義務(wù)教育階段天文教育的現(xiàn)狀及其建議

許祺 田海俊 劉高潮 崔盛 李珊珊 蔣葵林 高曉紅 付凈 趙園

摘 要：天文教育是全面提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)不可或缺的內(nèi)容。為準(zhǔn)確厘清我國(guó)義務(wù)教育階段的天文教育現(xiàn)狀，針對(duì)性地設(shè)計(jì)了調(diào)查問卷并在全國(guó)范圍內(nèi)展開調(diào)查。調(diào)查發(fā)現(xiàn)：學(xué)生獲取天文知識(shí)方式單一，天文基礎(chǔ)設(shè)施缺乏，教育資源地區(qū)間發(fā)展不平衡，半數(shù)以上的學(xué)生天文知識(shí)儲(chǔ)備尚未達(dá)到《中國(guó)公民科學(xué)素質(zhì)基準(zhǔn)》；多數(shù)學(xué)生擁有濃厚的天文興趣和求知欲，重視天文學(xué)習(xí)。鑒于此，我們呼吁各級(jí)教育及相關(guān)部門對(duì)天文教育予以關(guān)注，要高度重視青少年天文知識(shí)匱乏等問題，加強(qiáng)宏觀引導(dǎo)，適當(dāng)增加義務(wù)教育階段天文知識(shí)占比，提高教師自身天文科學(xué)素養(yǎng)，遵循青少年的認(rèn)知發(fā)展能力，豐富天文教育手段，從而有效提高義務(wù)教育階段天文教育發(fā)展水平。

關(guān)鍵詞：義務(wù)教育階段；天文教育；現(xiàn)狀調(diào)查；興趣程度；天文知識(shí)

中圖分類號(hào)：P1-4;G4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1673-5072（2024）02-0224-07

天文學(xué)是一門研究天體和宇宙的科學(xué)，它對(duì)人類認(rèn)識(shí)宇宙及推動(dòng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展有重要意義。在古代，祖先通過探索星空變化規(guī)律確定四季，編制歷法，發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，還建造了很多天文儀器如簡(jiǎn)儀、圭表等。近年來我國(guó)航天事業(yè)發(fā)展迅猛，實(shí)施了嫦娥工程，建造了500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡等“國(guó)家重器”［1］。時(shí)代發(fā)展對(duì)高素質(zhì)人才的需求量明顯上升，與之同步的天文教育必不可少。

義務(wù)教育階段的天文教育主要作用是啟蒙和普及。通過天文教育傳播天文科學(xué)知識(shí)、科學(xué)思想和科學(xué)理念，不僅可以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，拓寬知識(shí)面，還能使學(xué)生在不斷質(zhì)疑、不斷探索的過程中，培養(yǎng)自己的探索精神和科學(xué)思維方法，并且樹立正確的宇宙觀和世界觀，以科學(xué)的視角認(rèn)識(shí)世界。

