高師天文觀測(cè)實(shí)踐活動(dòng)的必要性、困境和改進(jìn)策略

陳影影，劉 頻

(1.江蘇師范大學(xué)地理測(cè)繪與城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)院，江蘇徐州，221116；2.江蘇師范大學(xué)實(shí)驗(yàn)室與設(shè)備管理處，江蘇徐州，221116)

一、引言

地理實(shí)踐力指人們?cè)诳疾?、?shí)驗(yàn)和調(diào)查等地理實(shí)踐活動(dòng)中所具備的意志品質(zhì)和行動(dòng)能力。[1]作為地理核心素養(yǎng)的重要組成部分，地理實(shí)踐力近幾年來(lái)受到廣泛的關(guān)注和探討。[2-4]在教育部頒布的《普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》的指引下，對(duì)中學(xué)生地理實(shí)踐力的培養(yǎng)越來(lái)越受到重視，與之相應(yīng)，這對(duì)高中地理教師綜合素養(yǎng)的要求也進(jìn)一步提升，對(duì)地理教師的實(shí)踐教學(xué)指導(dǎo)能力提出了新的挑戰(zhàn)與考驗(yàn)，教師在自身實(shí)踐能力或?qū)I(yè)知識(shí)水平不足的情況下，很難更好地設(shè)計(jì)或指導(dǎo)中學(xué)生參加地理實(shí)踐活動(dòng)。天文觀測(cè)活動(dòng)作為一種重要的地理實(shí)踐活動(dòng)，可以帶領(lǐng)學(xué)生走出教室，認(rèn)識(shí)多彩星空，是實(shí)現(xiàn)綜合實(shí)踐育人的有效途徑之一，近年來(lái)，不少中學(xué)進(jìn)行了相關(guān)探索，對(duì)中學(xué)生地理實(shí)踐能力的培養(yǎng)和提升取得了令人滿意的效果，也為其他中學(xué)提供了可操作、可借鑒的成功案例。[4-6]然而，中學(xué)舉行天文觀測(cè)實(shí)踐活動(dòng)對(duì)地理教師要求很高，需要掌握天文學(xué)相關(guān)知識(shí)及天文望遠(yuǎn)鏡操作等，這就要求中學(xué)地理教師大學(xué)期間學(xué)習(xí)過(guò)相關(guān)知識(shí)或進(jìn)行過(guò)相關(guān)實(shí)踐訓(xùn)練。

地球概論是高等師范院校地理科學(xué)專業(yè)開(kāi)設(shè)的一門專業(yè)必修課程，也是高等師范院校開(kāi)設(shè)的所有課程中唯一提供天文學(xué)相關(guān)知識(shí)的課程，主要講授的是關(guān)于地球的宇宙環(huán)境以及行星地球整體性的基礎(chǔ)知識(shí)。[7]因此，地理科學(xué)專業(yè)師范生作為未來(lái)中學(xué)地理教師的主力軍，有必要認(rèn)真學(xué)習(xí)并掌握地球概論這門課程，以便更好地掌握扎實(shí)的天文學(xué)基本知識(shí)和基礎(chǔ)理論，提升專業(yè)素質(zhì)與實(shí)踐教學(xué)能力，對(duì)學(xué)習(xí)其他地理專業(yè)基礎(chǔ)課以及今后從事中學(xué)地理教師工作具有重要意義。在地球概論的教學(xué)過(guò)程中，開(kāi)展戶外天文觀測(cè)實(shí)踐活動(dòng)是該課程教學(xué)的重要組成部分。但是，由于當(dāng)前我國(guó)天文教育還較為薄弱，配備專業(yè)天文觀測(cè)儀器設(shè)備的高校還比較少，高校教學(xué)中開(kāi)展戶外天文觀測(cè)實(shí)踐活動(dòng)面臨不少困難。結(jié)合近幾年在教學(xué)過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，對(duì)高師地理科學(xué)專業(yè)開(kāi)展天文觀測(cè)實(shí)踐活動(dòng)的必要性進(jìn)行論述，在此基礎(chǔ)上分析了高等師范院校地理專業(yè)目前開(kāi)展戶外天文觀測(cè)實(shí)踐活動(dòng)面臨的主要困境，并就如何改善天文觀測(cè)實(shí)踐教學(xué)條件作一些分析和思考。

