高中天文教育4.0的研究

黃建偉

廣東實(shí)驗(yàn)中學(xué)開展天文觀測(cè)活動(dòng)的歷史由來(lái)已久。1987年，學(xué)校組織師生觀測(cè)日食。隨后，學(xué)校建立了天文臺(tái)、天象館、“銅壺滴漏”觀測(cè)點(diǎn)和天文探究室，天文教育活動(dòng)發(fā)展迅速。

一、高中天文教育的實(shí)施路徑

1. 組成學(xué)習(xí)共同體。學(xué)校成立天文興趣小組的目的在于培養(yǎng)學(xué)生探索天文的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的天文素養(yǎng)。天文社在天文興趣小組的基礎(chǔ)上發(fā)展壯大，并規(guī)范活動(dòng)的形式，社內(nèi)成員組成學(xué)習(xí)共同體。

2. 天文觀測(cè)。天文觀察活動(dòng)內(nèi)容有：天文器材使用培訓(xùn)、月相觀測(cè)、觀星座、看流星?；顒?dòng)的形式有“馬路天文”、野外觀星、夏令營(yíng)、冬令營(yíng)等。

3. 學(xué)長(zhǎng)引路。高年級(jí)學(xué)生帶低年級(jí)學(xué)生開展天文活動(dòng)。已畢業(yè)的學(xué)長(zhǎng)經(jīng)常回天文社給社團(tuán)成員講課。

4. 自主學(xué)習(xí)。天文社團(tuán)的活動(dòng)主要是培養(yǎng)學(xué)生的興趣，學(xué)生想更深入地了解天文知識(shí)，主要是靠自主學(xué)習(xí)。

5. 專家引領(lǐng)。學(xué)校經(jīng)常請(qǐng)?zhí)煳姆矫娴膶＜业叫Ｗ鰧ｎ}講座，如北京大學(xué)天文系陳建生院士、南京大學(xué)天文系李志遠(yuǎn)教授、“天問一號(hào)”任務(wù)測(cè)控系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師李海濤、北京大學(xué)天文系主任吳學(xué)兵教授，等等。

6. 網(wǎng)絡(luò)課程。2013年，天文社開始引入網(wǎng)絡(luò)課程進(jìn)行教學(xué)，由天文社社長(zhǎng)負(fù)責(zé)，邀請(qǐng)學(xué)長(zhǎng)，確定講課的內(nèi)容、時(shí)間、地點(diǎn)，組織天文社的學(xué)生上課。

7. 個(gè)別輔導(dǎo)。輔導(dǎo)的形式有兩種，一種是面對(duì)面輔導(dǎo)，由老師或水平較高的同學(xué)輔導(dǎo);一種是通過網(wǎng)絡(luò)輔導(dǎo)，特別是微信。

8. 天文競(jìng)賽。通過組織學(xué)生參加相關(guān)的天文知識(shí)競(jìng)賽，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和專業(yè)水平。

二、高中天文教育的課程和特點(diǎn)

我校天文社師生在開展天文教育的過程中，構(gòu)建了“四階四性”的天文課程。

1. 四階課程

第一階，基礎(chǔ)性課程：天文學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、地理學(xué)科知識(shí)的滲透。

第二階，實(shí)踐性課程：天文觀測(cè)、戶外觀星實(shí)踐（2016年起改名為天文研學(xué)）。

第三階，創(chuàng)新性課程：含天文競(jìng)賽進(jìn)階。

第四階，自主合作課程：含天文競(jìng)賽高階課程、天文社活動(dòng)、校友講座和網(wǎng)絡(luò)研討、個(gè)性發(fā)展課程等五種形式。

2. 四性課程

四性是指課程研發(fā)的開放性、課程實(shí)施的實(shí)踐性、課程評(píng)價(jià)的過程性、課程資源的多元性。

“四階四性”課程是教師搭臺(tái)、組成學(xué)習(xí)共同體、學(xué)生自主學(xué)習(xí)、同伴互助、學(xué)長(zhǎng)引路、專家指點(diǎn)、體現(xiàn)個(gè)性化需求的課程，課程可示范、推廣、復(fù)制。

“四階四性”課程在實(shí)施過程中，體現(xiàn)出全球公民技能、創(chuàng)新和創(chuàng)造力培養(yǎng)、技術(shù)技能培養(yǎng)、人際交往技能、個(gè)性化和自主學(xué)習(xí)、包容性學(xué)習(xí)、基于問題與合作的學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)和學(xué)生自我驅(qū)動(dòng)八個(gè)特征。

三、高中天文教育4.0的提出

自從2013年德國(guó)提出“工業(yè)4.0”概念，即以人工智能、機(jī)器人技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)、量子信息技術(shù)、可控核聚變、清潔能源以及生物技術(shù)為突破口的第四次工業(yè)革命以來(lái)，世界各國(guó)都在思考如何培養(yǎng)“教育4.0時(shí)代”的人才來(lái)迎接這個(gè)全新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，即如何邁進(jìn)“教育4.0時(shí)代”。 在探索具體的路徑和策略時(shí)，人們已對(duì)“教育4.0時(shí)代”的本質(zhì)特征有清晰的認(rèn)識(shí)，即這是一個(gè)以學(xué)生為中心的時(shí)代。

