“蘇頌的超級(jí)天文臺(tái)”科學(xué)史教育活動(dòng)

周文婷

“科技館活動(dòng)進(jìn)校園”項(xiàng)目案例

“吾愛(ài)吾師”是廈門(mén)科技館以亞里士多德的“我愛(ài)我?guī)?，我更?ài)真理”為立意開(kāi)發(fā)的趣味工作坊系列，該系列選取12位古今中外各科學(xué)領(lǐng)域有杰出代表的科學(xué)家，嘗試將HPS（科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)社會(huì)學(xué)）的教學(xué)模式和科技場(chǎng)館的展區(qū)展品相結(jié)合，進(jìn)行活動(dòng)課程的開(kāi)發(fā)。“蘇頌的超級(jí)天文臺(tái)”是工作坊針對(duì)“2019國(guó)際天文年”，面向小學(xué)高年級(jí)段學(xué)生開(kāi)發(fā)的主題科學(xué)活動(dòng)?；顒?dòng)以宋朝時(shí)期廈門(mén)籍天文學(xué)家蘇頌修建水運(yùn)儀象臺(tái)的巨大貢獻(xiàn)為切入點(diǎn)，以“重走蘇頌故里，講述當(dāng)代科學(xué)”的主脈絡(luò)，通過(guò)實(shí)地考察、與學(xué)者對(duì)話、展館參觀、實(shí)踐探究等活動(dòng)，完成對(duì)4大科學(xué)領(lǐng)域“地球科學(xué)”板塊的初步認(rèn)識(shí)，同時(shí)重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和愛(ài)國(guó)主義精神。本文以該項(xiàng)目為例，介紹活動(dòng)開(kāi)展過(guò)程中如何融入HPS的教學(xué)模式。

活動(dòng)定位

與工作坊定位契合

2019年是國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)成立100周年，百年間人類(lèi)將望遠(yuǎn)鏡發(fā)射到太空，第1次登上月球，見(jiàn)證了引力波的探測(cè)，看到了黑洞照片……為了更深入地讓學(xué)生了解天文科學(xué)史的發(fā)展歷程，開(kāi)展“蘇頌的超級(jí)天文臺(tái)”主題活動(dòng)，主題符合科技館的科普定位和工作坊的教學(xué)定位，具有一定的科學(xué)教育意義。

受眾契合

活動(dòng)面向10?12歲目標(biāo)群體，該年齡段初步形成科學(xué)觀，具有一定的動(dòng)手實(shí)踐能力。活動(dòng)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作和發(fā)現(xiàn)、質(zhì)疑、實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證的科學(xué)態(tài)度、科學(xué)思想和科學(xué)精神。

活動(dòng)目標(biāo)

科學(xué)知識(shí)

了解蘇頌生平，觀察水運(yùn)儀象臺(tái)的建筑結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)理解樞輪擒縱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其在水鐘里的應(yīng)用，了解最古老的天文觀測(cè)臺(tái)在天文科學(xué)發(fā)展中的地位;初步完成利用工具觀測(cè)天體的技能，理解課標(biāo)中“在太陽(yáng)系，地球、月球與其他星球按照一定規(guī)律運(yùn)動(dòng)”的概念。

科學(xué)探究

了解并模擬科學(xué)家的探究過(guò)程，親身參與“觀察—假設(shè)—收集—實(shí)驗(yàn)—對(duì)比—記錄—結(jié)論—交流”等環(huán)節(jié);通過(guò)對(duì)比觀察和動(dòng)手實(shí)驗(yàn)探究恒星與行星的功能，并嘗試制作行星模型。

科學(xué)態(tài)度

激發(fā)對(duì)自然的好奇心，培養(yǎng)觀察、記錄、建模等技能;嘗試運(yùn)用不同方式實(shí)踐論證，學(xué)習(xí)科學(xué)家堅(jiān)韌不拔的意志;尊重客觀事實(shí)，明白實(shí)驗(yàn)成果來(lái)之不易。

科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境

通過(guò)運(yùn)用現(xiàn)代天文設(shè)備觀測(cè)天體，理解“應(yīng)用科學(xué)原理設(shè)計(jì)制造物品，解決技術(shù)應(yīng)用的難題”;明白“天文科學(xué)史的發(fā)展?jié)M足了社會(huì)發(fā)展的需求，創(chuàng)新是社會(huì)靈魂”的道理。

活動(dòng)內(nèi)容

本活動(dòng)涵蓋理解古代天文歷程、現(xiàn)代天文主題講座、路邊天文觀測(cè)，以及天文科學(xué)課（結(jié)合場(chǎng)館展品）4部分。根據(jù)《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中提出的要求，整個(gè)活動(dòng)項(xiàng)目注重培養(yǎng)學(xué)生“尊重事實(shí)，樂(lè)于探究”的科學(xué)態(tài)度，活動(dòng)過(guò)程注重利用問(wèn)題進(jìn)行引導(dǎo)，重視對(duì)真實(shí)世界的觀察，通過(guò)實(shí)踐展開(kāi)論證。同時(shí)，利用HPS解決科學(xué)活動(dòng)體量過(guò)于單薄的問(wèn)題，豐富學(xué)生的精神內(nèi)涵，促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)的深層理解，更好地理解科學(xué)本質(zhì)。

重走蘇頌故里——探訪同安蘇頌園

帶領(lǐng)學(xué)生到同安蘇頌園參觀，通過(guò)進(jìn)入完全一比一復(fù)原的水運(yùn)儀象臺(tái)，實(shí)現(xiàn)同古人同步的觀測(cè)活動(dòng)，使學(xué)生進(jìn)一步了解水運(yùn)儀象臺(tái)的結(jié)構(gòu)和功能，理解蘇頌的貢獻(xiàn)為何被稱(chēng)為“歐洲天文的鼻祖”。通過(guò)講解員的細(xì)分講解，學(xué)生能夠理解渾儀和渾象的區(qū)別和功能。學(xué)生通過(guò)參觀蘇頌紀(jì)念館，了解蘇頌生平和水運(yùn)儀象臺(tái)的建造歷程。