目前國(guó)內(nèi)整體天文教育工作有所欠缺。首先，沒有統(tǒng)一或針對(duì)學(xué)段的教學(xué)內(nèi)容。作為六大自然學(xué)科之一的天文學(xué)，是唯一沒有被獨(dú)立列于中小學(xué)課程體系中的學(xué)科，天文知識(shí)呈碎片化分布于物理、地理等學(xué)科中。我國(guó)現(xiàn)階段出版的天文學(xué)教材（如《天文學(xué)新概論》《普通天文學(xué)》等）和正式發(fā)行的優(yōu)秀天文科普刊物（如《天文愛好者》《中國(guó)國(guó)家天文》等），難以滿足不同年齡段學(xué)生的系統(tǒng)性天文知識(shí)教育。其次，天文基礎(chǔ)設(shè)施不充足。天文館和科技館在我國(guó)現(xiàn)階段青少年天文知識(shí)普及教育中發(fā)揮著重要作用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年全國(guó)有573個(gè)科技館和952個(gè)科學(xué)技術(shù)類博物館［2］，但只有部分場(chǎng)館設(shè)置有天文元素，長(zhǎng)期穩(wěn)定開放的天文專門科普?qǐng)鲳^只有北京天文館。2021年7月上海天文館正式開館，一定程度上彌補(bǔ)了全國(guó)在天文科普?qǐng)鲳^上的不足。近年來在素質(zhì)教育的推動(dòng)下，許多中小學(xué)開設(shè)了天文校本課程，組織了天文社團(tuán)或興趣小組等形式的天文教育活動(dòng)［3］；一些省市自治區(qū)的中小學(xué)也已有高級(jí)天象廳、數(shù)字化天文教室，但由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡，先進(jìn)、豐富的資源主要集中在一線或省會(huì)城市。最后在專業(yè)人才方面，長(zhǎng)期以來全國(guó)僅有南京大學(xué)、北京大學(xué)、北京師范大學(xué)和中國(guó)科技大學(xué)4所高校開設(shè)天文系。雖這些年情況有所好轉(zhuǎn)，如廈門大學(xué)于2012年復(fù)辦天文系，西華師范大學(xué)于2016年成立天文系，清華大學(xué)于2019年成立天文系，但培養(yǎng)出的天文專業(yè)人才數(shù)量依然嚴(yán)重不足。

與此對(duì)比，大多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家把天文教育作為國(guó)民義務(wù)教育的重要組成部分［4］。以美國(guó)為例，早在1985年美國(guó)科學(xué)促進(jìn)協(xié)會(huì)就啟動(dòng)了一項(xiàng)面向21世紀(jì)、致力于科學(xué)知識(shí)普及的中小學(xué)課程改革工程——“2061計(jì)劃”，計(jì)劃旨在通過對(duì)幼兒園到高中階段的科學(xué)、數(shù)學(xué)和技術(shù)的教育改革，使美國(guó)兒童適應(yīng)2061年彗星再次臨近地球時(shí)科學(xué)技術(shù)和社會(huì)生活的發(fā)展變化。美國(guó)的中小學(xué)生從孩童時(shí)代開始就在濃厚的天文素養(yǎng)氛圍下成長(zhǎng)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，超過半數(shù)的美國(guó)家庭擁有天文望遠(yuǎn)鏡，很多新發(fā)現(xiàn)的天體以美國(guó)人（包括很多青少年）的名字命名［5］。科學(xué)教育研究一直是美國(guó)基礎(chǔ)教育研究的熱點(diǎn)。1996年美國(guó)頒布了首部《國(guó)家科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》，2011年進(jìn)行補(bǔ)充和完善，2013年又發(fā)布了《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》（Next Generation Science Standard，簡(jiǎn)稱NGSS），其核心主題之一是地球與空間科學(xué)，富含有關(guān)天文教育的內(nèi)容，設(shè)定了從幼兒園到高中結(jié)束時(shí)學(xué)生需要掌握的天文知識(shí)的水平標(biāo)準(zhǔn)。另外，美國(guó)天文教育形式多樣，公眾參與度髙。從事天文相關(guān)研究的高等院校及天文臺(tái)的科學(xué)家和教育工作者積極參與天文教育，共同研發(fā)教育資源，建立教育項(xiàng)目，有的應(yīng)用于中小學(xué)天文教育，有的提供給公眾進(jìn)行自主探索［6］。美國(guó)也有許多天文網(wǎng)站如NASA，Sky&Telescope等［7］，人們能夠使用這些網(wǎng)站獲取最新天文消息。

總體來說，我國(guó)天文教育任重而道遠(yuǎn)，了解天文教育現(xiàn)狀是做好天文教育工作的前提。為此筆者有針對(duì)性地設(shè)計(jì)調(diào)查問卷，希望通過量化統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)我國(guó)義務(wù)教育階段天文教育存在的問題并總結(jié)規(guī)律。以此為據(jù)，一方面針對(duì)問題提出有效的建議和切實(shí)可行的措施，另一方面利用規(guī)律指導(dǎo)未來天文教育，增強(qiáng)學(xué)生“仰望星空”的意識(shí)。

