在“航天飞行”中彰显素质教育

我国的航天航空事业发展迅猛，神舟系列是中国发射的载人航天飞行器系列，使中国成为第三个有能力独自将人送上太空的国家、神舟八号无人飞船，是中国“神舟”系列飞船的第八艘飞船，使我国首次实施了无人空间交会对接。“嫦娥”――中国的探月工程，设想为三期，简称为“绕、落、回”三步走，将在2020年前后完成。一个个辉煌的成就令世人瞩目，振奋人心。如果我们能就一次卫星的发射，在播放发射过程的同时，进行跟踪讲解，将学生学习过的物理知识、规律运用其中，与实际相结合，会使学生对课本的知识有全新的、立体的认识，感受到高科技离他们并不遥远，端正他们的学习态度，弘扬他们的爱国热情，有助于实现新课程的三维目标之一的情感、态度与价值观。

首先是卫星发射，火箭加速上升，将出现超重现象，如果是载人航天器，宇航员要经受5g倍超重加速度，血液受惯性作用会由上身转移到下身，引起头部、上身缺血，视力障碍，严重甚至可发生晕厥。所以宇航员宜采取仰卧，减轻超重带来的影响，可以引导学生注意观察起飞时宇航员的姿态，这一段将超重的知识进行拓展，使学生对超重的认识，不只是停留在加速度方向向下，与之接触的弹力增大那么简单。

接下来火箭开始按程序转弯，火箭抛弃一子级，二子级点火，抛弃卫星整流罩，火箭在大气层中穿行的时候，要有流线的气动外形，才可以减小阻力，平稳运行，但火箭头部搭载的航天器外形却不是流线形，于是，航天专家们给航天器穿上了一件巨大的人工“羽衣”，这就是火箭的整流罩。整流罩由高强度、轻质、耐高温的材料制成，位于运载火箭的顶部，在保持火箭气动外形的同时，保证航天器对温度、湿度、洁净度的要求。相当给航天器披上了坚固的铠甲。火箭升空穿过大气层时，航天器在穿越大气层时，与大气层会发生强烈的摩擦，并产高温和热，整流罩可以保护航天器免受损伤。运载火箭飞出大气层后，整流罩将沿箭体纵向分成两半并被抛开，完成它的使命，让火箭总重量减轻。通过对整流罩的讲解，让学生了解到挣脱地球束缚的不易，特别是要穿过大气层，探索宇宙奥秘，奔向广阔而遥远的太空，是人类自古以来的梦想。多少人为之奉献，多少人为之牺牲，将物理学所学的内容与物理学的发展史结合起来，使学生在学习中不仅学习到物理知识，而且能循着物理学发展的脉络感受到物理学的发展给人类和社会发展带来的巨大变革。这样，不仅激发了学生学习的积极性、主动性，而且对学生科学素质的培养也是非常有益和重要的。

以嫦娥一号的发射为例，抛弃二子级，三子级点火，火箭进入停泊轨道，三子级关机，开始无动力滑行。停泊轨道按中心体不同分为地球停泊轨道、月球停泊轨道和行星停泊轨道。地球停泊轨道是发射月球探测器、登月载人飞船、空间探测器和离地球较远的人造地球卫星（如静止卫星）的一个阶段，用于选择进入过渡轨道的入轨点，以弥补地面发射场地理位置固定的缺点，满足过渡轨道的要求。火箭要克服地球引力束缚，靠的就是不断地点火加速。由圆周运动的知识，加速后卫星所需要的向心力将增大，万有引力不足提供卫星所需要的向心力，卫星将做离心运动。而在它远离地球的过程中，需要克服引力做功，速度越来越小，所需向心力也越来越小，到达远地点时，卫星所受的万有引力大于火箭所需要的向心力，卫星将在引力的作用下，向地球做近心运动，引力开始做正功，火箭的速度越来越大，所需向心力也越来越大，到近地点时，所需的向心力超过地球引力，卫星将再次做离心运动，一个椭圆轨道就这样形成了。通过这一段讲解，让学生更深刻的理解离心运动、近心运动的条件；从近地点到远地点，从远地点到近地点势能和动能之间的转化。这些都是学生已经学习过的知识，能应用到卫星发射过程中，会非常好的激发学生学习的热情。

火箭在停泊轨道调整好姿态，三子级再次点火加速，向初始椭圆轨道进发，火箭将嫦娥送入初始大椭圆轨道，星箭分离。卫星对准太阳打开电池帆板。太阳能帆板是一种收集太阳能的装置，其基本原理是利用硅（Si）等金属的光电效应，将太阳能转化为电能，然后储存在卫星、宇宙飞船的太阳能电池里。由船上的许多试验仪器装置都依赖电力作为能源，因此太阳能帆板能否正常展开是飞船飞行中一个关键动作。尽管飞船的太阳能帆板采用了大量先进技术，然而，由于面积较大，结构相对复杂，在太空中展开时仍会面临一定的风险。学生大都知道太阳能是最清洁的能源，但在宇宙航行中太阳能成了唯一的能源，他们却知之甚少，在能源危机的今天，大力开发太阳能，是人们努力的一个方向，通过这段科学价值的教育，有助于培养学生的探索精神，求实精神，有利于培养学生正确的世界观和价值观。

接下来卫星在周期为16小时初始大椭圆轨道上巡航，在近地点第二次点火加速进入24小时轨道，在近地点第三次点火加速进入48小时轨道，周期越大，轨道半径越大，卫星离我们越来越远。卫星在近地点进行最后一次点火加速进入地月转移轨道，在地月转移轨道上进行关键的第一次点火减速，一旦减速，所需要的向心力减少，将会被月球引力所俘获。卫星在12小时椭圆轨道上巡航，进行第二次点火减速进入3.5小时轨道，第三次点火减速进入127分钟圆形轨道，周期越来越小，轨道半径越来越小，卫星将在200公里高轨道进行为期一年的绕月探索。这一段将充分利用学生所学习过的卫星变轨、加速离心、减速近心等问题，让学生们从看热闹到看门道。今天，人类的教育观念正发生巨大的转变，新老教育观念处于更替之中。上个世纪二十世纪初，一些著名的科学家就已经提出"重要的不是获得知识，而是发展思维能力"，劳厄提出"想象比知识更重要"，爱因斯坦强调"能力教育"。我们有理由相信，素质教育是一种新的教育观念，是人类对知识的认识发生根本性的转变引发的变革，通过卫星全程发射的跟踪讲解，关注教育过程中对学生的学习兴趣、学习热情、意志、科学态度、科学精神等因素的培养，不仅对他们现在的学习，就是对他们今后乃至一生的学习，都是很有帮助的。科学技术的发展使普通公民无时无刻不与科学技术相接触，科学文化、素质教育的普及迫在眉睫。这是我们每个教育工作者光荣而神圣的使命，我们责无旁贷。

参考文献

[1] 《全民科学素质计划纲要》

[2] 《新课标教学目标》

[3] 《中国数字科技馆―太空生活》