義務教育階段天文教育的現狀及其建議

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生科學素養不可或缺的內容。為準確厘清我國義務教育階段的天文教育現狀，針對性地設計了調查問卷并在全國范圍內展開調查。調查發現：學生獲取天文知識方式單一，天文基礎設施缺乏，教育資源地區間發展不平衡，半數以上的學生天文知識儲備尚未達到《中國公民科學素質基準》；多數學生擁有濃厚的天文興趣和求知欲，重視天文學習。鑒于此，我們呼吁各級教育及相關部門對天文教育予以關注，要高度重視青少年天文知識匱乏等問題，加強宏觀引導，適當增加義務教育階段天文知識占比，提高教師自身天文科學素養，遵循青少年的認知發展能力，豐富天文教育手段，從而有效提高義務教育階段天文教育發展水平。

關鍵詞：義務教育階段；天文教育；現狀調查；興趣程度；天文知識

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

天文學是一門研究天體和宇宙的科學，它對人類認識宇宙及推動科學技術的發展有重要意義。在古代，祖先通過探索星空變化規律確定四季，編制歷法，發展農業生產，還建造了很多天文儀器如簡儀、圭表等。近年來我國航天事業發展迅猛，實施了嫦娥工程，建造了500米口徑球面射電望遠鏡等“國家重器”［1］。時代發展對高素質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知識、科學思想和科學理念，不僅可以提高學生的科學素養，拓寬知識面，還能使學生在不斷質疑、不斷探索的過程中，培養自己的探索精神和科學思維方法，并且樹立正確的宇宙觀和世界觀，以科學的視角認識世界。

目前國內整體天文教育工作有所欠缺。首先，沒有統一或針對學段的教學內容。作為六大自然學科之一的天文學，是唯一沒有被獨立列于中小學課程體系中的學科，天文知識呈碎片化分布于物理、地理等學科中。我國現階段出版的天文學教材（如《天文學新概論》《普通天文學》等）和正式發行的優秀天文科普刊物（如《天文愛好者》《中國國家天文》等），難以滿足不同年齡段學生的系統性天文知識教育。其次，天文基礎設施不充足。天文館和科技館在我國現階段青少年天文知識普及教育中發揮著重要作用。據統計，2020年全國有573個科技館和952個科學技術類博物館［2］，但只有部分場館設置有天文元素，長期穩定開放的天文專門科普場館只有北京天文館。2021年7月上海天文館正式開館，一定程度上彌補了全國在天文科普場館上的不足。近年來在素質教育的推動下，許多中小學開設了天文校本課程，組織了天文社團或興趣小組等形式的天文教育活動［3］；一些省市自治區的中小學也已有高級天象廳、數字化天文教室，但由于經濟發展不平衡，先進、豐富的資源主要集中在一線或省會城市。最后在專業人才方面，長期以來全國僅有南京大學、北京大學、北京師范大學和中國科技大學4所高校開設天文系。雖這些年情況有所好轉，如廈門大學于2012年復辦天文系，西華師范大學于2016年成立天文系，清華大學于2019年成立天文系，但培養出的天文專業人才數量依然嚴重不足。

與此對比，大多數發達國家把天文教育作為國民義務教育的重要組成部分［4］。以美國為例，早在1985年美國科學促進協會就啟動了一項面向21世紀、致力于科學知識普及的中小學課程改革工程——“2061計劃”，計劃旨在通過對幼兒園到高中階段的科學、數學和技術的教育改革，使美國兒童適應2061年彗星再次臨近地球時科學技術和社會生活的發展變化。美國的中小學生從孩童時代開始就在濃厚的天文素養氛圍下成長。調查發現，超過半數的美國家庭擁有天文望遠鏡，很多新發現的天體以美國人（包括很多青少年）的名字命名［5］。科學教育研究一直是美國基礎教育研究的熱點。1996年美國頒布了首部《國家科學課程標準》，2011年進行補充和完善，2013年又發布了《新一代科學教育標準》（Next Generation Science Standard，簡稱NGSS），其核心主題之一是地球與空間科學，富含有關天文教育的內容，設定了從幼兒園到高中結束時學生需要掌握的天文知識的水平標準。另外，美國天文教育形式多樣，公眾參與度髙。從事天文相關研究的高等院校及天文臺的科學家和教育工作者積極參與天文教育，共同研發教育資源，建立教育項目，有的應用于中小學天文教育，有的提供給公眾進行自主探索［6］。美國也有許多天文網站如NASA，Sky&Telescope等［7］，人們能夠使用這些網站獲取最新天文消息。

