小学科学天文模块教学现状与对策

韩雪

【摘 要】目前小学开展天文研究存在师资条件欠缺、观测条件受限、学生条件有限等问题。教师可以从以下方面优化小学科学天文模块的教学：优化课堂活动，调动学生主动研究的意愿；活用专用器材，提升学生灵活研究能力；结合科技发展，拓展学生研究方式。以此培养学生对天文模块的学习兴趣，促进学生主动开展天文研究。

【关键词】天文学学习 小学科学 天文研究

【中图分类号】G613  【文献标识码】A  【文章编号】1002-3275（2023）02-67-03

《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称《课程标准》）中关于天文学的内容包括“宇宙中的地球”“地球系统”，并建议“教师要引导学生从观察身边现象开始，通过实地观测、模拟实验和模型制作等方式，获得直接经验和数据，帮助学生认识地球在宇宙中的位置，了解天体运动规律，使学生认识到宇宙无穷无尽又极其复杂，地球是宇宙中极小的一部分”。同时又指出“本学科核心概念的学习有助于学生形成物质与能量、系统与模型等跨学科概念”。然而天文学作为适合培养学生质疑态度、科学兴趣、创新素质的内容，教学现状却不容乐观，师资条件、观测条件、学生条件方面存在的问题制约了天文学教学的开展。教师要厘清现实问题，寻找解决路径，促使学生的天文学学习更进一步。

一、小学开展天文研究存在的困难

《课程标准》中关于天文学的知识分布在低、中、高各个学段，落实到现行的教科版教材中涉及5个单元，约35课时。大部分天文学知识点的建构都要求学生进行实地观察和观测。学生应该在观察、记录、模拟实验、描述等活动中开展天文学知识的学习。虽然天文学知识内容在科学教学中占比不多，但是却存在着很多棘手的问题。

一是师资条件欠缺。一些小学缺少科学学科专业教师，有的科学教师是学校从其他学科调配过来的，或兼任多个学科的教学，天文学知识储备不够丰富且实践经验较少。

二是观测条件受限。首先，天文观测活动多数在夜晚进行，与正常作息不符，且夏天的晚上有蚊虫干扰，冬季又比较寒冷。其次，观测场地较为讲究，在城市容易受灯光影响。最后，天文观测及研究对时间要求极严格，例如2020年12月14日的双子座流星雨，只有14日8∶50达到极大值，其他时间观测流星数量少，往往半小时或一个小时才能看到一颗。

三是学生条件有限。长期坚持对某一天文现象进行观测是非常耗时、耗体力的，且往往需要夜间观测，这势必会影响学生的正常生活。如果没有家长的支持，学生没有时间、精力持之以恒地进行观测研究。

由于上述种种原因，目前小学科学教学中开展的天文学学习与研究不能满足学生的学习需求，因此小学科学教师应优化使用研究工具、改進拓展研究模式，以促进学生在天文学学习中形成主动研究意识，从而建构科学概念。

二、小学科学天文模块教学对策

（一）优化课堂活动，调动学生主动研究的意愿

1．使用多样激趣方法，启迪学生天文研究兴趣

教师可以尝试使用多样的方法激发学生研究兴趣，揭开天文学的神秘面纱。例如教师平时多关注并搜集一些天文科普动画，让学生在生动有趣的动画的引导下走近天文研究。又如教师可以查找天文类的直播、报道，让学生知道天文现象离现实生活并不遥远。还可以从专业的天文期刊或相关网站上，找到一些重要的天象预告，并从中优选出当地方便观测研究的项目，提前告知学生。在条件允许的前提下，还可以组织开展相关的观测研究活动。再如教学星空、星座知识时可以开展学生调查，统计每一个学生的星座，引发他们共同的话题。这些做法都有助于拉近学生与天文研究的距离，激发学生对天文学习及研究的兴趣。

2．营造天文学学习氛围，激发学生研究的热情

虽然天文现象每天都在发生，但是对我们生活的影响不明显，大部分学生对它的关注度不高，仅靠一时的兴趣并不能吸引学生持续开展天文研究。因此，教师要营造天文学学习氛围，改变实验室的常规布置。例如在教学日食、月食、星座、月相这些内容时，教师可以把实验室布置成暗室，让学生产生身临其境的感觉，这种明显的代入感让学生如临宇宙，浓厚的学习氛围能激发学生的研究热情。

