基于核心素養(yǎng)的初中天文教育的實踐與探索

張琳 邊小妹

幾乎伴隨著人類文明起源，人們對頭頂星空奧秘的好奇與觀測已經(jīng)開始，正是這好奇心，促使著人類幾百萬年來一直追尋著浩瀚宇宙的奧秘，從而發(fā)展出天文學，這是最早形成的自然科學分支。天文學是如此的促進我們的思考與進步，卻沒有在現(xiàn)在的青少年中進行普及。為在我校進行較為普遍的天文教育，我校在教師培訓、課程建設、教學模式等方面進行了探索與研究，基于萬維望遠鏡（WWT）天文教學進行了初步探索。

一、中學天文教學存在的困難與挑戰(zhàn)

天文知識是公民科學素養(yǎng)的重要反應，它還有利于培養(yǎng)學生對自然的科學認知和學習的興趣，有利于學生科學世界觀的形成。在中學開展天文教育勢在必行。

由于學生在校時間、天象時間、觀測設備等因素的限制，使得戶外觀測活動難以開展，學生很難見到真實的星空，導致學生直接經(jīng)驗很少;缺乏專業(yè)的指導教師，教學以講授為主，缺乏趣味性與互動性;天文相關(guān)的教材、多媒體資源內(nèi)容比較寬泛，不進行整合，不方便在大部分教師中推廣。這些困難阻礙了天文教學的發(fā)展。

近幾年以來，杭州市的一些中小學、青少年活動中心等科普機構(gòu)，逐漸針對中小學生進行天文教育的推廣，但目前僅限于一些天文講座、天文知識競賽、路邊天文等科普活動。即便現(xiàn)有的天文興趣班，更多在天文知識的學習上有所側(cè)重，教學模式比較單調(diào)，既不能夠體現(xiàn)天文觀測的特點，也容易讓學生失去天文學習興趣。因此，尋求合適的天文教育模式是目前面臨的主要困難。

二、WWT，天文教育新機遇

近幾年來，信息技術(shù)的突飛猛進的發(fā)展，大數(shù)據(jù)的處理速度越來越快，科學數(shù)據(jù)共享越來越多，平板電腦、手機等移動終端全面普及，各種虛擬天文軟件不斷開發(fā)出來。這些硬件和軟件的發(fā)明，為天文教育提供了新機遇。

Worldwide Telescope（簡稱WWT）是微軟公司在發(fā)布的一款專業(yè)天文軟件。它依托強大的數(shù)據(jù)計算能力，將建造在空間、地面的著名大型望遠鏡的觀測數(shù)據(jù)集合在一起，通過可視化技術(shù)，變成一臺功能強大的“虛擬望遠鏡”，通過它，可以自由穿梭于行星、太陽系、星空。WWT主界面如圖所示。

WWT最常見的用途就是用于課堂演示。它還有另一項重要功能，基于PPT的漫游影片制作，只要具有簡單的PPT制作基礎(chǔ)，就能夠領(lǐng)域WWT中提供的真實天文觀測數(shù)據(jù)、豐富的圖片、視頻資源，制作自己的天文影片，這可以極大激發(fā)學生的學習興趣。

WWT的引入課堂，使天文教學不再完全受制于天文望遠鏡、氣象條件、時間地域等，極大促進了天文教學的進行。

三、融合學科，建設天文教育課程及資源庫

在目前天文教育還沒有形成教學體系的情況下，只有將天文教學融入考核性的科學主課教學，才能夠進行的更加持久。

除望遠鏡操作、實踐觀測等觀測活動內(nèi)容之外，初中階段的天文教學，大多數(shù)還是以知識教學的形式開展。因此，開發(fā)合適的天文課程、建立內(nèi)容豐富的天文數(shù)據(jù)資源，成為天文教學的首要工作。

1、天文教學內(nèi)容的要求和特點

（1）天文學是觀測的科學，研究天體和宇宙的科學。主要分支學科包括：天體測量學、天體力學、天體物理學。它不僅能夠激發(fā)學生對浩瀚星空的好奇心，也是培養(yǎng)學生思維方法、研究方法、了解科學探究過程，形成科學的世界觀的重要途徑。

（2）在初級階段的天文教學中，由于受到初中學生思維能力、數(shù)學和物理基礎(chǔ)的限制，可將教學目標定位于天文基礎(chǔ)知識，如天文學術(shù)語、天體演化階段等。

（3）在WWT與天文課程整合的教學中，虛擬天文臺技術(shù)不只是簡單作為演示工具，而是利用虛擬天文臺所提供的信息化的教學環(huán)境，讓教師的教學方式和學生學習方式的達到優(yōu)化，從而突破天文教育中的困難。

2、校本天文教學內(nèi)容的建設

基于對以上天文教育特點、初中學生認知特點、本校教師資源、天文設施設備的考慮，我校在以下方面進行了課程建設探究。

（1）基礎(chǔ)天文知識教學

天文知識對大多數(shù)學生來說是比較陌生，需要從基本概念開始進行初級階段的教學。主要內(nèi)容設計包括：天文學名詞、常見天體概況、天文儀器原理與使用等。目前設計內(nèi)容包括：太陽的基本知識、行星、天文觀測器材、天文觀測實踐等。

（2）信息技術(shù)支撐下的天文數(shù)據(jù)庫

在天文教學中，可以充分利用國家天文臺、美國宇航局、歐洲南方天文臺等全球天文科研機構(gòu)的資源，將大量的視頻、照片、軟件等融入到天文教學中，建立了天文資源數(shù)據(jù)庫。另外，除推廣使用WWT軟件以外，我校還建設高清晰天文影片播放教室等。

（3）航天與天文工程的交叉學科教學

天文學的發(fā)展，伴隨著天文儀器的發(fā)明與建造。為使我校天文教育成為系統(tǒng)性教學內(nèi)容，我校建設“航空航天動力實驗室”，內(nèi)容涵蓋飛行器基礎(chǔ)理論、飛行器模型制作、大型天文工程考察等。為天文教學提供全面支撐。

形式多樣，助天文教學的實施

（1）依托社團，興趣參與、成立天文社，進行自主學習。

借助我校豐富的社團建設經(jīng)驗，成立天文社。為學生提供平臺，從而提高其自主學習、探究實踐的能力等。

（2）開展天文觀測，擴大科普范圍

通過天文社組織開展天文觀測活動。依托本校學生的天文知識的提高，適時開展天文科普進社區(qū)等社會性的科普活動。

（3）充分利用社會資源，真實體驗天文科研

充分利用國家天文臺、地方天文館的資源，通過參觀天文臺、專家報告等，體驗科學家天文觀測、思考、探索的過程，感受天文學發(fā)展的艱辛和成就，激發(fā)同學們?nèi)粘５膶W習動力。

四、天文教學的反思與總結(jié)

在我校天文教學的實踐過程中，我們在不斷提高教師自身的專業(yè)能力，積極進行天文教育模式的探索。接下來，仍舊需要進行天文課程的開發(fā)與建設，使其能夠符合初中學生的認知特點，更多注重學生探究過程的體驗，讓學生在天文學習中，獲得綜合能力的提升。

參考文獻

[1 ?管百雙，WWT平臺下基于核心概念的天文科學活動設計與實踐研究，華東師范大學，2016。

[2] ?陳任，初中天文拓展型課程中的非觀測類教學活動探究，上海師范大學，2017。