高中天文教育4.0的研究

黃建偉

廣東實驗中學開展天文觀測活動的歷史由來已久。1987年，學校組織師生觀測日食。隨后，學校建立了天文臺、天象館、“銅壺滴漏”觀測點和天文探究室，天文教育活動發展迅速。

一、高中天文教育的實施路徑

1. 組成學習共同體。學校成立天文興趣小組的目的在于培養學生探索天文的興趣，培養學生的天文素養。天文社在天文興趣小組的基礎上發展壯大，并規范活動的形式，社內成員組成學習共同體。

2. 天文觀測。天文觀察活動內容有：天文器材使用培訓、月相觀測、觀星座、看流星。活動的形式有“馬路天文”、野外觀星、夏令營、冬令營等。

3. 學長引路。高年級學生帶低年級學生開展天文活動。已畢業的學長經常回天文社給社團成員講課。

4. 自主學習。天文社團的活動主要是培養學生的興趣，學生想更深入地了解天文知識，主要是靠自主學習。

5. 專家引領。學校經常請天文方面的專家到校做專題講座，如北京大學天文系陳建生院士、南京大學天文系李志遠教授、“天問一號”任務測控系統總設計師李海濤、北京大學天文系主任吳學兵教授，等等。

6. 網絡課程。2013年，天文社開始引入網絡課程進行教學，由天文社社長負責，邀請學長，確定講課的內容、時間、地點，組織天文社的學生上課。

7. 個別輔導。輔導的形式有兩種，一種是面對面輔導，由老師或水平較高的同學輔導;一種是通過網絡輔導，特別是微信。

8. 天文競賽。通過組織學生參加相關的天文知識競賽，提高學生的學習興趣和專業水平。

二、高中天文教育的課程和特點

我校天文社師生在開展天文教育的過程中，構建了“四階四性”的天文課程。

1. 四階課程

第一階，基礎性課程：天文學基礎知識、地理學科知識的滲透。

第二階，實踐性課程：天文觀測、戶外觀星實踐（2016年起改名為天文研學）。

第三階，創新性課程：含天文競賽進階。

第四階，自主合作課程：含天文競賽高階課程、天文社活動、校友講座和網絡研討、個性發展課程等五種形式。

2. 四性課程

四性是指課程研發的開放性、課程實施的實踐性、課程評價的過程性、課程資源的多元性。

“四階四性”課程是教師搭臺、組成學習共同體、學生自主學習、同伴互助、學長引路、專家指點、體現個性化需求的課程，課程可示范、推廣、復制。

“四階四性”課程在實施過程中，體現出全球公民技能、創新和創造力培養、技術技能培養、人際交往技能、個性化和自主學習、包容性學習、基于問題與合作的學習、終身學習和學生自我驅動八個特征。

三、高中天文教育4.0的提出

自從2013年德國提出“工業4.0”概念，即以人工智能、機器人技術、虛擬現實、量子信息技術、可控核聚變、清潔能源以及生物技術為突破口的第四次工業革命以來，世界各國都在思考如何培養“教育4.0時代”的人才來迎接這個全新的機遇和挑戰，即如何邁進“教育4.0時代”。 在探索具體的路徑和策略時，人們已對“教育4.0時代”的本質特征有清晰的認識，即這是一個以學生為中心的時代。

在“教育4.0時代”，學科的邏輯不再是唯一主導的內容組織方式，教師不再是唯一的內容權威，甚至知識和技能的獲取也不再是唯一的追求，學生心智成長，自我構建知識體系，靈活運用知識和技能解決問題、應對挑戰的能力，才是最重要的。

（一）“四階四性”課程重在培養“四種能力”

1. 創新創造能力：對應課程為第三階課程，即天文競賽進階、天文科研、天文觀測設備DIY課程，對應的能力培養為天文創新能力。

2. 技術技能：對應課程為第二階課程，即天文研學、天文觀測和天文攝影，對應的能力培養為天文實踐能力。

3. 人際交往：對應課程為第二階、第四階課程，即天文實踐能力和自主合作能力。

4. 全球公民意識：對應課程為第一階至第四階的課程，課程里都蘊含了全球公民意識的培養。

（二）“四階四性”課程體現了“八個特征”

1. 通過一階課程，即天文學基礎課程和地理學科知識滲透的課程，主要培養學生更廣闊的世界意識、可持續發展意識等全球公民技能。

2. 通過第二階實踐性課程，即天文觀測、戶外觀星實踐，具備了培養學生技術技能、人際交往技能的特征。第三階創新性課程即天文競賽進階的課程，天文科研、天文觀測設備DIY課程，具備了培養學生創新創造技能的特征。

3. 在前面三階課程的基礎上，形成的第四階課程，主要培養學生在學習天文知識的基礎上，對學習方式和內容的提升和改進，初步形成了可及性和包容性學習、基于問題和協作的學習、個性化和自定進度的學習。

4. 對前面四階課程中不斷的優化、完善、總結，尋找更高效的學習方法和學習效果，培養終身學習和自我驅動學習的模式。

（三）高中天文教育4.0的劃分依據

根據我校開展天文活動的時間、內容、課程、特點、效果，對照“教育4.0時代”的八個關鍵特征劃分。

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

2. 高中天文教育2.0（2004—2008年）：主要成立學生天文社團，組織學生參加天文夏令營和冬令營，引進了天文奧賽課程。有了競賽的引領，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年學校承辦“國際天文年”活動，承辦全國天文奧賽決賽，學生在國際天文奧賽的三大賽事的獲獎情況，形成學校特有的“四階四性課程”體系，出版《SSAA天文探索》為標志。主要完善校本教材，特別是學長引路課程，不僅提高學生的科學素養，還增加了對學生實踐能力、創新能力和自主合作能力的培養。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、國際天文信息、競賽經驗，還設立虛擬宇宙空間漫游、個別輔導、升學指導等，拓展了學習天文的空間、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”體系形成的基礎上，結合《SSAA天文探索》，形成自主合作課程和天文學習共同體。

四、思考

高中天文教育4.0，需要在學習最新科學成果的指導下，不斷優化教與學的過程、優化評價手段，在增加教育資源和提高教師自身天文專業能力、進一步完善課程結構和內容的基礎上，為如何更好地開展課程和活動效果的評價、如何更合理地組成天文學習共同體等，提供樣本。