夯實人才基礎”，具體舉措包括“建立校內外科學教育資源有效銜接機制”8等。相關文件出臺，為利用中國空間站的科學資源開展面向青少年的航天科普工作創造了有利條件。在此背景下，我國第一個面向全國青少年的太空節目“天宮課堂”應運而生。

三、天地連線：中國航天科普的創新探索

與傳統課堂不同，“天宮課堂”第一演播現場選在了距離地球約400千米的中國空間站，將課堂搬到了太空，通過天地連線的方式，將空間站的科學實驗和生活場景實時傳輸到地面，打破了地面與太空的界限。這種空間的突破，不僅向全國觀眾展現了中國力量，也為科學知識的傳播提供了新內容、新視角。

在節目中，觀眾能夠跟隨“太空教師”們看到中國空間站神秘的內部結構，了解空間站里的各種試驗設施，觀察航天員在太空中的工作與生活。在航天專家、教育專家的共同策劃下，航天員們在微重力環境下演示了神奇的物理、化學和生物實驗，如水球在微重力環境下的形態變化、液橋實驗等，并生動形象地解釋了相關科學原理。這些都讓全國青少年觀眾大開眼界，增加了對空間站的理解和認知，激發了他們的科學興趣。

節目進行過程中，中國空間站以秒速7.9千來飛行，大約90分鐘就可以繞地球一圈。天地互動、現場直播的方式，對數據傳輸的實時性、穩定性提出了較高的挑戰。因此，“天宮課堂”的節目時長都限制在50分鐘左右。作為中國空間站科技資源科普化的實踐，“天宮課堂”在場景、內容、形式、功能等方面的創新探索不僅展示了科普工作的成效，也為相關科普節目提供了寶貴的經驗。

（一）場景創新：打造沉浸式太空課堂

太空場景的真實性是“天宮課堂”最顯著的特征。與模擬場景相比，中國空間站具有真實的微重力環境，能夠使觀眾直觀感受到地球與太空的環境差異。例如，在太空中，水的表面張力效應更加明顯，可以形成完美的水球；物體運動不受重力影響，呈現出與地面完全不同的狀態。這些現象在地面實驗中難以復現，而在太空環境中卻可以清晰展示，極大地增強了科普的直觀性和說服力。

技術手段為打造沉浸式太空課堂提供了重要支撐。“天宮課堂”采用高清直播技術，確保畫面清晰穩定，讓地面觀眾能夠清楚地看到實驗細節。多鏡頭（航天員手持攝像機、空間站攝像機）切換技術的使用，使觀眾可以從不同角度觀察實驗過程，增強了視覺體驗。此外，節目還運用了多種混合現實（MR）技術，幫助觀眾更直觀地理解復雜的科學概念。例如，通過空間站虛擬建模，展示空間站內的科學實驗柜位置與結構，使觀眾仿佛置身其中。真實的太空場景為觀眾帶來了強烈的視覺沖擊和心理震撼，不僅通過陌生感激發了觀眾的好奇心和探索欲，也極大地增強了科普的說服力。

（二）內容創新：構建多維知識體系

實驗設計的獨特性是“天宮課堂”內容創新的核心。節目設計了大量只能在微重力環境下進行的實驗，如毛細現象實驗、陀螺實驗、液體表面張力實驗等。在太空實驗的遴選過程中，基本都會遵循天地差異明顯，闡釋原理源自中小學課本等原則。與地面環境相比，在太空環境中進行科學實驗有獨特的優勢一一在沒有重力干擾的情況下，其他的作用力效果便可凸顯出來。例如，毛細現象實驗展示了液體表面張力在微重力環境下的特殊表現，陀螺實驗則演示了角動量守恒定律。這些實驗內容對青少年而言難度適中且活潑有趣，能夠激發他們的科學興趣。為了讓節目中的科學實驗更符合青少年觀眾的需求，中國載人航天辦公室與中國科技館聯合成立了中國空間站科創體驗基地，廣泛征集適合太空演示的實驗，“天宮課堂”的不少實驗內容正來自全國廣大中小學生申報的奇思妙想。

知識體系的構建體現了節目的系統性和深度。“天宮課堂”不局限于展示單一的科學現象，更注重知識的系統性和連貫性。節自內容涵蓋物理、化學、生物等多個學科，圍繞中國空間站的環境、設施與太空生活，形成了多維的知識體系。例如，節目通過展示植物在太空中的生長情況引出生物學知識，通過講解空間站的工作原理過渡到工程技術知識。這種跨學科的知識整合使觀眾能夠對中國空間站的方方面面獲得更全面的科學認知，不僅拓展了青少年的視野，更培養了他們的綜合思維能力。

