义务教育阶段天文教育的现状及其建议

许祺 田海俊 刘高潮 崔盛 李珊珊 蒋葵林 高晓红 付净 赵园

摘 要：天文教育是全面提升学生科学素养不可或缺的内容。为准确厘清我国义务教育阶段的天文教育现状，针对性地设计了调查问卷并在全国范围内展开调查。调查发现：学生获取天文知识方式单一，天文基础设施缺乏，教育资源地区间发展不平衡，半数以上的学生天文知识储备尚未达到《中国公民科学素质基准》；多数学生拥有浓厚的天文兴趣和求知欲，重视天文学习。鉴于此，我们呼吁各级教育及相关部门对天文教育予以关注，要高度重视青少年天文知识匮乏等问题，加强宏观引导，适当增加义务教育阶段天文知识占比，提高教师自身天文科学素养，遵循青少年的认知发展能力，丰富天文教育手段，从而有效提高义务教育阶段天文教育发展水平。

关键词：义务教育阶段；天文教育；现状调查；兴趣程度；天文知识

中图分类号：P1-4;G4 文献标志码：A文章编号：1673-5072（2024）02-0224-07

天文学是一门研究天体和宇宙的科学，它对人类认识宇宙及推动科学技术的发展有重要意义。在古代，祖先通过探索星空变化规律确定四季，编制历法，发展农业生产，还建造了很多天文仪器如简仪、圭表等。近年来我国航天事业发展迅猛，实施了嫦娥工程，建造了500米口径球面射电望远镜等“国家重器”［1］。时代发展对高素质人才的需求量明显上升，与之同步的天文教育必不可少。

义务教育阶段的天文教育主要作用是启蒙和普及。通过天文教育传播天文科学知识、科学思想和科学理念，不仅可以提高学生的科学素养，拓宽知识面，还能使学生在不断质疑、不断探索的过程中，培养自己的探索精神和科学思维方法，并且树立正确的宇宙观和世界观，以科学的视角认识世界。

目前国内整体天文教育工作有所欠缺。首先，没有统一或针对学段的教学内容。作为六大自然学科之一的天文学，是唯一没有被独立列于中小学课程体系中的学科，天文知识呈碎片化分布于物理、地理等学科中。我国现阶段出版的天文学教材（如《天文学新概论》《普通天文学》等）和正式发行的优秀天文科普刊物（如《天文爱好者》《中国国家天文》等），难以满足不同年龄段学生的系统性天文知识教育。其次，天文基础设施不充足。天文馆和科技馆在我国现阶段青少年天文知识普及教育中发挥着重要作用。据统计，2020年全国有573个科技馆和952个科学技术类博物馆［2］，但只有部分场馆设置有天文元素，长期稳定开放的天文专门科普场馆只有北京天文馆。2021年7月上海天文馆正式开馆，一定程度上弥补了全国在天文科普场馆上的不足。近年来在素质教育的推动下，许多中小学开设了天文校本课程，组织了天文社团或兴趣小组等形式的天文教育活动［3］；一些省市自治區的中小学也已有高级天象厅、数字化天文教室，但由于经济发展不平衡，先进、丰富的资源主要集中在一线或省会城市。最后在专业人才方面，长期以来全国仅有南京大学、北京大学、北京师范大学和中国科技大学4所高校开设天文系。虽这些年情况有所好转，如厦门大学于2012年复办天文系，西华师范大学于2016年成立天文系，清华大学于2019年成立天文系，但培养出的天文专业人才数量依然严重不足。

与此对比，大多数发达国家把天文教育作为国民义务教育的重要组成部分［4］。以美国为例，早在1985年美国科学促进协会就启动了一项面向21世纪、致力于科学知识普及的中小学课程改革工程——“2061计划”，计划旨在通过对幼儿园到高中阶段的科学、数学和技术的教育改革，使美国儿童适应2061年彗星再次临近地球时科学技术和社会生活的发展变化。美国的中小学生从孩童时代开始就在浓厚的天文素养氛围下成长。调查发现，超过半数的美国家庭拥有天文望远镜，很多新发现的天体以美国人（包括很多青少年）的名字命名［5］。科学教育研究一直是美国基础教育研究的热点。1996年美国颁布了首部《国家科学课程标准》，2011年进行补充和完善，2013年又发布了《新一代科学教育标准》（Next Generation Science Standard，简称NGSS），其核心主题之一是地球与空间科学，富含有关天文教育的内容，设定了从幼儿园到高中结束时学生需要掌握的天文知识的水平标准。另外，美国天文教育形式多样，公众参与度髙。从事天文相关研究的高等院校及天文台的科学家和教育工作者积极参与天文教育，共同研发教育资源，建立教育项目，有的应用于中小学天文教育，有的提供给公众进行自主探索［6］。美国也有许多天文网站如NASA，Sky&Telescope等［7］，人们能够使用这些网站获取最新天文消息。