二、高師地理專業(yè)開(kāi)展天文觀測(cè)實(shí)踐活動(dòng)的必要性

(一)天文觀測(cè)實(shí)踐活動(dòng)是地球概論課程教學(xué)的重要組成部分

作為高等師范院校地理科學(xué)專業(yè)必修課程之一，地球概論是地理學(xué)與天文學(xué)的交叉學(xué)科，主要從行星的角度和整體的觀點(diǎn)研究地球及其所處的宇宙環(huán)境，也是地理科學(xué)專業(yè)師范生感覺(jué)非常難學(xué)的一門課程。[8]課堂理論教學(xué)主要是使師范生理解并掌握一些基本理論和基礎(chǔ)知識(shí)，全面了解行星地球所處的宇宙環(huán)境(如銀河系、太陽(yáng)系等)、地球的運(yùn)動(dòng)(地球自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn))及其地理意義、日月地關(guān)系等，不斷提升師范生的專業(yè)認(rèn)識(shí)，幫助師范生建立辯證唯物主義的宇宙觀和自然觀。由于其中的一些知識(shí)相對(duì)較為抽象難懂，尤其是天文學(xué)知識(shí)部分授課難度較大，安排適當(dāng)?shù)奶煳挠^測(cè)實(shí)踐活動(dòng)有助于師范生更好地理解相關(guān)概念及理論，也有助于培養(yǎng)地理師范生的動(dòng)手操作能力，將所學(xué)理論知識(shí)與實(shí)際聯(lián)系起來(lái)。[7]因此，除課堂教學(xué)以外，開(kāi)展戶外天文實(shí)踐觀測(cè)活動(dòng)也是該課程教學(xué)的重要組成部分，如認(rèn)識(shí)重要星座和亮星、行星觀測(cè)與拍攝、特殊天象觀測(cè)(日月食、凌日、流星雨等)與拍攝、太陽(yáng)黑子觀測(cè)與拍攝、月面觀測(cè)與拍攝等。

(二)天文觀測(cè)實(shí)踐活動(dòng)是培養(yǎng)師范生地理實(shí)踐力的有效途徑

實(shí)踐是地理學(xué)重要的研究方法，也是地理學(xué)習(xí)的重要方式，天文觀測(cè)活動(dòng)本身就是地理實(shí)踐活動(dòng)。[5]在觀測(cè)前，地理專業(yè)師范生需要對(duì)觀測(cè)場(chǎng)地的條件(如氣象、遮擋情況、光污染等)進(jìn)行考察，并對(duì)天文望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行安裝、調(diào)試等；觀測(cè)或拍攝目標(biāo)天體的過(guò)程中也需要師范生不斷調(diào)整，把天文望遠(yuǎn)鏡調(diào)整到最佳狀態(tài)；觀測(cè)活動(dòng)結(jié)束后，師范生還要進(jìn)行交流討論，匯總觀測(cè)結(jié)果、撰寫觀測(cè)報(bào)告。因此，通過(guò)參加天文觀測(cè)實(shí)踐活動(dòng)，師范生初步掌握了天文觀測(cè)的基本方法和技能。這一方面鍛煉了對(duì)天文觀測(cè)儀器的實(shí)際操作能力，為走上工作崗位后帶好中學(xué)地理的第二課堂教學(xué)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；另一方面對(duì)師范生的觀察能力、探索能力、與他人合作、獨(dú)立思考能力等地理學(xué)科能力也是很好的訓(xùn)練?？梢?jiàn)，地理實(shí)踐力的培養(yǎng)貫穿于整個(gè)天文觀測(cè)活動(dòng)的始終。[5]

三、高師地理專業(yè)教學(xué)中開(kāi)展天文觀測(cè)實(shí)踐活動(dòng)面臨的困境

(一)天文觀測(cè)設(shè)備嚴(yán)重不足

天文學(xué)是以觀測(cè)為基礎(chǔ)的學(xué)科，進(jìn)行戶外天文觀測(cè)活動(dòng)需要觀測(cè)設(shè)備，而建造大型觀測(cè)設(shè)備成本非常高，因此，目前我國(guó)有教學(xué)天文臺(tái)的高校非常有限。同時(shí)，由于天文觀測(cè)受時(shí)間、天氣、環(huán)境、光污染及設(shè)備等因素影響較多，即使對(duì)少部分擁有專業(yè)天文觀測(cè)儀器的高校，開(kāi)展天文觀測(cè)實(shí)踐活動(dòng)仍然面臨不少困難與挑戰(zhàn)。[9]此外，天文觀測(cè)設(shè)備的日常維護(hù)、維修非常不便且費(fèi)用高昂，對(duì)教師的專業(yè)性要求很高，不少高校教學(xué)天文臺(tái)由于未及時(shí)維護(hù)而無(wú)法有效運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至成為擺設(shè)，這使得絕大部分高校的戶外天文觀測(cè)活動(dòng)無(wú)法正常開(kāi)展。[9]天文設(shè)備嚴(yán)重不足的現(xiàn)狀在我國(guó)仍將長(zhǎng)期存在，加大天文觀測(cè)設(shè)備的投入也是我國(guó)天文學(xué)取得更多原創(chuàng)性成果及重大發(fā)現(xiàn)的必由之路。[10]

