2022 年9 月4 日，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發了《關于新時代進一步加強科學技術普及工作的意見》，強調“科學技術普及是國家和社會普及科學技術知識、弘揚科學精神、傳播科學思想、倡導科學方法的活動，是實現創新發展的重要基礎性工作”。

青少年時期是學生創新素質發展的黃金期、非認知能力養成的敏感期，相關監測也顯示，我國青少年隨著年級升高，科學學習興趣明顯下降，動手實驗能力、綜合應用能力和高階思維能力培育不足。因此，科學素質培養中的實踐教學，以及如何提升學生對科學的興趣，是目前教學過程中研究的重點方向。

天文學對于激發青少年的好奇心和想象力，增強科學興趣、創新意識和創新能力，具有積極的促進作用，同時也符合國家的戰略需求。特別是《關于進一步減輕義務教育階段學生作業負擔和校外培訓負擔的意見》發布之后，學生從繁重的課業學習中解放出來，課后3 點半到5 點，是學生進行課后學習的黃金時間，也是天文課程加入小學教育中的機遇。但同時，也遇到師資、課程、教材缺乏等一系列問題。本項目在減少師資依賴的基礎上，開發出適合中小學的天文課程和教材，加強學生在學習中的實踐過程，從而提高學生的綜合科學素質。

主要研究問題

根據研究目標，項目組經過調研與討論，梳理出了幾個主要研究問題，并針對問題做了相應的開發設計。

小學天文課程的課程標準

天文學是科學的一個方面，小學雖然沒有針對天文學的課程標準，但有科學課程的課程標準。項目組在參考《義務教育科學課程標準（2022 年版）》的基礎上，制訂了課程設計的總體建設核心目標：建立初步的科學觀念；形成初步的科學思維能力；培養初步的探究實踐能力；樹立基本的科學態度；提升對天文的興趣。

根據小學生的認知特點和興趣設計合適的天文課程內容

小學生的認知能力有限，接受知識的水平有限，很難保持長時間的注意力，他們更加著重于自己感興趣的內容。因此，在天文課程教學設計上要多使用圖片、視頻、模型等容易引起學生興趣的方式，多安排一些需要動手實踐的內容，例如望遠鏡的組裝、觀測，開發一些天文小游戲，比如星圖連線之類的內容。

與其他學科的融合點

天文課程應該與其他學科達到相互促進的效果。主要是在課程的內容安排里，添加交叉部分，例如在講月球時，可以加入關于月亮的古詩文，讓學生猜想詩文中描述的是什么樣的月相；在講太陽系時，可以涉及一些數學中圓的知識等。

課程設計方案

在課程與教材的建設過程中，采用探索性課程設計方案，從提出問題出發，經過探索研究與討論分析，最后進行總結與歸納。

提出問題

我們的教學過程是在課堂，但教學不能局限于課堂。教學應該是基于生活的，必須與學生的現有生活有機融合在一起。我們的課程與教材應該從生活出發，通過觀測日常生活現象、自然規律，探索生活中的天文，這也是由實踐主體——學生與生俱來的好奇心所決定的。教師在教學過程中，需要通過問題引導學生對司空見慣的現象進行思考。

首先，可以從日常生活現象出發，引導學生對現象背后原因進行思考。比如，太陽東升西落，是最常見的生活現象，但它為什么會東升西落而不是西升東落？它在天空中的運動軌跡是什么樣的？為什么會這樣？它的運動軌跡會隨著季節變化嗎？它的運動速度有多快呢？能否測量一下呢？太陽東升西落的現象對學生來說是最熟悉的，大部分學生也能夠回答出來是由于地球自轉。通過從熟悉的、簡單的內容出發，先建立學生的學習自信心，再逐步深入，根據學生的水平和能力，不斷引導其對現象背后的理論進行探索。

其次，可以從學生感興趣的話題出發。小學天文課程的理念之一就是激發學生對天文的好奇心與探索欲，學生感興趣的話題就是非常好的切入點。比如，黑洞是怎么產生的？有沒有白洞？有沒有地外文明？有沒有外星人？這些都是學生非常感興趣的話題，尤其是受到《星際穿越》等影視作品的影響，對這些內容就更加好奇了。在課程中，從這些問題出發，更加容易調動學生學習的積極性，從而主動地進行探索。