总体来说，我国天文教育任重而道远，了解天文教育现状是做好天文教育工作的前提。为此笔者有针对性地设计调查问卷，希望通过量化统计分析，发现我国义务教育阶段天文教育存在的问题并总结规律。以此为据，一方面针对问题提出有效的建议和切实可行的措施，另一方面利用规律指导未来天文教育，增强学生“仰望星空”的意识。

1 研究数据与方法

1.1 问卷与样本情况

对全国范围内义务教育阶段的学生实施自编问卷调查，以了解学生对天文知识、天文观测的兴趣程度，对天文教育必要性的认识，获取天文知识的方式和掌握程度，从而获得我国义务教育阶段天文教育的现状。

按照国家统计局2008年制定的《统计上划分城乡的规定》［8］划分调查对象位置，其中一线与省会城市2 580人、非省会城区5 516人、镇区4 511人和乡村1 523人，各地样本数量足够，均具有一定的代表性。性别分布：男生50.88%，女生49.12%。年级分布：一至三年级16.77%，四至六年级25.22%，七年级18.74%，八年级23.28%，九年级15.98%。

1.2 数据的收集与整理

本研究采取线上调查，在没有做其他预筛选或限制条件下收集14 130份问卷，有效率100%。对收回问卷进行信效度检验：α＝0.842>0.7，KMO=0.868，问卷可靠且有效。将问卷相关数据按照李克特量表计分法进行整理，通过SPSS统计分析软件对数据进行描述性统计。

2 调查结果与分析

2.1 学生对天文学习兴趣浓厚

学习天文包括学习天文常识和观测基础知识。调查显示，认为学习天文“非常重要”的学生占30.45%，“重要”的占49.89%，两者合计为80.34%，说明多数学生自身重视天文知识的学习；对天文知识“非常感兴趣”和“感兴趣”的学生共计61.70%（图1），对天文观测“非常感兴趣”和“感兴趣”的学生共计73.00%（图2），说明学生天文兴趣浓厚。在学生感兴趣的天文内容方面（表1），“星座”“天文常识”和“神话故事”位居前三。另外，学生对天文专家到校讲授天文知识充满期待。82.06%的学生希望学校增设天文课外课程（或小组活动），71.40%的学生想参加假期的天文研学活动，63.76%的学生表示“自己想了解天文奥赛，但没有渠道了解”。这些数据展示了学生在学习天文知识上的积极性。

2.2 学生获取天文知识的方式单一

在“参加过哪些天文活动”问题上（表2），次数较多的活动是夜间观星（24.45%）和参观天文科普场馆（20.82%），其余的活动占比均不超过10%，可见天文活动单一且方式陈旧；“从未参加过天文活动”的学生高达53.37%，说明天文教育普及程度低。“阅读课外书籍”“参观科技馆、天文馆等”“观看影视作品”是学生期望学习天文的排名前三的方式（表3）。“天文望远镜的操作使用”“天文常识”和“特殊天象的观测”是学生较希望学习的内容（表4）。

2.3 天文设施缺乏且教育资源分布不均

对学校资源进行调查，發现仅有13.71%的学校有天文小组或社团，17.40%的学校组织过天文科普讲座，11.41%的学校有天文望远镜。由此可见，我国对中小学投入的天文教育资源较少，基础建设薄弱。

对比发现（图3），经济条件越好的地区，学校越重视组织天文社团或小组、开办天文讲座。在天文望远镜配备上，一线与省会城市的配备率高于其他地区。望远镜是天文学习的关键硬件之一，此类资源较少，一定程度上意味着青少年缺少直接参与天文活动、接受天文教育的机会。由于望远镜的购买和使用需要较多资金和师资投入，此类教育资源也因此向拥有更多资金实力和师资力量的一线与省会城市倾斜。虽然样本不能反映绝对真实情况，但此结果一定程度上符合大众主观认知。