教學(xué)分析：科學(xué)史的核心是科學(xué)實(shí)驗(yàn)的層進(jìn)關(guān)系，以及對(duì)學(xué)科有巨大貢獻(xiàn)的發(fā)現(xiàn)者的介紹，而科學(xué)的發(fā)展和技術(shù)的實(shí)質(zhì)是問(wèn)題探究的傳承關(guān)系，科學(xué)史在很大程度上對(duì)世界歷史的進(jìn)程起到了推動(dòng)作用。

專(zhuān)家主題講座

在了解古代天文學(xué)之后，通過(guò)邀請(qǐng)?zhí)煳膶W(xué)家與學(xué)生近距離探討相關(guān)天文現(xiàn)象和知識(shí)，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)一步了解百年間現(xiàn)代天文學(xué)的發(fā)展。同時(shí)，針對(duì)不同年齡層選取“漫談天文”“天文攝影”“邁向太空”和“走近黑洞”4個(gè)主題，結(jié)合天文熱點(diǎn)現(xiàn)象開(kāi)展科學(xué)知識(shí)普及，向?qū)W生解密天文知識(shí)。教學(xué)分析：科學(xué)活動(dòng)不僅要學(xué)生了解科學(xué)的基本知識(shí)，更重要的是要理解科學(xué)知識(shí)的社會(huì)價(jià)值。活動(dòng)設(shè)計(jì)中強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生理解科學(xué)改變世界，以及科學(xué)技術(shù)對(duì)社會(huì)的作用，通過(guò)專(zhuān)家分享親身事例，讓學(xué)生重點(diǎn)理解社會(huì)對(duì)科學(xué)的影響。?“宇宙空間站”小課堂活動(dòng)

通過(guò)前2個(gè)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，激發(fā)了學(xué)生的崇拜心理和學(xué)習(xí)精神。在這個(gè)環(huán)節(jié)中，通過(guò)進(jìn)入展廳觀測(cè)水鐘，參觀隕石展示和天文展品，激發(fā)學(xué)生的好奇心和“模擬”天文觀測(cè)行為，幫助他們更好地理解天體的概念、星座的形成、太陽(yáng)系的結(jié)構(gòu)等知識(shí)點(diǎn)，并由此引入不同星座和各種天體的命名。學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)使用星座活動(dòng)圖，模擬太陽(yáng)系行星距離，制作太陽(yáng)系模型等活動(dòng)，對(duì)天體形態(tài)及太陽(yáng)系結(jié)構(gòu)有了更加深刻的了解和記憶。通過(guò)講解使學(xué)生了解到，現(xiàn)在的研究成果是以大量的觀測(cè)和記錄為基礎(chǔ)的，從而激發(fā)學(xué)生的探究興趣。

教學(xué)分析：這個(gè)環(huán)節(jié)活動(dòng)是由原有的科學(xué)課中迭代而來(lái)，原來(lái)的課程設(shè)計(jì)在動(dòng)手的過(guò)程中學(xué)生是依照模板完成行星的制作，對(duì)整體的天體認(rèn)知和概念理解有所缺失，缺乏知識(shí)的整合，忽略了基于真實(shí)情景的探究。在本環(huán)節(jié)中，我們提出了更高的要求，利用前期活動(dòng)的融入，讓學(xué)生一步步觀察思考，通過(guò)其他學(xué)科的應(yīng)用能力和審美能力理解知識(shí)點(diǎn)。

天文觀測(cè)活動(dòng)

組織學(xué)生白天觀測(cè)太陽(yáng)黑子、日珥，夜晚前往同安軍營(yíng)村觀測(cè)月球、土星和木星，并記錄星座。教學(xué)分析：通過(guò)真實(shí)的基于天文望遠(yuǎn)鏡的實(shí)物體驗(yàn)，幫助學(xué)生理解“科學(xué)發(fā)展規(guī)律是基于觀察質(zhì)疑實(shí)踐的過(guò)程，科學(xué)技術(shù)的研究應(yīng)用需要遵循自然規(guī)律”的概念。

總結(jié)與思考

將HPS教育融入科技館的科學(xué)課程開(kāi)發(fā)中未嘗不是一種可行的嘗試。通過(guò)課程活動(dòng)的實(shí)際操作，并結(jié)合對(duì)參與學(xué)校師生的調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)了2個(gè)在HPS教育中迫切需要解決的問(wèn)題。

圍繞HPS教育的教學(xué)目標(biāo)有待調(diào)整

基于HPS教育的科學(xué)課程更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度，通過(guò)融入人文社科的內(nèi)容能夠使得單一的科學(xué)知識(shí)躍然紙上，變得更加立體飽滿。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生的主觀能動(dòng)性更加充足，進(jìn)而達(dá)到學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)、進(jìn)行科學(xué)探究等教學(xué)目標(biāo)。

科技館輔導(dǎo)員的知識(shí)儲(chǔ)備有待提升

高水平的科技輔導(dǎo)員隊(duì)伍是普及科學(xué)教育、提高科學(xué)教育水平的前提，如何將科技館的展覽和展品中蘊(yùn)含的科學(xué)史學(xué)、哲學(xué)等相關(guān)內(nèi)容作為科技輔導(dǎo)員的日常科學(xué)知識(shí)儲(chǔ)備，是一項(xiàng)艱巨的工作和挑戰(zhàn)。