基于STS的教师天文教育能力发展的途径探索

陈燕飞 谢献春

摘 要：文章将STS教育理念与中学教师天文教育能力的发展相结合，提出了基于STS教育理念的教师天文教育能力发展模式：树立以培养科学素养为核心的课程目标，建立开放性社会化课程内容体系，设计协同式分组学习与工作项目，构建以资源学习与方式应用为导向的开放性学习训练。以期通过多种模式帮助中学教师构建基本的天文教育能力和天文素养，为中学教师天文知识发展奠定基础。

关键词：STS理念；教师天文教育能力；课程改革；实践

作者简介：陈燕飞，广东省深圳市光明区外国语学校教师（广东 深圳 518000）；谢献春，通讯作者，广州大学地理科学学院副教授，研究方向为地理学、天文学、管理学。（广东 广州 510060）

中图分类号：G451 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2019）01-0108-04

一、问题的提出

1. 中学天文教育发展现状。天文学作为六大自然科学之一，却没有列入我国中小学正式课程。但在素质教育的大力推动下，许多中学开设了天文校本课程，创建了特色的天文社团或兴趣小组，以课程、讲座、探究活动、观测、奥赛、科技制作、看电影、参观天文馆等形式开展天文知识与实践教育。然而在大多数的学校，尤其在偏远山区，由于天文学没有应试要求，加上师资等资源匮乏，中学天文教育需求得不到满足，甚至不被重视，极大地制约了天文教育在中学的有效开展。

2. 中小学教学改革潮流的推动。随着新一轮科技革命和产业变革的兴起，现代中小学教育改革将着眼于科学和技术人才的培养。联合国秘书长潘基文曾倡议“教育第一”，着重要求提高学生的学习质量，通过更好的科技知识和技能培训使年轻一代适应当今就业市场的需求。新课程改革的实施改变了传统课堂强调接受学习、死记硬背、机械训练的现象，注重调动学生的探求兴趣，倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，强调民主教学、启发式教学和研究性学习。这些变化对传统教学模式主导下的教学方法和教师能力结构提出了严峻的挑战，要求教师必须转换角色。

二、STS教育理念下教師天文教育能力发展分析

1. STS教育理念。STS（Science，Technology and Society）教育是20世纪80年代由于科技的迅猛发展给人类的生活带来了巨大的影响，在西方国家兴起的一种教育思潮。STS教育的基本涵义是：“把科学教育和当前社会发展、社会生活紧密结合起来，既考虑当代科学技术发展对教育提出的要求，又要研究社会成员对现代和未来社会生产、生活的发展做出的决策。”更重要的是STS教育理念对传统教育实行了两个拓展：一是针对传统教学方法导致自然科学和社会科学的分离、科学技术与社会实践脱节的现象，强调以科学、技术与社会的相互关系和科学技术在社会生产、生活和发展中的应用为指导思想而组织实施的科学教育。二是针对传统的课堂教学强调学生个体对知识的理解与记忆，学习基本处于封闭状态。而STS教育强调以人为本，既重视现有知识的传授与掌握，又强调学生智能的开发，注重培养学生高尚的道德品质和科学的世界观，教师由信息讲演者转向角色模拟者、咨询者、调解者。

2. STS理念正在推动高校课程改革。在该理念的推动下，不少高校如美国的哈佛大学、康奈尔大学、斯坦福大学、麻省理工学院均成立了相关的研究和教育单位。美国科学教师协会（NSTA）发表了名为“科学—技术—社会：20世纪80年代的科学教育”的报告书，认为现代科学教育的目的是发展民众对科学和技术的认知，强调对科学和技术的理解能力。目前，我国高校运用STS理念开展专业课程改革的研究实践也在逐年增多。

3. 基于STS理念的中学天文教师能力需求分析。中学天文教师能力分析主要可从科学知识及科学技术、社会发展三个方面着手。

S-科学知识的再学习能力。目前活跃在中学一线的天文教育教师绝大多数来自高校非天文专业，随着天文与空间科学技术的迅猛发展，天文教育教师急需知识的储备与更新。如广东实验中学、广州第四十一中学、顺德容山中学的以天文教育为特色，开发了具有本校特色的天文系列教材。而校本课程的开发与研究对教师教育与科研能力的要求更高，教师必须实现向专家、学者的转变。

T-科学技术的实践能力。天文与航空航天科学的发展体现了现代科学技术的最高水平。鼓励并引导青少年积极参与天文科普活动与天文观测活动，激发学生的探索兴趣，发掘科学前沿和技术新动态，开展天文观测活动是训练学生综合能力的极好途径。如此，对中学天文教师来说，掌握一定的天文观测能力与技术就十分必要。

