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《普通高中地理课程标准(2017年版)》基本理念强调到,我们要创新培育地理学科核心素养的学习方式,根据学生地理学科核心素养形成过程的特点,科学设计教学过程,引导学生通过自主、合作、探究等学习方式,在自然、社会等真实情景中开展丰富多样的地理实践活动;充分利用地理信息技术,营造直观、实时、生动的地理教学环境。[2]由此可见,课标理念、核心素养、科学、实践、技术便是天文学基础课程实施依据的关键词。
1.课标引领
新教材尚未问世,旧选修教材不能满足新课标的要求。因此,天文学基础课程的实施需要巧妙的融合天文学知识与地理课程的相关要素,应严格参照《普通高中地理课程标准(2017年版)》及其解读来分析课程基本内容;《普通高中地理课程标准(2017年版)》作为高中地理教学的纲领性文件,接下来很长一段时间将引导着地理课程改革,天文学基础选修课程的出现是其重要亮点。天文学是与地理学同等级别的自然学科,其知识范围极广,中学教师开设天文选修课程,必须以新课程标准对本部分知识的要求作为纲领。例如,辨认星座,究竟需要辨认哪些星座?掌握到什么程度?需要参照课标及其解读文本要求,对四季星空中北半天球主要星座进行辨认。
2.素养护航
在核心素养的大背景下,是否落实学科核心素养将作为检验课程是否合理的关键。地理学科核心素养的确定充分体现了地理学科独特的育人价值,贯穿于课程实施的全过程,将为天文学基础课程的实施护航。天文学重视对天体系统空间环境的整体认知、相互关系与动态变化研究,综合思维要求颇高;天文学习要求掌握宇宙物质运动发展规律以及宇宙天体对人类的影响,人地协调观得以需求;天文研究对象涉及整个宇宙空间,要按不同的时空尺度对宇宙进行区域位置、空间分布格局等因素的认知;天文学基础课程重视学生对天文观测手段的掌握,地理实践力的内涵必须展现。
3.理论奠基
教育是一个复杂的过程,并不是所有内容都用同一种方法去教和学,天文学基础课程的落实需要扎实的教育基础理论和天文知识理论。教师需要加强教育教学理论知识的学习,发现适合的学习方法,划分出科学的天文知识层次。按照各种学习理论共同的内在特质可分为行为主义、认知主文、人本主义、建构主义等流派[4],各类学习理论适用于不同天文知识的教学,天体系统、宇宙大爆炸、开普勒三大定律等跨学科知识原理是天文学习的必备基础。学习理论基础是思想内核,知识理论基础是基本支撑,它们的落实为教学的推进奠定坚实的基础。
4.实践激趣
地理新课程标准指出,教学活动要让学生能够运用所学知识和地理工具,在室内、野外和社会的真实环境下,通过考察、实验、调查等方式获取地理信息,探索和尝试解决实际问题,具备活动策划、实施等行为能力。当下,学生获得天文知识机会非常少,我国现下天文教育结构导致基础教育很少涉及天文教学。为了满足学生对宇宙的好奇心和学习兴趣,教学过程中需要借助天文兴趣小组、天文社团等开展天文望远镜制作、日月观测、星空观测等实践活动,甚至于中学天文实践活动内容应超出课程标准体系要求。
5.虚拟增实
天文学是一门基础的自然学科,研究对象是地球大气层以外的天体,探索它们的运动和演化的规律,扩展人类对广阔宇宙空间中物质世界的认识,所涉及到的内容时间、空间跨度广,时空关系错综复杂。根据中学天文教学内容特点可知,教学中需要借助一定的媒体与软件,直观、形象地展示与模拟各种天体以及天文现象,实时掌控天文研究机构公开的天文图像、数据资料,让学生获得身临其境的逼真效果,让学生实现体验性学习,增强学生学习的主动性和参与性。天文软件纷繁复杂,可根据需要选择,例如,通过PC端使用的Wordwide Telescope(简称WWT),将空间及地面诸多大型望远镜采集的真实科学数据整合在一起,通过可视化和无缝拼接等技术形成一个“虚拟现实”的全波段数字;借助手机客户端运行的手机APP,星空指南、Solar Walk-三维太阳系模型、星图、太阳测量师等使得天文学基础课程的学习更加容易。
从《普通高中地理课程标准(2017年版)》中天文学基础内容标准出发,结合多年的天文实践经验,按照构建目标、构建内容和构建途径三大版块梳理出天文学基础课程实施依据的参照体系。具体如下:
课标序号 |
构建目标 |
构建内容 |
构建途径 |
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课标引领 |
素养护航 |
理论奠基 |
实践激趣 |
虚拟增实 |