(二)戶外觀測(cè)困難

要想觀測(cè)到天體或者天象必須滿足以下基本條件：夜晚(除太陽(yáng)在白天觀測(cè)外，其余的觀測(cè)對(duì)象均出現(xiàn)在晚上)、天氣晴朗、光害輕、天文望遠(yuǎn)鏡、長(zhǎng)時(shí)間、好時(shí)機(jī)等，這些基本條件在進(jìn)行天文觀測(cè)時(shí)幾乎缺一不可，其苛刻程度限制了天文觀測(cè)活動(dòng)的開(kāi)展。[11]此外，由于天文觀測(cè)多在晚上，學(xué)校和教師考慮到組織和學(xué)生安全問(wèn)題，即使開(kāi)展天文觀測(cè)活動(dòng)，場(chǎng)地通常選擇在校園內(nèi)，但國(guó)內(nèi)大學(xué)校園多建在繁華市區(qū)，光污染現(xiàn)象比較嚴(yán)重，很難獲得良好的夜空視野，通常只適合對(duì)月球、太陽(yáng)以及一些常見(jiàn)的大行星進(jìn)行觀測(cè)。再加上當(dāng)今越來(lái)越嚴(yán)重的大氣污染，在市區(qū)進(jìn)行天文觀測(cè)越來(lái)越難。而進(jìn)行戶外觀測(cè)活動(dòng)則更加困難，在滿足以上條件之外，還需要對(duì)觀測(cè)場(chǎng)地提前進(jìn)行考察，由于學(xué)生人數(shù)通常較多，在組織學(xué)生和課時(shí)安排方面可能會(huì)遇到各種困難，很難保證戶外天文觀測(cè)活動(dòng)的質(zhì)量。

(三)專業(yè)的天文師資匱乏

目前，各高等師范院校地理科學(xué)專業(yè)教學(xué)中天文學(xué)科班出身的任課教師鳳毛麟角，不少高校的教師配置只能從其他相關(guān)學(xué)科(如物理或地理)里尋找。由于天文學(xué)的專業(yè)性很強(qiáng)，相關(guān)學(xué)科教師雖然對(duì)天文教學(xué)有熱情，但是通常缺乏全面系統(tǒng)的天文知識(shí)，對(duì)天文研究方法不了解，只能對(duì)天文望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行簡(jiǎn)單操作，再加上可能本身的天文觀測(cè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)不足，很難指導(dǎo)師范生獲得真正的天文觀測(cè)資料。[11]天文學(xué)在我國(guó)是小學(xué)科，目前我國(guó)的天文隊(duì)伍主要集中在中國(guó)科學(xué)院的天文臺(tái)，知名高校有天文系或天文專業(yè)的數(shù)量不超過(guò)10所，高等院校在天文學(xué)本科教育方面的缺失導(dǎo)致天文學(xué)科在人才隊(duì)伍培養(yǎng)方面后勁不足。[10]而且大學(xué)和天文臺(tái)培養(yǎng)的天文專業(yè)人才主要為天文研究服務(wù)，極少數(shù)會(huì)到基礎(chǔ)教育單位中任教。目前，天文學(xué)專業(yè)教師短缺是全國(guó)性問(wèn)題，也是制約我國(guó)天文學(xué)發(fā)展的主要障礙之一，很難在較短時(shí)間內(nèi)得到根本性改變。[12]

四、改善高師地理專業(yè)地球概論課程天文觀測(cè)實(shí)踐教學(xué)條件的途徑

(一)加強(qiáng)教師專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)，積極參與相關(guān)交流培訓(xùn)