第三，還可以從一些天文方面的新聞事件和重要天象出發。例如，2022 年7 月的“超級月亮”，2022 年11 月的月全食，還有每年的流星雨等。對于有條件的學校，可以組織學生晚上進行實地觀測，對于沒有條件的學校，也可以通過視頻、照片等進行欣賞，探索天象背后的天文內容。什么是超級月亮？為什么會有超級月亮？它的出現有什么規律？這些都是可以引發學生討論的內容。

探索研究

課堂的教學主體不再是教師，教師起到的只是引導作用，主體已經由教師變為學生，由學生主動進行探索和研究。不同的教材內容，需要通過不同的方式進行探索。

對于課程期間就可以觀察到的現象，可以在上課時直接進行觀測。天文課程一般安排在“課后1 小時”，時間大概是下午3—4 點，在這個時間段內，能夠觀測到的天體主要是太陽，可以引導學生觀察物體在太陽下的影子變化，也可以使用簡單的太陽眼鏡直接觀測太陽光球和太陽黑子，還可以通過小孔成像的方式觀察太陽的像，有條件的學校還可以使用帶減光裝置的望遠鏡、日珥鏡等設備，觀察或者拍攝太陽的像。

對于只有在課后才可以觀察的現象，可以在課程結束時，留作課后作業，讓學生在課后進行觀察，下次課上進行分享和討論。比如，月亮相位的變化、太陽在1 天內高度的變化、物體影子在1 天內的變化等，這些都是由于時間關系無法在課堂上直接進行觀察的，可以安排在課后進行探索。

對于不適合進行觀察的內容，可以采用模型演示和手工制作等方式，引導學生進行探索。比如，日食、月食的形成原因，可以讓學生扮演不同的天體角色，演示天象形成的過程。再比如中國空間站的介紹，可以讓學生手工制作或者拼插簡單的空間站模型，了解空間站的結構及各部分的功能。

對于一些高年級學生，還可以讓他們在課后搜集、查找一些課程的相關知識介紹，在下一次的課堂上進行分享交流。

討論交流

討論交流是培養學生綜合能力的一種非常好的方式，為培養學生的表達素養創造了有利條件。課堂上，可以采用先小組討論，再當堂展示的形式。

“三人行，必有我師焉”，討論可以激發學生的創造性思維火花，在已有知識儲備基礎上，提出更多、更新的問題，或者對已有問題提出更多的解決方案。科學就是在不斷提出新的設想、新的理論，推翻舊的體系的一個過程，討論交流有利于培養學生的科學思維，以科學的方式研究問題、解決問題。在一個測量月亮的像的大小的課堂上，學生通過討論，提出了10 多種尋找月亮的像的中心、測量其半徑的方法，而在教案上只提到了3 ～ 5種方法。在討論中，學生的思維是極其活躍的，常常能夠打破舊的知識的束縛，提出創新性的見解，這正是我們在教學中希望達到的目的之一。

天文學科交叉性的特點賦予了它更多的表達交流形式。PPT 展示、資料分享、問題研討、互動答辯、海報制作、科學表演等，都是對學生能力的培養。不同方式的交流促進了學生各種能力的提升與進步，稱為學生展示自我的平臺。

總結評價

整個課程過程中，教師除了引導之外，還需要以旁觀者的角度，對學生在課上的表現作出綜合的、合理的總結與評價。天文學不是在小學課程體系內的科目，天文課程的意義更多是培養學生對科學的探索精神，提高學生在各方面的綜合能力。因此，總結評價是對學生在學習過程中的表現作整體評價，讓學生了解科學探索的方式，培養學生從科學角度解決問題的思想，鼓勵其展示自己的勇氣，而不完全著重對天文知識的掌握程度。

教學案例：天文望遠鏡的探索與實踐

天文望遠鏡是天文學觀測和研究的重要工具，對于小學生來說，天文望遠鏡是“高大上”的設備，代表著尖端科技與神秘，本案例通過實際動手實驗，為學生揭開天文望遠鏡的神秘面紗，課程時長2 學時。