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学习理论 |
知识理论 |
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Ⅱ1.1 |
在星图、天球仪上认识主要星座,辨认四季星空的主要星座,说出一些星座的地理导向意义 |
综合思维、地理实践力、区域认知、人地协调观 |
认知主义、行为主义、建构主义学习理论 |
天球坐标、天体系统、星座划分、天体方位测量、星等与星距等 |
读星图,觅星座恒星;巧用天球仪,模拟天球坐标系统;望璀璨星空,赏大美宇宙;观斗柄指向,析四季轮回 |
借助星图手机APP查看实时星图,虚实结合,模拟天球坐标,辨认四季星空 |
Ⅱ1.2 |
了解现代天文学工具 |
地理实践力、综合思维、人地协调观 |
认知主义 、行为主义学习理论 |
天文望远镜折射、反射、射电原理 |
自制天文望远镜;组装天文望远镜;研学贵州平塘,探秘FAST射电天文望远镜 |
用APP“畅游天文馆”,进入巨眼观天展项,了解望远镜基本原理 |
Ⅱ1.3 |
简述太阳系的发现和起源 |
综合思维、人地协调观 |
认知主义学习理论、多元智能理论 |
太阳系起源学说、天体运行论 |
查阅资料,分类整理太阳系起源学说 |
借助WWT模拟演示太阳系的形成过程 |
Ⅱ1.4 |
运用太阳系模式图和其他资料,描述太阳系的结构和八大行星运动特征 |
区域认知、地理实践力、综合思维 |
建构主义、认知主义学习理论、多元智能理论 |
开普勒三大定律、万有引力定律、天体的视运动等 |
绘制太阳系模式图;运用天文望远镜观察太阳活动及水星、金星、火星、木星、土星等行星 |
用星图手机APP查找“太阳系”,开启探索功能;借助Solar Walk 漫游模拟太阳系 |
Ⅱ1.5 |
运用图表、软件等资料,简述地月系的组成及其运动特征 |
区域认知、地理实践力、综合思维 |
建构主义、认知主义学习理论、多元智能理论 |
地心引力、月球运动特征 |
运用三球仪,模拟演示地月系运动;绘制月球表面图,认识月表地貌 |
Flash视频演示地月系运动;Solar Walk 模拟地月系及月球表面 |
Ⅱ1.6 |
观察并描述月相、月食、日食、潮汐等现象,并运用图表等资料解释其成因 |
综合思维、地理实践力、人地协调观 |
认知主义、行为主义、建构主义学习理论 |
月相、日月食、潮汐成因,月相、月食、日食、潮汐观察方法 |
观测月相,分析月相变化规律;利用塑料泡沫球,实物模拟月相;观看视频资料,了解日月食、潮汐;日、月食天象观测 |
用WWT漫游虚拟模型演示月相成因以及日月食的产生过程 |
Ⅱ1.7 |
绘制太阳大气圈层结构图,说明太阳活动及其对地球万物的影响 |
人地协调观、综合思维、 |
建构主义、行为主义学习理论、多元智能理论 |
太阳大气圈层结构、太阳活动原理 |
绘制太阳大气层的圈层结构图;利用天文望远镜观察太阳黑子 |
用Solar Walk观看太阳系三维模型,探究太阳大气层结构 |
Ⅱ1.8 |
运用图表等资料,描述恒星概况,说明其演化过程 |
综合思维、人地协调观 |
认知主义学习理论 |
恒星演化过程,超新星、变星、主序星、白矮星等 |
查阅资料,绘制赫罗图,探究恒星演化的主要阶段 |
借助WWT漫游模拟演示恒星演化过程 |
Ⅱ1.9 |
观察并运用图表等资料,描述银河系的外貌和结构,说明其演化过程 |
区域认知、综合思维、地理实践力 |
行为主义、认知主义、建构主义学习理论、多元智能理论 |
星云、星系等概念;星系演化过程;银河系结构 |
观测夏季银河并拍照记录;绘制银河系结构示意图;借助天文望远镜观看仙女座星云全貌 |
利用WWT开启漫游银河系之旅,观看三维仙女座星云 |
Ⅱ1.10 |
说明“宇宙大爆炸”假说的主要观点,描述宇宙的基本组分 |
综合思维、区域认知 |
认知主义、建构主义学习理论、多元智能理论 |
爱因斯坦广义相对论、“宇宙大爆炸”假说、红移效应、宇宙膨胀等 |
实验模拟宇宙均匀膨胀及膨胀导致的星系光谱红移;查阅相关资料,收集“宇宙大爆炸”假说主要观点 |
进入手机APP“畅游天文馆”,了解宇宙起源概况;视频模拟演示宇宙“大爆炸” |
天文学基础课程的实施是一项系统的复杂工程,需要教师根据自身实际情况,有针对性的设计落实。对天文学基础课程的具体实施策略的探究,还需要不断的细化和落实。
(摘取论文部分内容分享,不当之处,敬请指正!)
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