当詹姆斯·韦伯太空望远镜正式12月25日上线在美国,对詹妮弗·巴萨拉(Jennifer Basalari)和十几名学生来说,这真是一个名副其实的圣诞节早晨。他们在打开礼物的间隙,在一个在线视频平台上一起观看了发布会。
自2016年以来,韦伯的兴奋之情就一直在巴萨拉里的教室里形成,当时她和其他老师参观了诺斯罗普·格鲁曼公司的实验室,看到了正在建造的望远镜的一部分。
巴萨拉里在佛罗里达州中部的莱克蒙特小学(Lakemont Elementary School)教五年级的STEM课程,她说,这种经历“完全吸引了我”。她已经在围绕韦伯的图像为明年建立一个科学小组,NASA在一个多星期前开始发布这些图像。
她告诉她的学生,这台望远镜将改变“我们对科学的理解,我们对黑洞的了解,以及我们对恒星和生命起源的了解,可能还有大爆炸。”
她的热情非常有感染力,那天早上和她一起参加发布会的孩子中有三分之一是以前的学生,他们想和让他们对这个项目如此感兴趣的老师一起体验Webb的发布会。
尽管来自韦伯的图片——更不用说教学资源了——才刚刚开始出现,Basalari预测,全国各地的教育工作者将利用这些令人惊叹的图片来教授天文学,而且还会教授科学方法,以及一个大项目是如何结合起来的。
她说:“这些图像将成为一种吸引力,因为我不在乎你是谁,如果你在看一张太空图像,尤其是那些还没有被看到的新图像,99%的人都会对此感兴趣。”
这是教授科学的有力工具
韦伯望远镜是迄今为止最强大的望远镜,它使科学家们能够看到宇宙大爆炸大约2亿年后的部分情况,根据美国国家航空航天局的数据。这与时间的起源相当接近,因为宇宙的年龄预计超过130亿年。通过这些图像,科学家和学生们可以瞥见一些最早形成的星系。
对于经验丰富的科学家来说,这个概念可能是压倒性的,更不用说七年级学生了。
有一个地方可以开始帮助学生们理清思路讲解员包含在由NASA创建的教师资源。
它让学生们了解了望远镜的大小——它有三层楼高,有一个网球场那么长——以及它的任务。(是的,正如我们所知,它确实在寻找有条件支持生命的行星。)
另一个资源:Basalari给她的学生们看了一部由诺斯罗普·格鲁曼公司制作的纪录片叫做"进入未知"讲述了韦伯的创作故事。它为学生提供了一个现实生活的窗口,让他们了解错误和误判是如何影响发现和发明的。
“你不可能总是对的。她对她的学生说:“犯错了就回去改正,这没什么。”建造这台望远镜花了20多年的时间——比她的学生还活着的时间还要长——因为当一些东西最初没有像预期的那样工作时,科学家和工程师“不得不回去修改和重新设计”。
韦伯望远镜使用红外摄像机,可以透过宇宙中的尘埃云看到新的恒星和行星形成的地方。
这给了老师们“一个借口来引入红外辐射的话题,学习它是如何工作的,并演示,例如,确实有一些颜色是你看不见的,”杰夫·阿德金斯说,他在加州安提俄克的鹿谷高中教天文学和物理学。
他一直在看NASA的资源,标题是"高中红外天文实验",它为微积分和代数提供了一些现实世界的应用。
阿德金斯正在从望远镜中寻找“深场图像”——本质上是空白空间的图像——他的学生可能会用它来计算特定区域的星系数量,最终目标是粗略估计宇宙中有多少个星系。
激励学生,激发他们的想象力
该望远镜还带回了太阳系以外行星的新图像。因此,纽约州北锡拉丘兹市(North Syracuse)九年级的科学教师格雷格·弗利克(Greg Flick)想让他的学生去探索行星,其中一些学生痴迷于《星球大战》(Star Wars)等科幻小说系列。
他正在寻找科学家用来精确定位新行星的数据集。他会让它们在他的课堂上易于使用,允许学生尝试和复制专业人员的工作。
弗利克说:“希望它能产生真正的科学家在真正发现一些东西时所拥有的那种发现感。”像Basalari一样,他在马里兰州的NASA戈达德太空飞行中心看到了韦伯的部分结构。
弗利克,他是美国宇航局的太阳系大使他说,该机构通常为教师提供优秀的材料。美国宇航局已经发布了一些关于韦伯的材料,但就目前而言,“那里还没有很多”,因为望远镜才刚刚开始发回图像,这些图像将为多年的科学探索提供信息。
他说,这些捕捉想象力的照片是韦伯计划的一部分,目的是让“世界知道‘我们已经开始运作了’”。“我对此心存感激,并热切地追随它。”
对一些学生来说,有一个人物可能和这些超凡脱俗的形象一样鼓舞人心:格雷戈里·罗宾逊(Gregory Robinson),韦伯大学的项目主任在经历了多年的拖延和预算问题后,该项目终于取得了成果。罗宾逊是黑人,在11个孩子中排行第九,父亲是弗吉尼亚州丹维尔农村的佃农。他在种族隔离严重的南方长大。
宾夕法尼亚西彭斯堡大学(Shippensburg University)教师教育教授、美国国家科学教学协会(National Science Teaching Association)前主席克里斯汀·罗伊斯(Christine Royce)说,“我确实认为他会加入那些为K-12学生提供帮助的科学家行列。”
罗伊斯说,她希望这能“尽快”实现。“我们经常只是事后才想到科学家。我们开始尝试并更加认识到谈论当前的科学家,”特别是那些来自不同背景的科学家。
她说,“让学生们看到和他们相似的人”在做开创性的工作,这很重要。罗宾逊已经谈到了他自己的K-12经历他相信他的老师、父母和教会告诉他,如果他接受教育,他可以做任何他想做的事情。
罗伊斯说,这一信息需要与罗宾逊帮助实现的太空图像一起得到支持。“我认为重要的是让孩子们听到,让老师重复,让信息共享。”