S-关注社会与发展问题的意识。中学课改的内容强调与学生生活及现代社会发展的联系，关注学生的学习兴趣和经验。作为新课程背景下的教师，需要各方面的知识，只熟悉本学科的单一型教师已不能满足新课改要求，视野宽广、知识渊博、多才多艺的全能型教师将在新课改中倍受青睐。

4. STS教育理念在中学天文教育中的实践。STS教育理念应用于中学教师天文教育能力的培养已有成功的案例。广州市第四十一中学何树生所写的“开发中学天文科技STSE校本课程的实践研究”一文便很好地将STSE教育理念（STSE教育是对STS教育的延伸，E即环境Environment）与中学天文科技活动相结合，该研究认为，应将天文科技活动中有关社会重大问题分层次培养学生的动手实践能力，从而内化科学价值观，指导学生产生符合自然、社会发展的决策和行为。陈道兴的研究则指出，目前人类面临越来越严峻的环境问题、社会问题和价值观问题，这些问题严重制约了社会的发展，然而中学基础教育存在“内容过于狭隘、能力局限于解题、目标直指考试分数”的现象，以天文作为STSE教育的切入口，在理科与文科中整体推进STSE微案例教学模式，可以使学生懂得科学知识对自然、社会和人类的价值。

三、基于STS教师天文教育能力发展的原则

1. 综合性原则。指综合、统筹考虑各个方面与要素，从而达到预期的目标，产生良好的效果。STS教育强调科学、技术与社会的关系，因此在天文教学中渗透STS教育，要统筹考虑多方面要素，遵循综合性原则。具体在教师天文能力培训课程中体现在：第一，综合多种途径进行渗透；第二，综合多种教学方法进行渗透，协同式小组合作学习、开放性学习训练、探究性学习模式等有机整合；第三，在渗透的过程中以天文学科本身的知识为主，综合其他学科的相关内容，帮助教师理解天文知识，掌握天文技能，全面提升教师的综合素质。

2. 开放性原则。在教师天文教育能力发展培训课程中，应通过建立开放性的教学系统，充分体现STS教育的特色。培训内容应具有开放性，不局限于概念、理论的学习，而是与日常生活、工农业生产、国际形势等结合起来，积极走出“教室”，与专业天文机构、天文培训教育基地等合作，课堂教学、实验课、活动课、社会实践课等有机结合。

3. 实践性原则。从教师天文教育能力发展的角度来看，能力发展更加需要实践活动。在天文教学中渗透STS教育大多通过参观、调查、探究、设计等途径让培训教师在參与活动的过程中学习科学知识，提高解决问题的能力，体会科学、技术和社会的关系。这一过程可增强教师自身直观感知，锻炼教师分析问题的能力，如此，在今后的教学实践中，遇到类似的情境，指导学生学习就会更加从容。

四、教师天文教育能力发展的途径

中学天文教育的发展趋势不可阻挡，从需求的角度来看，中学中从事天文教育的教师有目前在岗的各科老师，未来将有大批的地理专业毕业生加入该行列。因此笔者对中学教师天文教育能力的发展研究从高校课程教育和中学教师培训教育两个维度入手，共提出八个方面的发展途径。

1. 建立以科学素养培养为核心的课程理念，拓展高校“地球概论”课程目标。由于天体的不易观察性、不可接近性和不可实验性，导致地理专业学生普遍感觉“地球概论”课中的天文问题抽象且复杂，影响学生的学习兴趣。科学素养对一个国家的发展起着重要作用，而科学素养的培养是一个长期的过程，尤其需要从小开始培养学生正确的科学态度和科学探索精神。通过天文教育，可从科学性、原理性、实践性、发展性等角度培养学生的科学精神与价值观。因此，“地球概论”课程目标应在原课程目标的基础上，通过强化科学问题探究与天文观测实践活动等环节，实现课程培养目标的根本转变，通过以参与式实践过程为主导的学习方式培养高校地理专业学生的科学素养与能力。

2. 建立开放式的课程内容体系。“地球概论”课程的教材内容更新缓慢，以广东省为例，大多数高校使用金祖孟先生编著的第三版《地球概论》。该教材总共有六大章节，涵盖天文知识比较全面，但存在知识陈旧、内容体系不完整等客观问题。而目前中小学天文科技活动、天文选修课、特色课等教育活动正蓬勃开展，基于学生科学素养的人才培养理念和教学改革正在深入开展，对天文科技教师队伍的建设与培训需求强烈，对“地球概论”课程改革与建设也提出了新的要求。为此，可根据新的教学目标修订课程大纲，变章节的内容架构为模块式的课程结构，结合天文学的发展与我国航天航空科学技术的发展，增加观测、理论、天文历史和航空航天四个模块的学习专题，以科学问题探究和实践教育为主导形式培养和提高教师们的科学意识和综合能力。