總體來說，我國天文教育任重而道遠，了解天文教育現狀是做好天文教育工作的前提。為此筆者有針對性地設計調查問卷，希望通過量化統計分析，發現我國義務教育階段天文教育存在的問題并總結規律。以此為據，一方面針對問題提出有效的建議和切實可行的措施，另一方面利用規律指導未來天文教育，增強學生“仰望星空”的意識。

1 研究數據與方法

1.1 問卷與樣本情況

對全國范圍內義務教育階段的學生實施自編問卷調查，以了解學生對天文知識、天文觀測的興趣程度，對天文教育必要性的認識，獲取天文知識的方式和掌握程度，從而獲得我國義務教育階段天文教育的現狀。

按照國家統計局2008年制定的《統計上劃分城鄉的規定》［8］劃分調查對象位置，其中一線與省會城市2 580人、非省會城區5 516人、鎮區4 511人和鄉村1 523人，各地樣本數量足夠，均具有一定的代表性。性別分布：男生50.88%，女生49.12%。年級分布：一至三年級16.77%，四至六年級25.22%，七年級18.74%，八年級23.28%，九年級15.98%。

1.2 數據的收集與整理

本研究采取線上調查，在沒有做其他預篩選或限制條件下收集14 130份問卷，有效率100%。對收回問卷進行信效度檢驗：α＝0.842>0.7，KMO=0.868，問卷可靠且有效。將問卷相關數據按照李克特量表計分法進行整理，通過SPSS統計分析軟件對數據進行描述性統計。

2 調查結果與分析

2.1 學生對天文學習興趣濃厚

學習天文包括學習天文常識和觀測基礎知識。調查顯示，認為學習天文“非常重要”的學生占30.45%，“重要”的占49.89%，兩者合計為80.34%，說明多數學生自身重視天文知識的學習；對天文知識“非常感興趣”和“感興趣”的學生共計61.70%（圖1），對天文觀測“非常感興趣”和“感興趣”的學生共計73.00%（圖2），說明學生天文興趣濃厚。在學生感興趣的天文內容方面（表1），“星座”“天文常識”和“神話故事”位居前三。另外，學生對天文專家到校講授天文知識充滿期待。82.06%的學生希望學校增設天文課外課程（或小組活動），71.40%的學生想參加假期的天文研學活動，63.76%的學生表示“自己想了解天文奧賽，但沒有渠道了解”。這些數據展示了學生在學習天文知識上的積極性。

2.2 學生獲取天文知識的方式單一

在“參加過哪些天文活動”問題上（表2），次數較多的活動是夜間觀星（24.45%）和參觀天文科普場館（20.82%），其余的活動占比均不超過10%，可見天文活動單一且方式陳舊；“從未參加過天文活動”的學生高達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”是學生期望學習天文的排名前三的方式（表3）。“天文望遠鏡的操作使用”“天文常識”和“特殊天象的觀測”是學生較希望學習的內容（表4）。

2.3 天文設施缺乏且教育資源分布不均

對學校資源進行調查，發現僅有13.71%的學校有天文小組或社團，17.40%的學校組織過天文科普講座，11.41%的學校有天文望遠鏡。由此可見，我國對中小學投入的天文教育資源較少，基礎建設薄弱。

對比發現（圖3），經濟條件越好的地區，學校越重視組織天文社團或小組、開辦天文講座。在天文望遠鏡配備上，一線與省會城市的配備率高于其他地區。望遠鏡是天文學習的關鍵硬件之一，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、接受天文教育的機會。由于望遠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力和師資力量的一線與省會城市傾斜。雖然樣本不能反映絕對真實情況，但此結果一定程度上符合大眾主觀認知。