3．树立天文研究榜样，引导学生树立正确的天文研究价值观

每个年龄段的孩子都有自己的榜样，而儿时榜样有可能会影响孩子一生。在世界天文学的发展历程中有很多建树颇丰的人物：坚信日心说的哥白尼、恒星天文学之父赫歇尔、“天空立法者”开普勒、观测宇宙学的开拓者哈勃等。教师可以将他们的事迹与成就引入课堂，让学生从小树立正确的天文研究价值观，让榜样的力量引导学生开展天文研究。

（二）活用专用器材，提升学生灵活研究能力

1．正确使用专用器材，让学生初步具备天文研究能力

学校科学器材室配备的天文研究专用器材是开展天文研究的基础资源，教师应学会正确、熟练地使用它们，上课时才能游刃有余地向学生介绍，并创造性地发掘新的器材使用方法。例如在进行“日食”教学中，现有器材多用手电筒模拟太阳，大小不同的小球模拟地球和月球。市面上常见的手电筒多采用LED光源，为了提高亮度，多是三五个LED灯组合成一个光源，这就使得“月球”的影子投射到“地球”时形成几个阴影，不便于学生观察。对此，教师可以选择单个光源的手电筒，或者在实验室中心悬挂一个200W以上的灯泡模拟太阳，又或者用蜡烛代替手电筒模拟太阳，等等。只有正确地使用专用器材，才能更高效地组织学生开展天文研究。

2．改进、优化天文器材，方便学生开展天文研究

当器材能够满足学生实验研究需求时，学生才可以深入地开展活动，其研究能力才得以提升。当一些常规器材不能满足天文研究的需要时，改进或优化现有教具是解决问题的有效途径。教师在原有器材的基础上进行甄别、筛选、优化，使学生能深入地开展天文研究。例如教学“认识星空”一课时，多数实验是用长短不同的细线拴着小球，再悬挂在硬纸板上模拟出宇宙空间北斗七星的分布，从而让学生理解从宇宙中的不同位置观测同一组天体时，它们呈现出的相对位置是不同的，即宇宙中各天体之间的位置是没有联系的。但在教学中发现，上述实验器材中的细线容易互相缠绕、打结，在硬纸板上固定不当还容易脱落，不便于学生开展研究。教师可以创造性地把柔软的细线换成长短不同的细竹签，把硬纸板换成泡沫板。竹签插在泡沫板上固定位置，小球之间的相对位置比较稳定，便于学生观察、记录、描述。

3．自制器材，促进学生主动开展天文研究

器材的丰富程度、人均占有数量影响着学生的实验参与度。器材种类越多越能吸引学生的兴趣，并且器材数量足够多，才能使每一个学生都有机会亲历研究过程。自制器材的研发和使用可以使器材种类和数量都得到扩充。例如实验室常用的月相观测盒灯泡易损坏，电池需经常更换，且一般实验室只配备十几套器材，课堂上学生需要轮流使用，学习重难点较多、课时较少、课程内容较复杂的“月相”一课时，实验室的器材便不能满足学生的探究需求。教师可以发挥自己的想象力，设计、制作一批教具。如用乒乓球沾墨水自制一批“月相模拟球”作为替代器材，使学生能人手一个“月相模拟球”，观察时互不干扰、独立思考，有助于学生自主研究能力的发展。

（三）结合科技发展，拓展学生研究方式

1．优选网络资源及虚拟软件，拓宽学生探究渠道

（1）巧用网络资源，搜集天文资料，提高学生兴趣。小学生抽象思维较弱，形象思维较强，图片、视频比书本上的理论知识更能吸引他们的注意力。一些热门的天文QQ群、微信群，每天都会有来自全国甚至世界各地的天文爱好者分享各种图片、视频、PPT等资源，教师可以把它们转化成适合小学生学习的内容，这需要教师有意识地对这些资源进行搜集与整理。教师还可以在网络上搜集一些与天文相关的神话、傳说、趣事等。这些真实、生动、形象的资源能最大限度地吸引学生的眼球，减少天文研究的枯燥感，激发学生的兴趣。

