“蘇頌的超級天文臺”科學史教育活動

周文婷

“科技館活動進校園”項目案例

“吾愛吾師”是廈門科技館以亞里士多德的“我愛我師，我更愛真理”為立意開發的趣味工作坊系列，該系列選取12位古今中外各科學領域有杰出代表的科學家，嘗試將HPS（科學史、科學哲學、科學社會學）的教學模式和科技場館的展區展品相結合，進行活動課程的開發?！疤K頌的超級天文臺”是工作坊針對“2019國際天文年”，面向小學高年級段學生開發的主題科學活動。活動以宋朝時期廈門籍天文學家蘇頌修建水運儀象臺的巨大貢獻為切入點，以“重走蘇頌故里，講述當代科學”的主脈絡，通過實地考察、與學者對話、展館參觀、實踐探究等活動，完成對4大科學領域“地球科學”板塊的初步認識，同時重點培養學生的科學態度和愛國主義精神。本文以該項目為例，介紹活動開展過程中如何融入HPS的教學模式。

活動定位

與工作坊定位契合

2019年是國際天文學聯合會成立100周年，百年間人類將望遠鏡發射到太空，第1次登上月球，見證了引力波的探測，看到了黑洞照片……為了更深入地讓學生了解天文科學史的發展歷程，開展“蘇頌的超級天文臺”主題活動，主題符合科技館的科普定位和工作坊的教學定位，具有一定的科學教育意義。

受眾契合

活動面向10?12歲目標群體，該年齡段初步形成科學觀，具有一定的動手實踐能力。活動過程中培養學生的團隊合作和發現、質疑、實驗、驗證的科學態度、科學思想和科學精神。

活動目標

科學知識

了解蘇頌生平，觀察水運儀象臺的建筑結構，重點理解樞輪擒縱機構的結構特點及其在水鐘里的應用，了解最古老的天文觀測臺在天文科學發展中的地位;初步完成利用工具觀測天體的技能，理解課標中“在太陽系，地球、月球與其他星球按照一定規律運動”的概念。

科學探究

了解并模擬科學家的探究過程，親身參與“觀察—假設—收集—實驗—對比—記錄—結論—交流”等環節;通過對比觀察和動手實驗探究恒星與行星的功能，并嘗試制作行星模型。

科學態度

激發對自然的好奇心，培養觀察、記錄、建模等技能;嘗試運用不同方式實踐論證，學習科學家堅韌不拔的意志;尊重客觀事實，明白實驗成果來之不易。

科學、技術、社會與環境

通過運用現代天文設備觀測天體，理解“應用科學原理設計制造物品，解決技術應用的難題”;明白“天文科學史的發展滿足了社會發展的需求，創新是社會靈魂”的道理。

活動內容

本活動涵蓋理解古代天文歷程、現代天文主題講座、路邊天文觀測，以及天文科學課（結合場館展品）4部分。根據《義務教育小學科學課程標準（2017年版）》中提出的要求，整個活動項目注重培養學生“尊重事實，樂于探究”的科學態度，活動過程注重利用問題進行引導，重視對真實世界的觀察，通過實踐展開論證。同時，利用HPS解決科學活動體量過于單薄的問題，豐富學生的精神內涵，促進學生對科學的深層理解，更好地理解科學本質。

重走蘇頌故里——探訪同安蘇頌園

帶領學生到同安蘇頌園參觀，通過進入完全一比一復原的水運儀象臺，實現同古人同步的觀測活動，使學生進一步了解水運儀象臺的結構和功能，理解蘇頌的貢獻為何被稱為“歐洲天文的鼻祖”。通過講解員的細分講解，學生能夠理解渾儀和渾象的區別和功能。學生通過參觀蘇頌紀念館，了解蘇頌生平和水運儀象臺的建造歷程。

教學分析：科學史的核心是科學實驗的層進關系，以及對學科有巨大貢獻的發現者的介紹，而科學的發展和技術的實質是問題探究的傳承關系，科學史在很大程度上對世界歷史的進程起到了推動作用。

專家主題講座

在了解古代天文學之后，通過邀請天文學家與學生近距離探討相關天文現象和知識，帶領學生進一步了解百年間現代天文學的發展。同時，針對不同年齡層選取“漫談天文”“天文攝影”“邁向太空”和“走近黑洞”4個主題，結合天文熱點現象開展科學知識普及，向學生解密天文知識。教學分析：科學活動不僅要學生了解科學的基本知識，更重要的是要理解科學知識的社會價值。活動設計中強調讓學生理解科學改變世界，以及科學技術對社會的作用，通過專家分享親身事例，讓學生重點理解社會對科學的影響。?“宇宙空間站”小課堂活動

通過前2個環節的學習，激發了學生的崇拜心理和學習精神。在這個環節中，通過進入展廳觀測水鐘，參觀隕石展示和天文展品，激發學生的好奇心和“模擬”天文觀測行為，幫助他們更好地理解天體的概念、星座的形成、太陽系的結構等知識點，并由此引入不同星座和各種天體的命名。學生通過學習使用星座活動圖，模擬太陽系行星距離，制作太陽系模型等活動，對天體形態及太陽系結構有了更加深刻的了解和記憶。通過講解使學生了解到，現在的研究成果是以大量的觀測和記錄為基礎的，從而激發學生的探究興趣。

教學分析：這個環節活動是由原有的科學課中迭代而來，原來的課程設計在動手的過程中學生是依照模板完成行星的制作，對整體的天體認知和概念理解有所缺失，缺乏知識的整合，忽略了基于真實情景的探究。在本環節中，我們提出了更高的要求，利用前期活動的融入，讓學生一步步觀察思考，通過其他學科的應用能力和審美能力理解知識點。

天文觀測活動

組織學生白天觀測太陽黑子、日珥，夜晚前往同安軍營村觀測月球、土星和木星，并記錄星座。教學分析：通過真實的基于天文望遠鏡的實物體驗，幫助學生理解“科學發展規律是基于觀察質疑實踐的過程，科學技術的研究應用需要遵循自然規律”的概念。

總結與思考

將HPS教育融入科技館的科學課程開發中未嘗不是一種可行的嘗試。通過課程活動的實際操作，并結合對參與學校師生的調研，我們發現了2個在HPS教育中迫切需要解決的問題。

圍繞HPS教育的教學目標有待調整

基于HPS教育的科學課程更重要的是培養學生的科學態度，通過融入人文社科的內容能夠使得單一的科學知識躍然紙上，變得更加立體飽滿。在此基礎上，學生的主觀能動性更加充足，進而達到學習科學知識、進行科學探究等教學目標。

科技館輔導員的知識儲備有待提升

高水平的科技輔導員隊伍是普及科學教育、提高科學教育水平的前提，如何將科技館的展覽和展品中蘊含的科學史學、哲學等相關內容作為科技輔導員的日?？茖W知識儲備，是一項艱巨的工作和挑戰。