1 研究數(shù)據(jù)與方法

1.1 問卷與樣本情況

對(duì)全國(guó)范圍內(nèi)義務(wù)教育階段的學(xué)生實(shí)施自編問卷調(diào)查，以了解學(xué)生對(duì)天文知識(shí)、天文觀測(cè)的興趣程度，對(duì)天文教育必要性的認(rèn)識(shí)，獲取天文知識(shí)的方式和掌握程度，從而獲得我國(guó)義務(wù)教育階段天文教育的現(xiàn)狀。

按照國(guó)家統(tǒng)計(jì)局2008年制定的《統(tǒng)計(jì)上劃分城鄉(xiāng)的規(guī)定》［8］劃分調(diào)查對(duì)象位置，其中一線與省會(huì)城市2 580人、非省會(huì)城區(qū)5 516人、鎮(zhèn)區(qū)4 511人和鄉(xiāng)村1 523人，各地樣本數(shù)量足夠，均具有一定的代表性。性別分布：男生50.88%，女生49.12%。年級(jí)分布：一至三年級(jí)16.77%，四至六年級(jí)25.22%，七年級(jí)18.74%，八年級(jí)23.28%，九年級(jí)15.98%。

1.2 數(shù)據(jù)的收集與整理

本研究采取線上調(diào)查，在沒有做其他預(yù)篩選或限制條件下收集14 130份問卷，有效率100%。對(duì)收回問卷進(jìn)行信效度檢驗(yàn)：α＝0.842>0.7，KMO=0.868，問卷可靠且有效。將問卷相關(guān)數(shù)據(jù)按照李克特量表計(jì)分法進(jìn)行整理，通過SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)。

2 調(diào)查結(jié)果與分析

2.1 學(xué)生對(duì)天文學(xué)習(xí)興趣濃厚

學(xué)習(xí)天文包括學(xué)習(xí)天文常識(shí)和觀測(cè)基礎(chǔ)知識(shí)。調(diào)查顯示，認(rèn)為學(xué)習(xí)天文“非常重要”的學(xué)生占30.45%，“重要”的占49.89%，兩者合計(jì)為80.34%，說明多數(shù)學(xué)生自身重視天文知識(shí)的學(xué)習(xí)；對(duì)天文知識(shí)“非常感興趣”和“感興趣”的學(xué)生共計(jì)61.70%（圖1），對(duì)天文觀測(cè)“非常感興趣”和“感興趣”的學(xué)生共計(jì)73.00%（圖2），說明學(xué)生天文興趣濃厚。在學(xué)生感興趣的天文內(nèi)容方面（表1），“星座”“天文常識(shí)”和“神話故事”位居前三。另外，學(xué)生對(duì)天文專家到校講授天文知識(shí)充滿期待。82.06%的學(xué)生希望學(xué)校增設(shè)天文課外課程（或小組活動(dòng)），71.40%的學(xué)生想?yún)⒓蛹倨诘奶煳难袑W(xué)活動(dòng)，63.76%的學(xué)生表示“自己想了解天文奧賽，但沒有渠道了解”。這些數(shù)據(jù)展示了學(xué)生在學(xué)習(xí)天文知識(shí)上的積極性。

2.2 學(xué)生獲取天文知識(shí)的方式單一

在“參加過哪些天文活動(dòng)”問題上（表2），次數(shù)較多的活動(dòng)是夜間觀星（24.45%）和參觀天文科普?qǐng)鲳^（20.82%），其余的活動(dòng)占比均不超過10%，可見天文活動(dòng)單一且方式陳舊；“從未參加過天文活動(dòng)”的學(xué)生高達(dá)53.37%，說明天文教育普及程度低。“閱讀課外書籍”“參觀科技館、天文館等”“觀看影視作品”是學(xué)生期望學(xué)習(xí)天文的排名前三的方式（表3）。“天文望遠(yuǎn)鏡的操作使用”“天文常識(shí)”和“特殊天象的觀測(cè)”是學(xué)生較希望學(xué)習(xí)的內(nèi)容（表4）。