2.4 学生天文知识的储备低于《中国公民科学素质基准》

《中国公民科学素质基准》（简称“基准”）中第十三则要求中国公民掌握基本的天文知识。从简单到困难，从常识到热点话题，共设置10题（图4和图5）。基准要求公民知道地球是太阳系中的一颗行星，太阳系是银河系内的一颗恒星［9］。因此设置题目“太阳系有多少颗大行星？”，超过51.62%的学生选择错误答案，并不了解太阳系的基本构成。再要求公民知道地球自转形成昼夜交替、地球公转形成四季更迭，所以询问学生“与中国传统的24节气关系最大的是？”，有一半以上（51.51%）的学生不知道四季更替主要与地球公转有关。对于热点话题“2020年我国发射前往火星的探测器是？”及“中国‘天眼（FAST）的口径是多少？”，分别有58.77%和60.65%的学生选择了错误答案。可见义务教育阶段的学生的天文知识储备没有达到“基准”要求。

比较不同年级的正确率，一至三年级的正确率最低，考虑是一至三年级的学生年龄小，认知能力有限的原因。客观比较初中阶段，70%的题目是七年级的正确率最高。在“光年是天文学中的 （单位）”和“与中国传统的24节气关系最大的是？”这类涉及专业知识的题目上，七年级到九年级正确率提高。值得注意的是，“太阳大气由内向外的顺序为？”是八年级地理教科书中的知识，但八年级和九年级学生的正确率相对七年级来说并没有明显提高。

3 提高义务教育阶段天文教育发展水平的建议

根据调查发现的现象和问题，为显著提升青少年天文知识储备，有效促进我国义务教育阶段天文教育发展水平，提出以下建议。

3.1 适当增加义务教育阶段天文知识点

教育部门要在政策上重视天文教育，深化课程改革。建议逐步将天文教育纳入中小学教学大纲、列为选修课程；可以在制定全国课程大纲时，在小学科学课、中学物理和地理课中适当增加天文知识点，并融合历史、人文和科技，利用多元化的天文教学，提升学生的天文知识储备量。例如物理课中融入宇宙的起源与演化、探测器、人造卫星等知识；将诗词中的天文学、中国古代星官、天文重大发现融合在人文历史课中；在地理课上拓展天象、节气和国家空间科学发展动态包括嫦娥计划、天宫计划等。

3.2 有效提高教师天文科学素养

首先，增强天文教育专业人才的储备。教育部门可以引进一批具有一定天文知识和操作技能的教师，由这些教师带队，在学校成立天文社团或兴趣小组，吸引更多的学生参与到天文活动中［10］；各级教育局、科技局等相关部门可以通过组织科普比赛或设置一些基金项目，激励有能力、有兴趣的天文专业人才组建天文教育团队，共同致力于天文课程大纲的制定、课件的研发、天文科普作品的创作等。

其次，进一步提升学校教师的天文知识素养。将“国培计划”“省培计划”与“中小学教师素质能力提升工程”有机结合、一体实施，通过网络教研平台等为教师提供专业发展的指导和互助［11］。不同省份或地区的天文学会还可以定期开展“天文师资培训”，各学校可派具有物理、地理或科学背景的教师参加培训，为中小学天文教育提供强有力的保障。

3.3 遵循青少年认知发展规律

小学阶段的孩子们好奇、好动，好奇心是培养他们学习兴趣的最大突破口。建议选择简单直观的天文内容，采取一些寓教于乐的方式。例如，开展当小老师的活动，让学生把学到的天文知识以“过家家”的方式“教”给父母。另外小学生直观思维能力较强，因此在教学中可以让学生多参与有直观教具且具有探索性的教学活动。

初中阶段的学生抽象思维快速发展，表现出对学科的兴趣差异，对天文感兴趣的方面有所变化。调查发现，随着年龄增长，学生对地外生命、天文观测、天文摄影、深空奥秘等方面的兴趣逐渐上升。教师此时需要增加天文学习的难度，偏重动手操作望远镜和户外实测内容，将课堂交给学生。另外，初中生能从网络媒介上获取天文知识，但难以辨别真伪，教师要重视逻辑思维的开发，教会他们严谨论证。例如学习“星座”时，学生对星座的了解停留在与性格、命运相关的占卜上，天文教育则需要破除这种宿命论观点，把天文知识多方位、多角度地传播出去，使人们相信科学，破除迷信，树立正确的宇宙观［12］。对于课业负担较重、少有时间进行天文探索的学生，需要教师将天文知识融入平时课堂［13］。

总之，了解不同阶段的学生在认知发展方面的特点，有助于在天文教育中做到有的放矢。

3.4 不断丰富天文教育资源和手段

首先，要充分利用已有天文设施和教育资源。调查发现，一线与省会城市天文资源和基础设施相对较多，建议增加学生参观技馆、天象馆等设施的机会，多开展天文科普讲座、展览、竞赛等活动，使学生可以充分利用现有天文科普基地的资源。针对中小城区、镇区、乡村设施不足的情况，可以通过网络“名师课堂”，输送优质教育资源到学校；也可以引进科普大篷车、天文培训机构，加强科普建设。在此基础上，教师合理利用网络技术，缩小资源差异。例如借助万维望远镜（WWT）的天文观测数据，结合Kinect技术，给学生展示一个全景式宇宙，在一定程度上弥补无法采购和使用天文望远镜的缺陷。