3. 构建开放性的社会化课程实施体系。目前天文研究机构的教育部门如中科院国家天文台教育联盟、天文台与天文馆的科普教育中心等会定期或不定期开展各类的培训课程以满足中学天文教育老师的学习需求。如每年由国家天文台虚拟天文中心与高校联合举办的“WWT万维天文网漫游课程培训班”，又如由北京天文馆和各大天文台合作举行的“天文老师培训班”，以及一些特殊天象观测与星空大会等。高校“地球概论”课程建设应与社会机构建立更广泛的联系，尤其在满足区域中小学天文教育教师的培训方面，应与当地科协、天文科学学会等建立广泛合作，以课程为平台，建立一个服务中小学教师教育的开放式平台。

4. 开展协同式分组学习与工作项目。协同学习 （Collaborative Learning）是指在某种教学目标约束下，以小组或团队形式组织学生进行学习的一种策略，小组成员的协同和交互是实现学习目标的主要路径 。教师可通过以下方法科学组建合作学习小组：一是指导组内合理分工，营造合作学习氛围；二是培养学生的团队意识和合作技能，以保证小组合作学习的有序开展；三是重视小组合作学习成果的展示，鼓励小组之间的竞争与交流分享；四是建立合理的奖惩制度，促进小组成员之间合作关系的建立，提高学习小组的内聚力。例如，通过天文望远镜组装比赛，学习小组组内协同学习，组外交流竞争，极大地激发了学生学习兴趣，同时提高了组内各成员的综合素质。目前广州大学“地球概论”课程教学实践活动模式是学生们组成若干个协同学习小组，如望远镜操作与观测实践小组、天文学习网站建设小组、研究性学习小组、中学天文课外活动辅导小组等。根据中学教育与学生科学素养培养的需求开展学习与实践，对课程改革与建设产生了极大的促进作用。

5. 进行以资源学习为导向的开放性学习训练。资源学习是指学生根据一定的学习目标，通过搜集专业的资源学习库，以科学探索问题为导向，建立自身的学习资源包，开展分析和解决问题的过程训练，并在教师的指导下，不断完善学习过程，以培养综合素质与能力的学习模式。开放性学习训练打破了传统常规的测验评价，增加了开放性学习内容和任务，满足了学生特别是成人学生学习的需要。在进行教师天文教育培训中，应以资源学习与应用的学习目标为主导，利用资源特别是网络资源，构建自身的教学资源库，同时，通过开放性学习训练，利用如天文实训室进行天文观测及野外综合实践活动等训练，提高教师们的综合能力。

6. 组织专题教育形式的综合性学习与培训。专题教育是由学校组织的旨在培养学生科学素养的教育活动。在天文教育方面，应以设计天文实践活动为主，让学生积极参与实践，从而发展学生的思维能力。花都实验中学实习老师对学生在开展天文教育过程中提出的天文实践活动设计模式具有一定的代表性（见图1）。

7. 开展以天象观测为导向的实践技能训练。近年来，高校、天文机构、科学协会以及中小学的天文科普与天文观测活动蓬勃开展，如日月食、火星冲日、夏至立竿无影、流星雨等特殊天象观测活动。广东顺德一中的刘华新老师运用该校的广场常年组织开展各类观测活动，广州荔湾中学的郭平老师、东莞外国语学校的莫小军教师、顺德容山中学的鲁平老师等以本校天文社团为依托，以学校天文特色课程活动为载体，以课题化教学为方法，以天文观测为实验手段进行天文教育，近年来取得了良好的教育成果。广东实验学校和华南师范大学附属中学的天文课外活动大大提高了学生的动手能力和学习兴趣，学生的综合素质与能力得到了显著提高。这些中学天文教师的成长经验就是在天文实操方面长期训练，不断稳固天文知识与教学能力。

8. 开展以问题为导向的专题探究性学习。与传统教师“满堂灌”的教育方式下学生习惯于机械、被动地接受知识不同，学生通过自主探究可获得自身所需的、有用的知识。这些知识能够用于解决社会问题，是未来公民必须具备的素养。在天文教育中，地球与火星的表面环境比较分析、太阳活动与气候变化的相关研究等专题探究都与社会问题息息相关。以解决问题为目标的探究性学习可以通过文献检索、社会实践、角色体验、实地观测等方法开展。如以移居火星为教学实例，让学生扮演星际移民官的角色，考虑如何在火星环境中创造适合人类生存的宜居环境。又如，以探究城市光污染为教学实例，通过实地观测城市与郊区的可视星星数量等活動推测、演示城市光污染的严重程度和范围。在这一过程中，学生开阔了眼界，增长了见识，培养了能力，增强了社会责任感。

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责任编辑 陈 晨