2.3 天文設(shè)施缺乏且教育資源分布不均

對(duì)學(xué)校資源進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)僅有13.71%的學(xué)校有天文小組或社團(tuán)，17.40%的學(xué)校組織過天文科普講座，11.41%的學(xué)校有天文望遠(yuǎn)鏡。由此可見，我國(guó)對(duì)中小學(xué)投入的天文教育資源較少，基礎(chǔ)建設(shè)薄弱。

對(duì)比發(fā)現(xiàn)（圖3），經(jīng)濟(jì)條件越好的地區(qū)，學(xué)校越重視組織天文社團(tuán)或小組、開辦天文講座。在天文望遠(yuǎn)鏡配備上，一線與省會(huì)城市的配備率高于其他地區(qū)。望遠(yuǎn)鏡是天文學(xué)習(xí)的關(guān)鍵硬件之一，此類資源較少，一定程度上意味著青少年缺少直接參與天文活動(dòng)、接受天文教育的機(jī)會(huì)。由于望遠(yuǎn)鏡的購買和使用需要較多資金和師資投入，此類教育資源也因此向擁有更多資金實(shí)力和師資力量的一線與省會(huì)城市傾斜。雖然樣本不能反映絕對(duì)真實(shí)情況，但此結(jié)果一定程度上符合大眾主觀認(rèn)知。

2.4 學(xué)生天文知識(shí)的儲(chǔ)備低于《中國(guó)公民科學(xué)素質(zhì)基準(zhǔn)》

《中國(guó)公民科學(xué)素質(zhì)基準(zhǔn)》（簡(jiǎn)稱“基準(zhǔn)”）中第十三則要求中國(guó)公民掌握基本的天文知識(shí)。從簡(jiǎn)單到困難，從常識(shí)到熱點(diǎn)話題，共設(shè)置10題（圖4和圖5）。基準(zhǔn)要求公民知道地球是太陽系中的一顆行星，太陽系是銀河系內(nèi)的一顆恒星［9］。因此設(shè)置題目“太陽系有多少顆大行星？”，超過51.62%的學(xué)生選擇錯(cuò)誤答案，并不了解太陽系的基本構(gòu)成。再要求公民知道地球自轉(zhuǎn)形成晝夜交替、地球公轉(zhuǎn)形成四季更迭，所以詢問學(xué)生“與中國(guó)傳統(tǒng)的24節(jié)氣關(guān)系最大的是？”，有一半以上（51.51%）的學(xué)生不知道四季更替主要與地球公轉(zhuǎn)有關(guān)。對(duì)于熱點(diǎn)話題“2020年我國(guó)發(fā)射前往火星的探測(cè)器是？”及“中國(guó)‘天眼（FAST）的口徑是多少？”，分別有58.77%和60.65%的學(xué)生選擇了錯(cuò)誤答案。可見義務(wù)教育階段的學(xué)生的天文知識(shí)儲(chǔ)備沒有達(dá)到“基準(zhǔn)”要求。

比較不同年級(jí)的正確率，一至三年級(jí)的正確率最低，考慮是一至三年級(jí)的學(xué)生年齡小，認(rèn)知能力有限的原因。客觀比較初中階段，70%的題目是七年級(jí)的正確率最高。在“光年是天文學(xué)中的 （單位）”和“與中國(guó)傳統(tǒng)的24節(jié)氣關(guān)系最大的是？”這類涉及專業(yè)知識(shí)的題目上，七年級(jí)到九年級(jí)正確率提高。值得注意的是，“太陽大氣由內(nèi)向外的順序?yàn)椋俊笔前四昙?jí)地理教科書中的知識(shí)，但八年級(jí)和九年級(jí)學(xué)生的正確率相對(duì)七年級(jí)來說并沒有明顯提高。

3 提高義務(wù)教育階段天文教育發(fā)展水平的建議

根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象和問題，為顯著提升青少年天文知識(shí)儲(chǔ)備，有效促進(jìn)我國(guó)義務(wù)教育階段天文教育發(fā)展水平，提出以下建議。

3.1 適當(dāng)增加義務(wù)教育階段天文知識(shí)點(diǎn)