在“教育4.0時(shí)代”，學(xué)科的邏輯不再是唯一主導(dǎo)的內(nèi)容組織方式，教師不再是唯一的內(nèi)容權(quán)威，甚至知識(shí)和技能的獲取也不再是唯一的追求，學(xué)生心智成長(zhǎng)，自我構(gòu)建知識(shí)體系，靈活運(yùn)用知識(shí)和技能解決問題、應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的能力，才是最重要的。

（一）“四階四性”課程重在培養(yǎng)“四種能力”

1. 創(chuàng)新創(chuàng)造能力：對(duì)應(yīng)課程為第三階課程，即天文競(jìng)賽進(jìn)階、天文科研、天文觀測(cè)設(shè)備DIY課程，對(duì)應(yīng)的能力培養(yǎng)為天文創(chuàng)新能力。

2. 技術(shù)技能：對(duì)應(yīng)課程為第二階課程，即天文研學(xué)、天文觀測(cè)和天文攝影，對(duì)應(yīng)的能力培養(yǎng)為天文實(shí)踐能力。

3. 人際交往：對(duì)應(yīng)課程為第二階、第四階課程，即天文實(shí)踐能力和自主合作能力。

4. 全球公民意識(shí)：對(duì)應(yīng)課程為第一階至第四階的課程，課程里都蘊(yùn)含了全球公民意識(shí)的培養(yǎng)。

（二）“四階四性”課程體現(xiàn)了“八個(gè)特征”

1. 通過一階課程，即天文學(xué)基礎(chǔ)課程和地理學(xué)科知識(shí)滲透的課程，主要培養(yǎng)學(xué)生更廣闊的世界意識(shí)、可持續(xù)發(fā)展意識(shí)等全球公民技能。

2. 通過第二階實(shí)踐性課程，即天文觀測(cè)、戶外觀星實(shí)踐，具備了培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)技能、人際交往技能的特征。第三階創(chuàng)新性課程即天文競(jìng)賽進(jìn)階的課程，天文科研、天文觀測(cè)設(shè)備DIY課程，具備了培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造技能的特征。

3. 在前面三階課程的基礎(chǔ)上，形成的第四階課程，主要培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習(xí)天文知識(shí)的基礎(chǔ)上，對(duì)學(xué)習(xí)方式和內(nèi)容的提升和改進(jìn)，初步形成了可及性和包容性學(xué)習(xí)、基于問題和協(xié)作的學(xué)習(xí)、個(gè)性化和自定進(jìn)度的學(xué)習(xí)。

4. 對(duì)前面四階課程中不斷的優(yōu)化、完善、總結(jié)，尋找更高效的學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)效果，培養(yǎng)終身學(xué)習(xí)和自我驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)的模式。

（三）高中天文教育4.0的劃分依據(jù)

根據(jù)我校開展天文活動(dòng)的時(shí)間、內(nèi)容、課程、特點(diǎn)、效果，對(duì)照“教育4.0時(shí)代”的八個(gè)關(guān)鍵特征劃分。

1. 高中天文教育1.0（1987—2003年）：包括野外觀測(cè)活動(dòng)及在學(xué)校利用課余時(shí)間安排天文課程等課外活動(dòng)。主要目的是提高學(xué)生的天文興趣，拓展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

2. 高中天文教育2.0（2004—2008年）：主要成立學(xué)生天文社團(tuán)，組織學(xué)生參加天文夏令營(yíng)和冬令營(yíng)，引進(jìn)了天文奧賽課程。有了競(jìng)賽的引領(lǐng)，課程體系更豐富并形成體系。

3. 高中天文教育3.0（2009—2015年）：以2009年學(xué)校承辦“國(guó)際天文年”活動(dòng)，承辦全國(guó)天文奧賽決賽，學(xué)生在國(guó)際天文奧賽的三大賽事的獲獎(jiǎng)情況，形成學(xué)校特有的“四階四性課程”體系，出版《SSAA天文探索》為標(biāo)志。主要完善校本教材，特別是學(xué)長(zhǎng)引路課程，不僅提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，還增加了對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和自主合作能力的培養(yǎng)。天文社成員還利用微信等社交軟件，成立天文交流群，交流天文知識(shí)、國(guó)際天文信息、競(jìng)賽經(jīng)驗(yàn)，還設(shè)立虛擬宇宙空間漫游、個(gè)別輔導(dǎo)、升學(xué)指導(dǎo)等，拓展了學(xué)習(xí)天文的空間、路徑和范圍。

4. 高中天文教育4.0（2016年至今）：在2014年高中天文教育“四階四性課程”體系形成的基礎(chǔ)上，結(jié)合《SSAA天文探索》，形成自主合作課程和天文學(xué)習(xí)共同體。

四、思考

高中天文教育4.0，需要在學(xué)習(xí)最新科學(xué)成果的指導(dǎo)下，不斷優(yōu)化教與學(xué)的過程、優(yōu)化評(píng)價(jià)手段，在增加教育資源和提高教師自身天文專業(yè)能力、進(jìn)一步完善課程結(jié)構(gòu)和內(nèi)容的基礎(chǔ)上，為如何更好地開展課程和活動(dòng)效果的評(píng)價(jià)、如何更合理地組成天文學(xué)習(xí)共同體等，提供樣本。