節目注重培養青少年的科學思維方式和創新精神。授人以魚不如授人以漁，航天員在演示實驗時，不僅展示現象，更引導觀眾思考背后的科學原理。例如，第三集的“調頭扳手”實驗中，在展示完微重力環境下扳手的旋轉現象后，航天員還給屏幕前的青少年觀眾留下“作業”，鼓勵他們進一步思考。這種啟發式的教學方式，有助于培養青少年探索未知、勇于創新的精神，這些精神正是推動國家科技進步的重要動力。

（三）形式創新：在繼承中不斷拓展豐富

在我國，以“天地互動”形式開展的科普節目創作，可以追溯到2013年6月中央電視臺首次直播的太空授課。當時，神舟十號乘組航天員王亞平在太空中為全國青少年展示神奇的太空科普實驗，并與北京航天飛行控制中心、中國人民大學附屬中學地面課堂直播連線，受到全社會的廣泛關注，也使她成為中國首位太空教師。這次嘗試也為后續相關的太空科普節目積累了寶貴的經驗。在此后的神舟十一號任務中，我國又嘗試著通過太空實驗征集活動的方式，持續擴大對青少年的影響，其中“太空養蠶”“雙擺運動”“薄膜實驗”三個由中學生設計的實驗，經過層層評選、專家指導修正，最終隨航天員進入太空，并通過短視頻記錄、官方媒體宣傳的方式進行了全國轉播。

“天宮課堂”節目繼承了“天地互動”形式。實時互動環節中，地面分課堂的學生可以直接向航天員提問，航天員則通過實驗演示來解答問題。這種互動形式不僅增強了節自的參與感，還提高了科普的針對性和有效性。從2013年的首次太空授課到“天宮課堂”第四集的圓滿播出，我國航天員已經在太空開展了7次授課活動，展示了29個微重力科普實驗。在多年的不斷摸索中，這種“天地互動”模式充分融合科技資源、人力投入、媒體配合等因素，形成航天科普創新模式。如今，為“天宮課堂”節目做太空科普實驗演示，已經成為每批航天員“太空出差”任務的一部分。

傳播方式的創新也是形式創新的重要組成部分。“天宮課堂”除了在電視播出外，還充分利用新媒體平臺，通過網絡直播、短視頻、社交媒體等多種渠道進行傳播。這種多元化的傳播方式，使節目能夠打破傳統電視節自的時空限制，覆蓋更廣泛的受眾群體。同時，節自組還深度挖掘節自資源，制作了系列衍生內容，如實驗解析視頻、航天員訪談等，滿足觀眾多樣化的需求，進一步延伸科普效果，為“天宮課堂”帶來更多、更持久的關注度。節目還在“學習強國”、載人航天工程官網等平臺設立反饋渠道，征集社會各界特別是青少年群體的改進意見及創意。良好的反饋機制不僅能通過集思廣益提升節自質量，還能回應觀眾的關切，強化節自與觀眾的情感連接，讓青少年觀眾獲得對我國航天事業的參與感。

（四）功能創新：將愛國主義和科學精神融入科普

從2021年12月9日首集播出到2023年9月21日第四集播出，“天宮課堂”經歷了中國空間站建設的整個過程，這幾年也正是中國航天取得巨大成就的階段。節目直觀展現了中國空間站的先進技術和航天員的專業素養。通過鏡頭，觀眾可以看到空間站內精密的科學實驗設備，了解我國自主研發的航天技術成果。空間站內的微重力實驗柜、生命生態實驗柜等高科技設備，全部由我國自主研制。更值得一提的是，空間站內全部使用漢語操作系統，這些都體現了中國航天科技的雄厚實力，讓青少年觀眾的民族自信心和自豪感油然而生。

空間站的任務對航天員的各方面素養提出了極高要求。節目中的中國航天員都經歷過層層選拔，是“特別能吃苦、特別能戰斗、特別能攻關、特別能奉獻”的載人航天精神的具象體現，鏡頭前的航天員化身“太空教師”，也展現了過硬的知識與技能水平，青少年觀眾能夠受到科學精神的熏陶。“天宮課堂”不進行空洞的說教，而是以實實在在的科技成就為基礎，在青少年心中埋下愛國主義和科學精神的種子。

四、關于青少年科普節目創新的思考

通過“天宮課堂”的例子可以看出，面向青少年的科普節目應關注社會熱點，以激發科學興趣為出發點，充分調動各界資源，不斷探索科普的新路徑，為激發青少年科學夢想、培養科技創新人才貢獻力量。

（一）拓寬科普創作內容

前沿科技資源科普化是當前科普創作的重要時代命題。在不涉及國家機密的前提下，應當嘗試科技資源科普化，通過豐富的科普作品為公眾特別是青少年揭開高精尖技術的神秘面紗，展現中國科技的飛速發展和技術自信，提升國家科技形象。“天宮課堂”的成功為面向青少年的科普節目提供了新思路，這有助于推動更多前沿科技、大國重器題材優質科普作品涌現，助力全民科學素質提升，增加青少年乃至全民對我國科技發展的關注度，為創新型國家建設培育科技人才注入強大動力。