教育部門要在政策上重視天文教育，深化課程改革。建議逐步將天文教育納入中小學(xué)教學(xué)大綱、列為選修課程；可以在制定全國(guó)課程大綱時(shí)，在小學(xué)科學(xué)課、中學(xué)物理和地理課中適當(dāng)增加天文知識(shí)點(diǎn)，并融合歷史、人文和科技，利用多元化的天文教學(xué)，提升學(xué)生的天文知識(shí)儲(chǔ)備量。例如物理課中融入宇宙的起源與演化、探測(cè)器、人造衛(wèi)星等知識(shí)；將詩詞中的天文學(xué)、中國(guó)古代星官、天文重大發(fā)現(xiàn)融合在人文歷史課中；在地理課上拓展天象、節(jié)氣和國(guó)家空間科學(xué)發(fā)展動(dòng)態(tài)包括嫦娥計(jì)劃、天宮計(jì)劃等。

3.2 有效提高教師天文科學(xué)素養(yǎng)

首先，增強(qiáng)天文教育專業(yè)人才的儲(chǔ)備。教育部門可以引進(jìn)一批具有一定天文知識(shí)和操作技能的教師，由這些教師帶隊(duì)，在學(xué)校成立天文社團(tuán)或興趣小組，吸引更多的學(xué)生參與到天文活動(dòng)中［10］；各級(jí)教育局、科技局等相關(guān)部門可以通過組織科普比賽或設(shè)置一些基金項(xiàng)目，激勵(lì)有能力、有興趣的天文專業(yè)人才組建天文教育團(tuán)隊(duì)，共同致力于天文課程大綱的制定、課件的研發(fā)、天文科普作品的創(chuàng)作等。

其次，進(jìn)一步提升學(xué)校教師的天文知識(shí)素養(yǎng)。將“國(guó)培計(jì)劃”“省培計(jì)劃”與“中小學(xué)教師素質(zhì)能力提升工程”有機(jī)結(jié)合、一體實(shí)施，通過網(wǎng)絡(luò)教研平臺(tái)等為教師提供專業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)和互助［11］。不同省份或地區(qū)的天文學(xué)會(huì)還可以定期開展“天文師資培訓(xùn)”，各學(xué)校可派具有物理、地理或科學(xué)背景的教師參加培訓(xùn)，為中小學(xué)天文教育提供強(qiáng)有力的保障。

3.3 遵循青少年認(rèn)知發(fā)展規(guī)律

小學(xué)階段的孩子們好奇、好動(dòng)，好奇心是培養(yǎng)他們學(xué)習(xí)興趣的最大突破口。建議選擇簡(jiǎn)單直觀的天文內(nèi)容，采取一些寓教于樂的方式。例如，開展當(dāng)小老師的活動(dòng)，讓學(xué)生把學(xué)到的天文知識(shí)以“過家家”的方式“教”給父母。另外小學(xué)生直觀思維能力較強(qiáng)，因此在教學(xué)中可以讓學(xué)生多參與有直觀教具且具有探索性的教學(xué)活動(dòng)。

初中階段的學(xué)生抽象思維快速發(fā)展，表現(xiàn)出對(duì)學(xué)科的興趣差異，對(duì)天文感興趣的方面有所變化。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，隨著年齡增長(zhǎng)，學(xué)生對(duì)地外生命、天文觀測(cè)、天文攝影、深空奧秘等方面的興趣逐漸上升。教師此時(shí)需要增加天文學(xué)習(xí)的難度，偏重動(dòng)手操作望遠(yuǎn)鏡和戶外實(shí)測(cè)內(nèi)容，將課堂交給學(xué)生。另外，初中生能從網(wǎng)絡(luò)媒介上獲取天文知識(shí)，但難以辨別真?zhèn)危處熞匾曔壿嬎季S的開發(fā)，教會(huì)他們嚴(yán)謹(jǐn)論證。例如學(xué)習(xí)“星座”時(shí)，學(xué)生對(duì)星座的了解停留在與性格、命運(yùn)相關(guān)的占卜上，天文教育則需要破除這種宿命論觀點(diǎn)，把天文知識(shí)多方位、多角度地傳播出去，使人們相信科學(xué)，破除迷信，樹立正確的宇宙觀［12］。對(duì)于課業(yè)負(fù)擔(dān)較重、少有時(shí)間進(jìn)行天文探索的學(xué)生，需要教師將天文知識(shí)融入平時(shí)課堂［13］。

