基于核心素养的初中天文教育的实践与探索

张琳 边小妹

几乎伴随着人类文明起源，人们对头顶星空奥秘的好奇与观测已经开始，正是这好奇心，促使着人类几百万年来一直追寻着浩瀚宇宙的奥秘，从而发展出天文学，这是最早形成的自然科学分支。天文学是如此的促进我们的思考与进步，却没有在现在的青少年中进行普及。为在我校进行较为普遍的天文教育，我校在教师培训、课程建设、教学模式等方面进行了探索与研究，基于万维望远镜（WWT）天文教学进行了初步探索。

一、中学天文教学存在的困难与挑战

天文知识是公民科学素养的重要反应，它还有利于培养学生对自然的科学认知和学习的兴趣，有利于学生科学世界观的形成。在中学开展天文教育势在必行。

由于学生在校时间、天象时间、观测设备等因素的限制，使得户外观测活动难以开展，学生很难见到真实的星空，导致学生直接经验很少;缺乏专业的指导教师，教学以讲授为主，缺乏趣味性与互动性;天文相关的教材、多媒体资源内容比较宽泛，不进行整合，不方便在大部分教师中推广。这些困难阻碍了天文教学的发展。

近几年以来，杭州市的一些中小学、青少年活动中心等科普机构，逐渐针对中小学生进行天文教育的推广，但目前仅限于一些天文讲座、天文知识竞赛、路边天文等科普活动。即便现有的天文兴趣班，更多在天文知识的学习上有所侧重，教学模式比较单调，既不能够体现天文观测的特点，也容易让学生失去天文学习兴趣。因此，寻求合适的天文教育模式是目前面临的主要困难。

二、WWT，天文教育新机遇

近几年来，信息技术的突飞猛进的发展，大数据的处理速度越来越快，科学数据共享越来越多，平板电脑、手机等移动终端全面普及，各种虚拟天文软件不断开发出来。这些硬件和软件的发明，为天文教育提供了新机遇。

Worldwide Telescope（简称WWT）是微软公司在发布的一款专业天文软件。它依托强大的数据计算能力，将建造在空间、地面的著名大型望远镜的观测数据集合在一起，通过可视化技术，变成一台功能强大的“虚拟望远镜”，通过它，可以自由穿梭于行星、太阳系、星空。WWT主界面如图所示。

WWT最常见的用途就是用于课堂演示。它还有另一项重要功能，基于PPT的漫游影片制作，只要具有简单的PPT制作基础，就能够领域WWT中提供的真实天文观测数据、丰富的图片、视频资源，制作自己的天文影片，这可以极大激发学生的学习兴趣。

WWT的引入课堂，使天文教学不再完全受制于天文望远镜、气象条件、时间地域等，极大促进了天文教学的进行。

三、融合学科，建设天文教育课程及资源库

在目前天文教育还没有形成教学体系的情况下，只有將天文教学融入考核性的科学主课教学，才能够进行的更加持久。

除望远镜操作、实践观测等观测活动内容之外，初中阶段的天文教学，大多数还是以知识教学的形式开展。因此，开发合适的天文课程、建立内容丰富的天文数据资源，成为天文教学的首要工作。

1、天文教学内容的要求和特点

（1）天文学是观测的科学，研究天体和宇宙的科学。主要分支学科包括：天体测量学、天体力学、天体物理学。它不仅能够激发学生对浩瀚星空的好奇心，也是培养学生思维方法、研究方法、了解科学探究过程，形成科学的世界观的重要途径。

（2）在初级阶段的天文教学中，由于受到初中学生思维能力、数学和物理基础的限制，可将教学目标定位于天文基础知识，如天文学术语、天体演化阶段等。

（3）在WWT与天文课程整合的教学中，虚拟天文台技术不只是简单作为演示工具，而是利用虚拟天文台所提供的信息化的教学环境，让教师的教学方式和学生学习方式的达到优化，从而突破天文教育中的困难。

2、校本天文教学内容的建设

基于对以上天文教育特点、初中学生认知特点、本校教师资源、天文设施设备的考虑，我校在以下方面进行了课程建设探究。

（1）基础天文知识教学

天文知识对大多数学生来说是比较陌生，需要从基本概念开始进行初级阶段的教学。主要内容设计包括：天文学名词、常见天体概况、天文仪器原理与使用等。目前设计内容包括：太阳的基本知识、行星、天文观测器材、天文观测实践等。

（2）信息技术支撑下的天文数据库

在天文教学中，可以充分利用国家天文台、美国宇航局、欧洲南方天文台等全球天文科研机构的资源，将大量的视频、照片、软件等融入到天文教学中，建立了天文资源数据库。另外，除推广使用WWT软件以外，我校还建设高清晰天文影片播放教室等。

（3）航天与天文工程的交叉学科教学

天文学的发展，伴随着天文仪器的发明与建造。为使我校天文教育成为系统性教学内容，我校建设“航空航天动力实验室”，内容涵盖飞行器基础理论、飞行器模型制作、大型天文工程考察等。为天文教学提供全面支撑。

形式多样，助天文教学的实施

（1）依托社团，兴趣参与、成立天文社，进行自主学习。

借助我校丰富的社团建设经验，成立天文社。为学生提供平台，从而提高其自主学习、探究实践的能力等。

（2）开展天文观测，扩大科普范围

通过天文社组织开展天文观测活动。依托本校学生的天文知识的提高，适时开展天文科普进社区等社会性的科普活动。

（3）充分利用社会资源，真实体验天文科研

充分利用国家天文台、地方天文馆的资源，通过参观天文台、专家报告等，体验科学家天文观测、思考、探索的过程，感受天文学发展的艰辛和成就，激发同学们日常的学习动力。

四、天文教学的反思与总结

在我校天文教学的实践过程中，我们在不断提高教师自身的专业能力，积极进行天文教育模式的探索。接下来，仍旧需要进行天文课程的开发与建设，使其能够符合初中学生的认知特点，更多注重学生探究过程的体验，让学生在天文学习中，获得综合能力的提升。

参考文献

[1  管百双，WWT平台下基于核心概念的天文科学活动设计与实践研究，华东师范大学，2016。

[2]  陈任，初中天文拓展型课程中的非观测类教学活动探究，上海师范大学，2017。