高中天文教育4.0的研究

黄建伟

广东实验中学开展天文观测活动的历史由来已久。1987年，学校组织师生观测日食。随后，学校建立了天文台、天象馆、“铜壶滴漏”观测点和天文探究室，天文教育活动发展迅速。

一、高中天文教育的实施路径

1. 组成学习共同体。学校成立天文兴趣小组的目的在于培养学生探索天文的兴趣，培养学生的天文素养。天文社在天文兴趣小组的基础上发展壮大，并规范活动的形式，社内成员组成学习共同体。

2. 天文观测。天文观察活动内容有：天文器材使用培训、月相观测、观星座、看流星。活动的形式有“马路天文”、野外观星、夏令营、冬令营等。

3. 学长引路。高年级学生带低年级学生开展天文活动。已毕业的学长经常回天文社给社团成员讲课。

4. 自主学习。天文社团的活动主要是培养学生的兴趣，学生想更深入地了解天文知识，主要是靠自主学习。

5. 专家引领。学校经常请天文方面的专家到校做专题讲座，如北京大学天文系陈建生院士、南京大学天文系李志远教授、“天问一号”任务测控系统总设计师李海涛、北京大学天文系主任吴学兵教授，等等。

6. 网络课程。2013年，天文社开始引入网络课程进行教学，由天文社社长负责，邀请学长，确定讲课的内容、时间、地点，组织天文社的学生上课。

7. 个别辅导。辅导的形式有两种，一种是面对面辅导，由老师或水平较高的同学辅导;一种是通过网络辅导，特别是微信。

8. 天文竞赛。通过组织学生参加相关的天文知识竞赛，提高学生的学习兴趣和专业水平。

二、高中天文教育的课程和特点

我校天文社师生在开展天文教育的过程中，构建了“四阶四性”的天文课程。

1. 四阶课程

第一阶，基础性课程：天文学基础知识、地理学科知识的渗透。

第二阶，实践性课程：天文观测、户外观星实践（2016年起改名为天文研学）。

第三阶，创新性课程：含天文竞赛进阶。

第四阶，自主合作课程：含天文竞赛高阶课程、天文社活动、校友讲座和网络研讨、个性发展课程等五种形式。

2. 四性课程

四性是指课程研发的开放性、课程实施的实践性、课程评价的过程性、课程资源的多元性。

“四阶四性”课程是教师搭台、组成学习共同体、学生自主学习、同伴互助、学长引路、专家指点、体现个性化需求的课程，课程可示范、推广、复制。

“四阶四性”课程在实施过程中，体现出全球公民技能、创新和创造力培养、技术技能培养、人际交往技能、个性化和自主学习、包容性学习、基于问题与合作的学习、终身学习和学生自我驱动八个特征。

三、高中天文教育4.0的提出

自从2013年德国提出“工业4.0”概念，即以人工智能、机器人技术、虚拟现实、量子信息技术、可控核聚变、清洁能源以及生物技术为突破口的第四次工业革命以来，世界各国都在思考如何培养“教育4.0时代”的人才来迎接这个全新的机遇和挑战，即如何迈进“教育4.0时代”。 在探索具体的路径和策略时，人们已对“教育4.0时代”的本质特征有清晰的认识，即这是一个以学生为中心的时代。

在“教育4.0时代”，学科的逻辑不再是唯一主导的内容组织方式，教师不再是唯一的内容权威，甚至知识和技能的获取也不再是唯一的追求，学生心智成长，自我构建知识体系，灵活运用知识和技能解决问题、应对挑战的能力，才是最重要的。

（一）“四阶四性”课程重在培养“四种能力”

1. 创新创造能力：对应课程为第三阶课程，即天文竞赛进阶、天文科研、天文观测设备DIY课程，对应的能力培养为天文创新能力。

2. 技术技能：对应课程为第二阶课程，即天文研学、天文观测和天文摄影，对应的能力培养为天文实践能力。

3. 人际交往：对应课程为第二阶、第四阶课程，即天文实践能力和自主合作能力。

4. 全球公民意识：对应课程为第一阶至第四阶的课程，课程里都蕴含了全球公民意识的培养。

（二）“四阶四性”课程体现了“八个特征”

1. 通过一阶课程，即天文学基础课程和地理学科知识渗透的课程，主要培养学生更广阔的世界意识、可持续发展意识等全球公民技能。

2. 通过第二阶实践性课程，即天文观测、户外观星实践，具备了培养学生技术技能、人际交往技能的特征。第三阶创新性课程即天文竞赛进阶的课程，天文科研、天文观测设备DIY课程，具备了培养学生创新创造技能的特征。

3. 在前面三阶课程的基础上，形成的第四阶课程，主要培养学生在学习天文知识的基础上，对学习方式和内容的提升和改进，初步形成了可及性和包容性学习、基于问题和协作的学习、个性化和自定进度的学习。

4. 对前面四阶课程中不断的优化、完善、总结，寻找更高效的学习方法和学习效果，培养终身学习和自我驱动学习的模式。

（三）高中天文教育4.0的划分依据

根据我校开展天文活动的时间、内容、课程、特点、效果，对照“教育4.0时代”的八个关键特征划分。

1. 高中天文教育1.0（1987—2003年）：包括野外观测活动及在学校利用课余时间安排天文课程等课外活动。主要目的是提高学生的天文兴趣，拓展学生的科学素养。

2. 高中天文教育2.0（2004—2008年）：主要成立学生天文社团，组织学生参加天文夏令营和冬令营，引进了天文奥赛课程。有了竞赛的引领，课程体系更丰富并形成体系。

3. 高中天文教育3.0（2009—2015年）：以2009年学校承办“国际天文年”活动，承办全国天文奥赛决赛，学生在国际天文奥赛的三大赛事的获奖情况，形成学校特有的“四阶四性课程”体系，出版《SSAA天文探索》为标志。主要完善校本教材，特别是学长引路课程，不仅提高学生的科学素养，还增加了对学生实践能力、创新能力和自主合作能力的培养。天文社成员还利用微信等社交软件，成立天文交流群，交流天文知识、国际天文信息、竞赛经验，还设立虚拟宇宙空间漫游、个别辅导、升学指导等，拓展了学习天文的空间、路径和范围。

4. 高中天文教育4.0（2016年至今）：在2014年高中天文教育“四阶四性课程”体系形成的基础上，结合《SSAA天文探索》，形成自主合作课程和天文学习共同体。

四、思考

高中天文教育4.0，需要在学习最新科学成果的指导下，不断优化教与学的过程、优化评价手段，在增加教育资源和提高教师自身天文专业能力、进一步完善课程结构和内容的基础上，为如何更好地开展课程和活動效果的评价、如何更合理地组成天文学习共同体等，提供样本。