2.4 學生天文知識的儲備低于《中國公民科學素質基準》

《中國公民科學素質基準》（簡稱“基準”）中第十三則要求中國公民掌握基本的天文知識。從簡單到困難，從常識到熱點話題，共設置10題（圖4和圖5）。基準要求公民知道地球是太陽系中的一顆行星，太陽系是銀河系內的一顆恒星［9］。因此設置題目“太陽系有多少顆大行星？”，超過51.62%的學生選擇錯誤答案，并不了解太陽系的基本構成。再要求公民知道地球自轉形成晝夜交替、地球公轉形成四季更迭，所以詢問學生“與中國傳統的24節氣關系最大的是？”，有一半以上（51.51%）的學生不知道四季更替主要與地球公轉有關。對于熱點話題“2020年我國發射前往火星的探測器是？”及“中國‘天眼（FAST）的口徑是多少？”，分別有58.77%和60.65%的學生選擇了錯誤答案。可見義務教育階段的學生的天文知識儲備沒有達到“基準”要求。

比較不同年級的正確率，一至三年級的正確率最低，考慮是一至三年級的學生年齡小，認知能力有限的原因。客觀比較初中階段，70%的題目是七年級的正確率最高。在“光年是天文學中的 （單位）”和“與中國傳統的24節氣關系最大的是？”這類涉及專業知識的題目上，七年級到九年級正確率提高。值得注意的是，“太陽大氣由內向外的順序為？”是八年級地理教科書中的知識，但八年級和九年級學生的正確率相對七年級來說并沒有明顯提高。

3 提高義務教育階段天文教育發展水平的建議

根據調查發現的現象和問題，為顯著提升青少年天文知識儲備，有效促進我國義務教育階段天文教育發展水平，提出以下建議。

3.1 適當增加義務教育階段天文知識點

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教學大綱、列為選修課程；可以在制定全國課程大綱時，在小學科學課、中學物理和地理課中適當增加天文知識點，并融合歷史、人文和科技，利用多元化的天文教學，提升學生的天文知識儲備量。例如物理課中融入宇宙的起源與演化、探測器、人造衛星等知識；將詩詞中的天文學、中國古代星官、天文重大發現融合在人文歷史課中；在地理課上拓展天象、節氣和國家空間科學發展動態包括嫦娥計劃、天宮計劃等。

3.2 有效提高教師天文科學素養

首先，增強天文教育專業人才的儲備。教育部門可以引進一批具有一定天文知識和操作技能的教師，由這些教師帶隊，在學校成立天文社團或興趣小組，吸引更多的學生參與到天文活動中［10］；各級教育局、科技局等相關部門可以通過組織科普比賽或設置一些基金項目，激勵有能力、有興趣的天文專業人才組建天文教育團隊，共同致力于天文課程大綱的制定、課件的研發、天文科普作品的創作等。

其次，進一步提升學校教師的天文知識素養。將“國培計劃”“省培計劃”與“中小學教師素質能力提升工程”有機結合、一體實施，通過網絡教研平臺等為教師提供專業發展的指導和互助［11］。不同省份或地區的天文學會還可以定期開展“天文師資培訓”，各學校可派具有物理、地理或科學背景的教師參加培訓，為中小學天文教育提供強有力的保障。

3.3 遵循青少年認知發展規律

小學階段的孩子們好奇、好動，好奇心是培養他們學習興趣的最大突破口。建議選擇簡單直觀的天文內容，采取一些寓教于樂的方式。例如，開展當小老師的活動，讓學生把學到的天文知識以“過家家”的方式“教”給父母。另外小學生直觀思維能力較強，因此在教學中可以讓學生多參與有直觀教具且具有探索性的教學活動。

初中階段的學生抽象思維快速發展，表現出對學科的興趣差異，對天文感興趣的方面有所變化。調查發現，隨著年齡增長，學生對地外生命、天文觀測、天文攝影、深空奧秘等方面的興趣逐漸上升。教師此時需要增加天文學習的難度，偏重動手操作望遠鏡和戶外實測內容，將課堂交給學生。另外，初中生能從網絡媒介上獲取天文知識，但難以辨別真偽，教師要重視邏輯思維的開發，教會他們嚴謹論證。例如學習“星座”時，學生對星座的了解停留在與性格、命運相關的占卜上，天文教育則需要破除這種宿命論觀點，把天文知識多方位、多角度地傳播出去，使人們相信科學，破除迷信，樹立正確的宇宙觀［12］。對于課業負擔較重、少有時間進行天文探索的學生，需要教師將天文知識融入平時課堂［13］。