其次，要不断优化天文资源配置。建议有条件的学校配备专业的天文望远镜，组织学生使用天文望远镜进行观测，尽量满足每一位学生探索星空奥秘的愿望。在光污染弱，观测条件好的镇区、乡村，学校也可与投资商共同建造和使用可持续发展的天文观测基地。全球约83%的人口生活在光污染的天空下，因此以减轻光污染、保存与保护黑暗夜空为理念的暗夜保护运动，如暗夜保护区、暗夜公园等天文旅游产品逐渐受宠［14］。学校与投资商成立天文旅游伙伴关系，共同承办研学活动，学生就可以通过研学基地参加丰富的天文活动。

致谢 在调查问卷发放过程中，湖北省教育局及各学校老师给予了帮助，在此一并致谢！

参考文献：

［1］ 魯云，陈道华，曹隆坤.中学天文教育常见问题及对策［J］.中学地理教学参考，2019（15）：37-39.

［2］ 刘垠.27.36亿人次参与 我国线下线上科普活动增长138%［N］.科技日报，2021-11-24（1）.

［3］ 陈燕飞，谢献春.基于STS的教师天文教育能力发展的途径探索［J］.新课程研究（上旬刊），2019（1）：108-111.

［4］ 盖宁，唐延柯.天文学教育在地方高校的探索与实践［J］.德州学院学报，2019，35（2）：1-4.

［5］ 张晋，李圣军.美国和中国天文学教育比较研究［J］.广西师范学院学报（自然科学版），2012，29（2）：115-117.

［6］ 王琴.基于WWT平台的天文教学模式研究［D］.武汉：华中师范大学，2016.

［7］ 王琴.10个值得关注的国外天文网页［J］.太空探索，2014（8）：43-45.

［8］ 国家统计局.统计上划分城乡的规定［EB/OL］.（2008-07-12）［2022-09-22］.http：//www.stats.gov.cn/xxgk/tjbz/gjtjbz/201310/t20131031_1758903.html.

［9］ 科技部 中宣部关于印发《中国公民科学素质基准》的通知［EB/OL］.（2016-04-18）［2022-09-22］.http：//www.gov.cn/gongbao/content/2016/content_5103155.htm.

［10］刘菁.浅析我国青少年天文科普活动的现状与发展对策［J］.科协论坛，2012（6）：41-44.

［11］曾天山，祝新宇，万歆.义务教育学校信息化建设成效分析：基于全国31省2000余所学校的调查［J］.教育研究，2018，39（4）：23-31.

［12］吴光节.天文普及教育中几个值得探讨的问题［C］//中国天文学会，福建省天文学会，福建省科协.第六届海峡两岸天文推广教育研讨会论文集，福州，2004：78-80.

［13］李新翠.何以促进中小学教师专业合作：基于近万名中小学教师的经验证据［J］.教育研究，2020，41（7）：143-153.

［14］张芸祯，李力.暗夜星空旅游研究进展：基于2001—2021年英文文献的综述［J］.中国生态旅游，2022，12（1）：65-83.

Current Situation and Suggestionsfor Astronomy Education in the Stage of Compulsory Education

Abstract：Astronomy education is an indispensable part of improving students scientific literacy.In this paper，a questionnaire is specifically designed and a nationwide investigation is launched to clarify the status quo of astronomy education in the stage of compulsory education.The investigation finds that students have a single way of obtaining astronomy knowledge；there is a lack of astronomical infrastructure；the development of educational resources among regions is unbalanced，and the fact that more than half of students astronomy knowledge reserve has not yet reached “The Standard of Chinese Citizens Scientific Quality”，and most students have a strong interest in astronomy and thirst for knowledge，and attach great importance to astronomy learning.In view of this，we call on education at all levels and relevant departments to put a high value on astronomy education，pay attention to the lack of astronomy knowledge among adolescents，and lay emphasis on strengthening the macro-guidance，appropriately increasing the proportion of astronomy knowledge in compulsory education，improving teachers personal astronomy literacy，adhering to the cognitive development ability of adolescents，and enriching the means of astronomy education so as to effectively improve the development level of astronomy education in the stage of compulsory education.

Keywords：compulsory education stage;astronomy education；status survey；degree of interest;astronomy knowledge