針對(duì)當(dāng)前天文學(xué)專業(yè)教師短缺的問(wèn)題，高等師范院?；谀壳暗慕處熧Y源，可以通過(guò)加強(qiáng)教師專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)、積極參與相關(guān)教學(xué)交流培訓(xùn)等措施來(lái)不斷提高非天文科班出身任課教師的教學(xué)能力。在科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展的今天，任課教師必須樹立終身學(xué)習(xí)的觀念，不斷充電，與時(shí)俱進(jìn)，不斷增加自己天文學(xué)相關(guān)知識(shí)的深度、廣度，更要密切關(guān)注天文學(xué)前沿發(fā)展動(dòng)態(tài)，尤其是各類權(quán)威天文機(jī)構(gòu)的官方微博或微信公眾號(hào)(如中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)、上海天文館、北京天文館等)，會(huì)經(jīng)常發(fā)布天文知識(shí)科普文章、觀測(cè)預(yù)告或最新的天文研究成果等，這樣可以保持地球概論教學(xué)內(nèi)容的前瞻性、先進(jìn)性，使師范生能夠了解到天文學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)展趨勢(shì)和最新動(dòng)向，從而也能激發(fā)出極大的學(xué)習(xí)興趣和探索熱情。此外，任課教師應(yīng)該多參與相關(guān)課程的教學(xué)研討會(huì)，通過(guò)走出去與其他高校教師多交流教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和心得體會(huì)，不斷提升自己的教學(xué)水平。還可以定期推薦任課教師到有天文系或天文專業(yè)的科研院所、高等院?；蛱煳呐_(tái)進(jìn)修學(xué)習(xí)，進(jìn)一步提升任課教師的教學(xué)實(shí)踐指導(dǎo)能力和水平。

(二)充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)成果

由于開(kāi)展天文觀測(cè)實(shí)踐活動(dòng)需要滿足設(shè)備全、天氣好、光害輕、時(shí)機(jī)對(duì)等多個(gè)條件，受這些因素限制，開(kāi)展戶外天文觀測(cè)活動(dòng)難度很大，在實(shí)踐中面臨諸多困難。教育信息化是現(xiàn)代教育面臨的一場(chǎng)深刻變革，拓展了天文實(shí)踐教學(xué)的方式和資源。例如，對(duì)教育行業(yè)來(lái)說(shuō)，虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality，VR)技術(shù)提供了一種全新的教學(xué)手段，針對(duì)天文觀測(cè)在實(shí)踐中面臨的諸多難題，VR技術(shù)在天文實(shí)踐觀測(cè)教學(xué)中將大有可為，可以突破環(huán)境、地域、天氣等外界因素的限制進(jìn)行模擬天文觀測(cè)，提供科學(xué)、直觀、交互式和沉浸式的學(xué)習(xí)環(huán)境。[13]此外，一些操作簡(jiǎn)單、內(nèi)容豐富的天文軟件隨著VR技術(shù)的飛速發(fā)展也逐漸涌現(xiàn)，為教師和學(xué)生提供了新的教學(xué)平臺(tái)與學(xué)習(xí)平臺(tái)，使教與學(xué)的模式發(fā)生了深刻的變化，目前已經(jīng)在中學(xué)天文教學(xué)、高校天文類選修課、地球概論課程教學(xué)等得到應(yīng)用[14-17]，對(duì)天文學(xué)相關(guān)內(nèi)容教學(xué)起到了較好的輔助效果，尤其是對(duì)沒(méi)有天文望遠(yuǎn)鏡等觀測(cè)設(shè)備的學(xué)校，這些天文軟件的引入，能夠在一定程度上緩解目前天文觀測(cè)儀器少、學(xué)生多、課時(shí)安排沖突等問(wèn)題。因此，天文軟件在天文觀測(cè)實(shí)踐教學(xué)中有著非常廣闊的應(yīng)用前景，為任課教師開(kāi)展天文觀測(cè)活動(dòng)提供了非常大的便利。