總之，了解不同階段的學(xué)生在認(rèn)知發(fā)展方面的特點(diǎn)，有助于在天文教育中做到有的放矢。

3.4 不斷豐富天文教育資源和手段

首先，要充分利用已有天文設(shè)施和教育資源。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，一線與省會(huì)城市天文資源和基礎(chǔ)設(shè)施相對(duì)較多，建議增加學(xué)生參觀技館、天象館等設(shè)施的機(jī)會(huì)，多開展天文科普講座、展覽、競(jìng)賽等活動(dòng)，使學(xué)生可以充分利用現(xiàn)有天文科普基地的資源。針對(duì)中小城區(qū)、鎮(zhèn)區(qū)、鄉(xiāng)村設(shè)施不足的情況，可以通過網(wǎng)絡(luò)“名師課堂”，輸送優(yōu)質(zhì)教育資源到學(xué)校；也可以引進(jìn)科普大篷車、天文培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，加強(qiáng)科普建設(shè)。在此基礎(chǔ)上，教師合理利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，縮小資源差異。例如借助萬維望遠(yuǎn)鏡（WWT）的天文觀測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合Kinect技術(shù)，給學(xué)生展示一個(gè)全景式宇宙，在一定程度上彌補(bǔ)無法采購和使用天文望遠(yuǎn)鏡的缺陷。

其次，要不斷優(yōu)化天文資源配置。建議有條件的學(xué)校配備專業(yè)的天文望遠(yuǎn)鏡，組織學(xué)生使用天文望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測(cè)，盡量滿足每一位學(xué)生探索星空奧秘的愿望。在光污染弱，觀測(cè)條件好的鎮(zhèn)區(qū)、鄉(xiāng)村，學(xué)校也可與投資商共同建造和使用可持續(xù)發(fā)展的天文觀測(cè)基地。全球約83%的人口生活在光污染的天空下，因此以減輕光污染、保存與保護(hù)黑暗夜空為理念的暗夜保護(hù)運(yùn)動(dòng)，如暗夜保護(hù)區(qū)、暗夜公園等天文旅游產(chǎn)品逐漸受寵［14］。學(xué)校與投資商成立天文旅游伙伴關(guān)系，共同承辦研學(xué)活動(dòng)，學(xué)生就可以通過研學(xué)基地參加豐富的天文活動(dòng)。

致謝 在調(diào)查問卷發(fā)放過程中，湖北省教育局及各學(xué)校老師給予了幫助，在此一并致謝！

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Current Situation and Suggestionsfor Astronomy Education in the Stage of Compulsory Education

Abstract：Astronomy education is an indispensable part of improving students?scientific literacy.In this paper，a questionnaire is specifically designed and a nationwide investigation is launched to clarify the status quo of astronomy education in the stage of compulsory education.The investigation finds that students have a single way of obtaining astronomy knowledge；there is a lack of astronomical infrastructure；the development of educational resources among regions is unbalanced，and the fact that more than half of students astronomy knowledge reserve has not yet reached “The Standard of Chinese Citizens Scientific Quality”，and most students have a strong interest in astronomy and thirst for knowledge，and attach great importance to astronomy learning.In view of this，we call on education at all levels and relevant departments to put a high value on astronomy education，pay attention to the lack of astronomy knowledge among adolescents，and lay emphasis on strengthening the macro-guidance，appropriately increasing the proportion of astronomy knowledge in compulsory education，improving teachers personal astronomy literacy，adhering to the cognitive development ability of adolescents，and enriching the means of astronomy education so as to effectively improve the development level of astronomy education in the stage of compulsory education.

Keywords：compulsory education stage;astronomy education；status survey；degree of interest;astronomy knowledge