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现实世界的任务如何为跨学科的空间科学提供帮助

发布时间:2021-11-22 15:46:21毕凝荔来源:

导读 作为在德克萨斯州休斯顿长大的孩子,斯蒂芬妮·米拉姆( Stefanie Milam) 记得她第一次去约翰逊航天中心的学校旅行,然后告诉她妈妈她计

作为在德克萨斯州休斯顿长大的孩子,斯蒂芬妮·米拉姆( Stefanie Milam) 记得她第一次去约翰逊航天中心的学校旅行,然后告诉她妈妈她计划为 NASA 工作或成为一名芭蕾舞演员。

今天,米拉姆是宇航局行星科学的詹姆斯韦伯太空望远镜副项目科学家。该望远镜定于 12 月 18 日发射,旨在让人类比以前更深入地了解早期宇宙。

“我们将看到哈勃无法看到的东西,因为我们在更长的波长下工作,”她说。“哈勃无法看到灰尘后面的东西。我们可以透过灰尘看到。”

尽管没有学生或科学家会亲自乘坐韦伯望远镜,但米拉姆说,学习者和教育工作者可以通过多种方式进行实验或最终使用望远镜的数据,将外太空带到地球——并进入课堂.

虽然今天的教师可能还记得学生制作的太阳系模型的首选项目,但即将推出的现实世界示例不仅可以激发空间科学课程,还可以激发数学、机器人和工程学。

无论是跟随 Webb 的发现,还是 2022 年发射的 Artemis 1 登月,教育工作者都可以找到许多方法来让 STEM 变得更加有形。

要讲授的事实,要启动的项目

米拉姆说,谈论进入 Webb 的组件是类的一个很好的起点。首先,她建议教育工作者讨论构成望远镜 6.5 米六边形镜面的 18 个部分,以及背面允许每个部分独立移动的小机器人。

镜子上还覆盖着黄金,让学生有机会讨论金属的特性,这种金属在压缩后可以压缩成一个小高尔夫球的大小。

米拉姆说,当展开时,望远镜的跨度约为网球场的大小,天文台大约有两层楼高。为了将所有这些部件装入火箭(和太空)并确保它可以飞行,这些结构是用碳制成的。它的镜子是空心的,由金属铍制成,铍是一种坚固而轻便的材料,能够很好地导电和导热。

米拉姆还建议教育工作者可以让学生探索风筝的物理学,观察升力和阻力,因为望远镜上的遮阳罩就像一个巨大的风筝,帮助韦伯保持在围绕太阳的轨道上。通过这种方式,当太阳辐射推向防护罩时,望远镜可以保持其位置而不会漂移到太阳系中。

“在詹姆斯韦伯望远镜的现实中,我们预计每隔几周就必须这样做,”米拉姆说。

登月任务拓宽视野

Artemis 3 是计划在 2024 年将宇航员送回月球的任务。但第一次测试要快得多,Artemis 1 预计将于 2022 年初发射,包括试飞猎户座,这艘航天器旨在搭载第一位女宇航员到月球。

退休的 K-12 科学老师鲍勃里德尔说,网上有大量活动可以让学生了解月球和其他天体,其中许多活动是由 NASA 设计和支持的,包括一本PDF 书和学生挑战。

担任宇航局太阳系大使和国家科学教学协会《科学范围》杂志专栏编辑的里德尔说,行星、恒星和火箭对儿童的吸引力与恐龙相似,尤其是对低年级的儿童。

“[孩子们]可以被组织成任务团队并复制以前的任务或梦想他们自己的任务,”他说。“学生,尤其是低年级的学生,似乎很适合项目、活动和实验。”

除了让学生探索阿尔忒弥斯之外,教育工作者还可以找到其他方式让学生参与太空科学,从运行行星搜索到编写 让他们操作火星直升机的视频游戏,就像宇航局的火星 2020发送到红色星球的直升机一样毅力漫游者。

麻省理工学院还有一系列每周一次的 STEAM 在线套餐,其中包括提供围绕外太空生活的活动和模块的套餐。模型的设计是为了让教育者和学生在探索科学、技术和其他相关学科时远离教科书。

“所有这些 STEM 科目都是关于好奇心和探索你周围的世界,”麻省理工学院政府和社区关系办公室 K-12 社区外展管理员 Rohan Kundargi 说。

老师们也不应该忘记最大的教室之一——外面的天空。里德尔说,他最喜欢的活动之一是让学生晚上从家里仰望天空,发现一个与他们年龄一样多光年远的星系。

“例如,如果你 9 岁,找 Sirius,”他说。“那是九光年之外,所以你看到的是你出生那年恒星发出的光。”

艺术与科学的结合

Divya Persaud,宇航局喷气推进实验室的博士后和博士。伦敦大学学院的候选人,建议教师找到将空间科学——坦率地说是任何 STEM 学科——与其他学科(包括艺术和设计)联系起来的方法。Persaud 不仅是一名科学家,还是一名诗人和音乐家,他指出创造力在技术设计中起着重要作用。

“STEM 不仅仅存在于一个与其他一切事物脱节的小气泡中,”Persaud 说,他的研究重点是火星探测器着陆点周围的卫星图像和地质学。“但 STEM 是所有这些东西的美丽综合体。”

Persaud 经常参与她所在大学的教育推广活动,在访问和讲座期间接待了许多中学生。她最喜欢与学生一起进行的活动之一是通过将空间推理发挥作用来帮助他们获得空间尺度的物理感觉,远离平面的 2D 图像。她指出了其他在线选项,例如 NASA 使用虚拟现实,它可以让学生检查阿波罗着陆器。

“我喜欢这种推进,因为它让 [空间] 不那么神秘,”她说。

不过,归根结底,她相信任何能帮助学​​生找到通往太空之路的事情都是积极的。她说,至关重要的是,学生们最终不会觉得他们必须学习数学、地质学或工程学才能找到研究空间的方法。她补充说,这些领域中有些人致力于交流和撰写有关空间的内容、分析图像的人、设计的人以及操作技术的其他人。

“如果你喜欢某样东西,你就会找到通往它的道路,”她说。“你可以成为一名作家或化学家,并找到通往太空的道路。”

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