(三)大力加強(qiáng)與天文研究機(jī)構(gòu)在開(kāi)展天文觀測(cè)活動(dòng)方面的合作

我國(guó)絕大部分高校沒(méi)有教學(xué)天文臺(tái)，目前還很難獨(dú)立開(kāi)展天文觀測(cè)。建議高校主動(dòng)和那些有條件開(kāi)展這類天文觀測(cè)活動(dòng)的天文臺(tái)和科普機(jī)構(gòu)(如科技館、天文館)開(kāi)展合作，共同承擔(dān)起大學(xué)生天文觀測(cè)實(shí)踐活動(dòng)方面的教學(xué)內(nèi)容。[9]例如，徐州天文愛(ài)好者協(xié)會(huì)擁有很多專業(yè)的天文觀測(cè)設(shè)備(包括兩個(gè)戶外觀測(cè)基地：徐州綠方舟天文臺(tái)和燕營(yíng)觀測(cè)基地)，徐州高校在開(kāi)設(shè)天文學(xué)相關(guān)課程時(shí)就可以和他們聯(lián)合共同開(kāi)展戶外天文觀測(cè)活動(dòng)。江蘇師范大學(xué)地理測(cè)繪與城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)院在地球概論這門課的教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)與徐州天文愛(ài)好者的合作，每學(xué)期會(huì)不定期共同組織地理科學(xué)專業(yè)師范生開(kāi)展多次校園天文觀測(cè)活動(dòng)。尤其是一些重大天文現(xiàn)象(如日食、月食等)的觀測(cè)活動(dòng)，學(xué)生通常非常感興趣?？紤]到每個(gè)班級(jí)學(xué)生人數(shù)太多(每個(gè)班近五十人)以及組織和安全等問(wèn)題，觀測(cè)活動(dòng)范圍主要在校園內(nèi)，如進(jìn)行月面觀測(cè)、行星觀測(cè)、星軌拍攝、國(guó)際空間站和中國(guó)空間站過(guò)境觀測(cè)、太陽(yáng)黑子觀測(cè)、月偏食觀測(cè)等。校園內(nèi)光污染影響相對(duì)較大，學(xué)校在綠方舟天文臺(tái)和燕營(yíng)觀測(cè)基地也組織了若干次戶外觀測(cè)活動(dòng)，由于觀測(cè)基地距離校園較遠(yuǎn)且學(xué)生人數(shù)較多，另外考慮到安全、用車等多種限制因素，每次僅安排幾名對(duì)天文觀測(cè)特別感興趣的學(xué)生一同前往觀測(cè)基地進(jìn)行戶外觀測(cè)。這些天文觀測(cè)活動(dòng)對(duì)地理師范生地理實(shí)踐能力的培養(yǎng)取得了很好的效果，也極大地激發(fā)和培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)宇宙和自然科學(xué)探索的興趣。

五、結(jié)語(yǔ)

天文觀測(cè)實(shí)踐活動(dòng)作為高等師范院校地理科學(xué)專業(yè)地球概論課程教學(xué)的重要組成部分，不僅是培養(yǎng)師范生地理實(shí)踐力的有效途徑，而且能極大地激發(fā)和培養(yǎng)師范生對(duì)宇宙和自然科學(xué)探索的興趣。目前，高等師范院校地理科學(xué)專業(yè)教學(xué)中開(kāi)展天文實(shí)踐觀測(cè)活動(dòng)還面臨不少困境，如天文觀測(cè)設(shè)備嚴(yán)重不足、戶外觀測(cè)困難、專業(yè)的天文師資匱乏等。針對(duì)當(dāng)前這些困境，建議相關(guān)任課教師進(jìn)一步加強(qiáng)專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)，積極參與相關(guān)交流培訓(xùn)，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)成果，大力加強(qiáng)和天文研究機(jī)構(gòu)在開(kāi)展天文觀測(cè)活動(dòng)方面的合作。

近年來(lái)，隨著我國(guó)越來(lái)越重視天文學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展，對(duì)基礎(chǔ)研究的投入不斷加大，我國(guó)天文學(xué)的發(fā)展迎來(lái)了重要的機(jī)遇，天文學(xué)在中小學(xué)的地位也越來(lái)越重要，尤其是隨著我國(guó)深空探測(cè)領(lǐng)域取得的重要科學(xué)進(jìn)展，如“嫦娥”系列月球探測(cè)、“天問(wèn)一號(hào)”火星探測(cè)等，不斷深化人類對(duì)宇宙奧秘的認(rèn)識(shí)，也逐漸點(diǎn)燃了大眾的熱情，引起越來(lái)越多的人開(kāi)始關(guān)注天文學(xué)。隨著我國(guó)基礎(chǔ)教育改革的發(fā)展及素質(zhì)教育的全面推進(jìn)，近年來(lái)不少中小學(xué)裝備了天文觀測(cè)設(shè)備，組織開(kāi)展天文觀測(cè)活動(dòng)，對(duì)教師的綜合素養(yǎng)有了更高的期望，社會(huì)上需要越來(lái)越多的天文學(xué)專業(yè)背景人才。因此，高等師范院校地理科學(xué)專業(yè)作為培養(yǎng)中學(xué)地理教師的主要渠道，培養(yǎng)地理專業(yè)師范生的天文觀測(cè)實(shí)踐能力，能有效增強(qiáng)師范生作為未來(lái)中學(xué)地理教師的從業(yè)能力，為今后帶好中學(xué)地理的第二課堂教學(xué)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，進(jìn)而為培養(yǎng)和提升中學(xué)生的地理實(shí)踐力素養(yǎng)提供強(qiáng)有力的保障。