（2）活用天文软件，创设模拟场景，支持学生观测。涉及天体运动变化的知识是天文学知识学习的难点，这部分内容离学生生活遥远，且往往比较抽象复杂，学生难以观测到具体现象，因此难以形成具体的感知。对此，应用天文软件创设教学情境可以将抽象的天文学知识进行动态演示。Stellarium（虚拟天文馆）、星图、莉景天气、SkyView Free等软件，都能快捷有效地帮助学生查找天体、预报天气天象、提供模拟观测体验等。

例如Stellarium（虚拟天文馆）具有地理性、动态性、可操作性强，图片精美等教学优势，通过操作软件能够突破时间和空间的限制，呈现天体的时空变化和相应的数据叠加。学生通过可缩放的3D地图观察天空中的天体，还可以检索人造天体。借助天文软件创设真实的观测场景，让学生可以随时随地地进行模拟观测，这不仅改善了观测条件，而且还拓宽了学生的研究渠道，有助于增强学生对天文现象的感知，从而突破学习的难点。再如SkyView Free这款软件，无论是白天还是黑夜，学生只需对准相应的方向就可以搜索对应区域里的恒星、星座、行星、卫星等，从而了解丰富的星系知识。多数天文软件都支持点击对应天体就呈现详细介绍的功能，这种模拟真实情境的观测、详细明确的介绍让学生可以随时随地开展天文学学习与研究，极大地提升了学生的学习兴趣。

（3）充分利用交流平台，建立沟通渠道，增进交流研讨。随着网络的发展，教师与学生的交流讨论不再局限于校内，微信群、QQ群等都可以作为师生校外交流、研讨的工具。每个班级一般都有QQ群与微信群，教师可以将自己搜集到的观测指南、科技成果、观测预报等信息转发到班级群，让学生在家中也能与教师探讨天文方面的问题，接收感兴趣的天文信息。此外，学生也可以在班级群发布自己拍摄的天体照片、观测的相关记录、相关活动场景等。笔者管理的班级群里讨论从不间断，学生经常互相分享有趣的天文信息，例如“这是我抓拍到的今晚月全食的图片，分享给大家”“4月26日国际空间站经过徐州上空，我们一起观测吧！”。又如2020年6月21日的日环食现象观测，学生不仅分享了自己亲自拍摄的日环食图片、活动场景，而且还搜集并分享了来自世界各地的天文爱好者拍摄的图片，这些交流大大拓宽了学生的视野。

2．开展天文社团活动，补充学生天文研究需求

大班制教学可以满足绝大多数学生开展天文研究的基本需求，但是对于更有热情、热爱天文学的学生来说，开设天文社团可以满足这部分学生深入研究的需求。天文社团可以拓展研究范围，例如让学生了解中国古代星图、时间和历法的秘密，又如让学生观察和研究各个季节的星空。学生在天文社团中有机会接触更多的天文现象，从而满足他们天文研究的需求。

3．家庭与社会组织结合，落实天文研究实践

社群拉近了学校与家长的距离。家长在QQ群或微信群能看到师生的交流与讨论，感受孩子的成长与变化，了解教师为课程的付出，从而促进家长对学校、对课程的理解，更愿意为天文研究助力。

此外，目前社会上有很多自发的天文观测与研究社团群体，他们可以为学校天文学教学提供助力，为学生进行观测与研究提供场地、信息资源等，让学生能有更多的机会亲身经历天文研究。

随着科技的不断进步，天文学的发展也在不断加快，科学家对天文研究越来越深入。在小学科学教学中提高学生对天文学知识的学习兴趣，引导学生掌握一定的天文学知识，有助于开阔学生的眼界和思路，使学生能够沉下心来探究知识，站在宏观的角度看问题，对学生今后正确认识自然和社会，以及世界观的培养起到重要作用。因此。教师要创新教学方式，为学生创造更完善的研究条件，激发学生的学习动力和兴趣。