在科學知識獲取便利的今天，科學精神應當成為科普創作的重要內容之一。基于“天宮課堂”的經驗，面向青少年的科普節目應主動探索如何以愛國主義為底色，以科學精神為核心，將中國科技成就與科普相結合，讓青少年在感受科技力量的同時產生愛國情懷與科學探索熱情，為培養更多優秀科技人才、建設科技強國奠定堅實基礎。

（二）創新科普表達方式

創新科普表達方式，不僅能夠提高科普的吸引力和傳播效果，更能夠促進科學知識的社會化傳播。多樣化的表達方式可以使復雜的科學概念變得通俗易懂，降低科學知識的理解門檻，增加內容的趣味性，提升科學傳播效果。

“天宮課堂”中，除了航天員“導游式”講解外，節目還通過3D建模、動畫演示等方式，展示空間站的基本結構以及相關系統的工作流程等。這些可視化表達帶來了獨特的表達效果，能快速吸引青少年的注意力，提高信息的傳遞效率，增強觀眾的記憶和理解。

值得一提的是，“天宮課堂”“天地對比”的設計具有較強的話題性，產生了較好的傳播效果。節目播出后，針對“浮力的消失”實驗中“微重力下水杯是否能正常裝水”的討論，引發了不同年齡段人群的廣泛關注，成為多個科普博主內容創作的素材，一定程度上帶來了節目內容的二次傳播。未來，面向青少年的科普節目還應該結合技術的發展，繼續探索新的表達方式，如利用人工智能技術實現個性化科普，或者為受眾提供沉浸式的科普體驗等。

（三）探索有特色的傳播渠道

在信息傳播渠道豐富多樣的今天，對面向青少年的科普節目來說，選對渠道是提升科普效果的關鍵因素之一。恰當的傳播渠道能夠提高科普節目的針對性和有效性，使科學知識的傳播更加高效，節目內容更加深入人心。另外，依托節目開展多種科普活動，構建多元化的線上線下傳播網絡，可進一步擴大節目的影響力，提升科普效果。

從呈現形式上說，“天宮課堂”仍然是傳統的電視科普節目，其核心受眾是我國的青少年，主體由近2億中小學在校生組成。在充分考慮科普對象的實際情況后，節目直播時間選擇了學生在校時間，主要傳播渠道選擇了中央電視臺等國家級媒體，號召各地學校組織學生統一觀看直播。與“開學第一課”類似，這種國家主導的組織觀看能夠大大提高節目在青少年群體中的觸達率。除此之外，線上、線下相結合的科普模式也逐漸開始升級。“天宮課堂”包括線下實驗征集，航天員空間站線上直播與地面分會場連線，科研院所的航天科普進校園活動等環節，延長了節目的傳播鏈條，增強了節目與青少年觀眾的互動深度，多維度提升了科普內容的傳播與觸達效果。

當今，社會普遍認為短視瀕平臺已成為科普傳播的重要陣地，制作精練有趣的科普短視頻，能夠在短時間內吸引大量觀眾。但是，科普作品完成后，還需要考慮“精準定向推送”，提高科普效果。中小學生平時接觸移動通信設備的機會并不多，在有限的時間內，主動觀看科普短視頻的可能性更不高。因此，專門制作面向中小學生的科普短視頻，科普投入的成效可能不盡如人意。如果轉換思路，制作關于如何進行家庭科普教育的短視頻，并將推送對象調整為學生家長，或許有可能得到不一樣的結果。

參考文獻

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[8]全民科學素質行動規劃綱要（2021—2035年）[M].北京：人民出版社，2021.

（編輯/鄒貞齊鈺）

Innovative Practices and Reflections on Aerospace Science Popularization for Youth： A Case Study of “Tiangong Classroom’

Liu Lingli1 Liao Dekai2

（Beijing Science and Technology Innovation Promotion Center，Beijing 100142）1

（School of Literature， Communication University of Zhejiang，Tongxiang 314500） 2

Abstract：Popularizing cutting-edge scientific and technological resources is an essential theme in current science communication efforts.Taking“Tiangong Classroom”，China's first space science education brand，as a case study，this article analyzes and discusses innovative practices in youth aerospace science popularization from various perspectives， including scenario innovation，content innovation，format innovation，and functional innovation. The article further suggests expanding content creation，reinforcing the scientific spirit， innovating popular science expressions， and exploring distinctive communication channels.

Keywords：aerospace science popularization；“Tiangong Classroom”； popularization of scientific and technological resources

CLC Numbers：G633.6 Document Code：A DOI： 10.19957/j.cnki.kpczpl.2025.01.011