張琳 邊小妹

幾乎伴隨著人類文明起源，人們對(duì)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(xué)，這是最早形成的自然科學(xué)分支。天文學(xué)是如此的促進(jìn)我們的思考與進(jìn)步，卻沒有在現(xiàn)在的青少年中進(jìn)行普及。為在我校進(jìn)行較為普遍的天文教育，我校在教師培訓(xùn)、課程建設(shè)、教學(xué)模式等方面進(jìn)行了探索與研究，基于萬維望遠(yuǎn)鏡（WWT）天文教學(xué)進(jìn)行了初步探索。

一、中學(xué)天文教學(xué)存在的困難與挑戰(zhàn)

天文知識(shí)是公民科學(xué)素養(yǎng)的重要反應(yīng)，它還有利于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)自然的科學(xué)認(rèn)知和學(xué)習(xí)的興趣，有利于學(xué)生科學(xué)世界觀的形成。在中學(xué)開展天文教育勢在必行。

由于學(xué)生在校時(shí)間、天象時(shí)間、觀測設(shè)備等因素的限制，使得戶外觀測活動(dòng)難以開展，學(xué)生很難見到真實(shí)的星空，導(dǎo)致學(xué)生直接經(jīng)驗(yàn)很少;缺乏專業(yè)的指導(dǎo)教師，教學(xué)以講授為主，缺乏趣味性與互動(dòng)性;天文相關(guān)的教材、多媒體資源內(nèi)容比較寬泛，不進(jìn)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(xué)的發(fā)展。

近幾年以來，杭州市的一些中小學(xué)、青少年活動(dòng)中心等科普機(jī)構(gòu)，逐漸針對(duì)中小學(xué)生進(jìn)行天文教育的推廣，但目前僅限于一些天文講座、天文知識(shí)競賽、路邊天文等科普活動(dòng)。即便現(xiàn)有的天文興趣班，更多在天文知識(shí)的學(xué)習(xí)上有所側(cè)重，教學(xué)模式比較單調(diào)，既不能夠體現(xiàn)天文觀測的特點(diǎn)，也容易讓學(xué)生失去天文學(xué)習(xí)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(jī)遇

近幾年來，信息技術(shù)的突飛猛進(jìn)的發(fā)展，大數(shù)據(jù)的處理速度越來越快，科學(xué)數(shù)據(jù)共享越來越多，平板電腦、手機(jī)等移動(dòng)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(jī)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(qiáng)大的數(shù)據(jù)計(jì)算能力，將建造在空間、地面的著名大型望遠(yuǎn)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(tái)功能強(qiáng)大的“虛擬望遠(yuǎn)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(xiàng)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(shí)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(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

WWT的引入課堂，使天文教學(xué)不再完全受制于天文望遠(yuǎn)鏡、氣象條件、時(shí)間地域等，極大促進(jìn)了天文教學(xué)的進(jìn)行。

三、融合學(xué)科，建設(shè)天文教育課程及資源庫

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

除望遠(yuǎn)鏡操作、實(shí)踐觀測等觀測活動(dòng)內(nèi)容之外，初中階段的天文教學(xué)，大多數(shù)還是以知識(shí)教學(xué)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(xué)的首要工作。

1、天文教學(xué)內(nèi)容的要求和特點(diǎn)

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

（2）在初級(jí)階段的天文教學(xué)中，由于受到初中學(xué)生思維能力、數(shù)學(xué)和物理基礎(chǔ)的限制，可將教學(xué)目標(biāo)定位于天文基礎(chǔ)知識(shí)，如天文學(xué)術(shù)語、天體演化階段等。

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

2、校本天文教學(xué)內(nèi)容的建設(shè)

基于對(duì)以上天文教育特點(diǎn)、初中學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)、本校教師資源、天文設(shè)施設(shè)備的考慮，我校在以下方面進(jìn)行了課程建設(shè)探究。

（1）基礎(chǔ)天文知識(shí)教學(xué)

天文知識(shí)對(duì)大多數(shù)學(xué)生來說是比較陌生，需要從基本概念開始進(jìn)行初級(jí)階段的教學(xué)。主要內(nèi)容設(shè)計(jì)包括：天文學(xué)名詞、常見天體概況、天文儀器原理與使用等。目前設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：太陽的基本知識(shí)、行星、天文觀測器材、天文觀測實(shí)踐等。

（2）信息技術(shù)支撐下的天文數(shù)據(jù)庫

在天文教學(xué)中，可以充分利用國家天文臺(tái)、美國宇航局、歐洲南方天文臺(tái)等全球天文科研機(jī)構(gòu)的資源，將大量的視頻、照片、軟件等融入到天文教學(xué)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(shè)高清晰天文影片播放教室等。

（3）航天與天文工程的交叉學(xué)科教學(xué)

天文學(xué)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(xué)內(nèi)容，我校建設(shè)“航空航天動(dòng)力實(shí)驗(yàn)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(xué)提供全面支撐。

形式多樣，助天文教學(xué)的實(shí)施

（1）依托社團(tuán)，興趣參與、成立天文社，進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。

借助我校豐富的社團(tuán)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，成立天文社。為學(xué)生提供平臺(tái)，從而提高其自主學(xué)習(xí)、探究實(shí)踐的能力等。

（2）開展天文觀測，擴(kuò)大科普范圍

通過天文社組織開展天文觀測活動(dòng)。依托本校學(xué)生的天文知識(shí)的提高，適時(shí)開展天文科普進(jìn)社區(qū)等社會(huì)性的科普活動(dòng)。

（3）充分利用社會(huì)資源，真實(shí)體驗(yàn)天文科研

充分利用國家天文臺(tái)、地方天文館的資源，通過參觀天文臺(tái)、專家報(bào)告等，體驗(yàn)科學(xué)家天文觀測、思考、探索的過程，感受天文學(xué)發(fā)展的艱辛和成就，激發(fā)同學(xué)們?nèi)粘５膶W(xué)習(xí)動(dòng)力。

四、天文教學(xué)的反思與總結(jié)

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

參考文獻(xiàn)

[1 ?管百雙，WWT平臺(tái)下基于核心概念的天文科學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐研究，華東師范大學(xué)，2016。

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