總之，了解不同階段的學生在認知發展方面的特點，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施和教育資源。調查發現，一線與省會城市天文資源和基礎設施相對較多，建議增加學生參觀技館、天象館等設施的機會，多開展天文科普講座、展覽、競賽等活動，使學生可以充分利用現有天文科普基地的資源。針對中小城區、鎮區、鄉村設施不足的情況，可以通過網絡“名師課堂”，輸送優質教育資源到學校；也可以引進科普大篷車、天文培訓機構，加強科普建設。在此基礎上，教師合理利用網絡技術，縮小資源差異。例如借助萬維望遠鏡（WWT）的天文觀測數據，結合Kinect技術，給學生展示一個全景式宇宙，在一定程度上彌補無法采購和使用天文望遠鏡的缺陷。

其次，要不斷優化天文資源配置。建議有條件的學校配備專業的天文望遠鏡，組織學生使用天文望遠鏡進行觀測，盡量滿足每一位學生探索星空奧秘的愿望。在光污染弱，觀測條件好的鎮區、鄉村，學校也可與投資商共同建造和使用可持續發展的天文觀測基地。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、保存與保護黑暗夜空為理念的暗夜保護運動，如暗夜保護區、暗夜公園等天文旅游產品逐漸受寵［14］。學校與投資商成立天文旅游伙伴關系，共同承辦研學活動，學生就可以通過研學基地參加豐富的天文活動。

致謝 在調查問卷發放過程中，湖北省教育局及各學校老師給予了幫助，在此一并致謝！

參考文獻：

［1］ 魯云，陳道華，曹隆坤.中學天文教育常見問題及對策［J］.中學地理教學參考，2019（15）：37-39.

［2］ 劉垠.27.36億人次參與 我國線下線上科普活動增長138%［N］.科技日報，2021-11-24（1）.

［3］ 陳燕飛，謝獻春.基于STS的教師天文教育能力發展的途徑探索［J］.新課程研究（上旬刊），2019（1）：108-111.

［4］ 蓋寧，唐延柯.天文學教育在地方高校的探索與實踐［J］.德州學院學報，2019，35（2）：1-4.

［5］ 張晉，李圣軍.美國和中國天文學教育比較研究［J］.廣西師范學院學報（自然科學版），2012，29（2）：115-117.

［6］ 王琴.基于WWT平臺的天文教學模式研究［D］.武漢：華中師范大學，2016.

［7］ 王琴.10個值得關注的國外天文網頁［J］.太空探索，2014（8）：43-45.

［8］ 國家統計局.統計上劃分城鄉的規定［EB/OL］.（2008-07-12）［2022-09-22］.http：//www.stats.gov.cn/xxgk/tjbz/gjtjbz/201310/t20131031_1758903.html.

［9］ 科技部 中宣部關于印發《中國公民科學素質基準》的通知［EB/OL］.（2016-04-18）［2022-09-22］.http：//www.gov.cn/gongbao/content/2016/content_5103155.htm.

［10］劉菁.淺析我國青少年天文科普活動的現狀與發展對策［J］.科協論壇，2012（6）：41-44.

［11］曾天山，祝新宇，萬歆.義務教育學校信息化建設成效分析：基于全國31省2000余所學校的調查［J］.教育研究，2018，39（4）：23-31.

［12］吳光節.天文普及教育中幾個值得探討的問題［C］//中國天文學會，福建省天文學會，福建省科協.第六屆海峽兩岸天文推廣教育研討會論文集，福州，2004：78-80.

［13］李新翠.何以促進中小學教師專業合作：基于近萬名中小學教師的經驗證據［J］.教育研究，2020，41（7）：143-153.

［14］張蕓禎，李力.暗夜星空旅游研究進展：基于2001—2021年英文文獻的綜述［J］.中國生態旅游，2022，12（1）：65-83.

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