學情分析

學生的知識基礎：學生大部分沒有接觸過天文望遠鏡，但從電視、網絡等媒體上看到過天文望遠鏡的照片、視頻等。

學生的興趣：對于天文望遠鏡，學生有極大的好奇心與探索欲望，教學中應注意培養學生對天文的興趣，充分發揮實驗的作用，調動學生學習的積極性和主動性。

學生的認知特點：學生的認知水平和理解能力有限，需要多結合日常生活，便于學生了解相關概念。

核心素養

天文概念認識：天文望遠鏡的分類，伽利略與開普勒望遠鏡的基本結構與異同點，反射望遠鏡的原理。

實驗探究：手工制作望遠鏡，通過實際觀測，比較望遠鏡的異同點；觀察光路，了解哪些形狀的鏡子可以用來制作天文望遠鏡。

教學重難點

教學重點：了解望遠鏡分類與折射、反射望遠鏡的結構。

教學難點：從實驗探究得到的現象如何總結為理論。

教學過程

引入天文望遠鏡的概念

教師：拋出問題，讓學生根據自己的生活經驗回答“什么是天文望遠鏡？”“你們認識的天文望遠鏡是什么樣子的？”

學生：根據自身了解到的知識，在自己的知識與理解范疇內解釋天文望遠鏡。

設計意圖：從學生的認識角度激發他們的思考，調動學生的積極性，提升課堂專注度，以問答形式引出本節課的內容。

講解不同類型的天文望遠鏡

教師：展示不同類型望遠鏡的圖片。

學生：聽教師講解，了解望遠鏡類型的不同。

設計意圖：從常見的、學生都知道的望遠鏡圖片，到學生有疑惑的，再到學生沒有接觸過的，打破學生對望遠鏡的固有認識，刺激學生對新知識的反應，增強其專注度。

教師：通過日常生活聯系到望遠鏡的種類劃分，如從手機信號聯系到射電天文望遠鏡，從紅外攝像聯系到紅外天文望遠鏡，從太陽光聯系到光學天文望遠鏡，從紫外線滅菌聯系到紫外天文望遠鏡，從去醫院看病拍片子聯系到X 射線天文望遠鏡等。

學生： 聽教師講解，了解望遠鏡類型的不同。

設計意圖：將望遠鏡的分類與實際生活聯系到一起，方便學生聯系與理解，加深印象。

伽利略式與開普勒式天文望遠鏡

教師：由第一臺天文望遠鏡的發明故事，引出伽利略式和開普勒式天文望遠鏡。

學生：聽教師講故事，了解兩種望遠鏡的發明歷史。

設計意圖：通過歷史故事，引發學生興趣，提升其注意力。

教師：講解伽利略式和開普勒式望遠鏡的制作方法，帶領學生制作望遠鏡。

學生：動手制作天文望遠鏡。

設計意圖：通過手工DIY 制作天文望遠鏡，增強學生的動手能力，引起學生興趣，提高其積極性。

教師：帶領學生使用自制的天文望遠鏡觀測遠處的物體。

學生：使用自制望遠鏡進行觀測，記錄觀測現象；分組討論兩種望遠鏡觀測現象的相同點和不同點，每組派一名同學上臺，匯報討論結果。

設計意圖：培養學生的觀察能力、歸納總結能力，鍛煉學生的表達能力。

光路實驗

教師：提出新的問題“為什么制作望遠鏡要使用凸透鏡？其他鏡子是否可以？”

學生：自行探索光線通過不同類型的鏡子后，呈現什么樣的狀態；分組討論，每組派一名同學上臺，匯報討論結果。

設計意圖：培養學生的動手、觀察、總結能力，鍛煉學生的表達能力。由實驗結果“能夠使光線匯聚的鏡子適合用來做望遠鏡”，引出下一部分內容，即“凹面鏡也可以使光線匯聚，是否也可以用來制作望遠鏡？”

反射望遠鏡

教師：講解第一臺牛頓反射望遠鏡的歷史；帶領學生組裝牛頓式反射望遠鏡；設置比賽，分組使用組裝的望遠鏡進行觀測。

學生：聽教師講故事，動手組裝牛頓反射式望遠鏡，使用望遠鏡觀測教室黑板上的小字。

設計意圖：通過故事吸引學生興趣；通過動手組裝提高學生的動手能力；通過觀測比賽調動學生的積極性。

實施效果

在試點教學過程中采用了多種教學方法，以提高學生的學習興趣和參與度。通過圖片、音頻、視頻和小故事等形式生動展示了知識點，使學生能夠更好地理解和掌握；通過問題引導，加強學生思維發散性和課堂專注度，同時鍛煉他們的口頭表達能力；通過手工制作、模型組裝、室外觀測，讓學生自己探索與總結規律性知識內容。通過課后反饋可知，學生對課程內容和方式比較滿意，課上可以緊跟教師思路，并且有很多可以“玩”的內容；家長覺得孩子可以通過課程學到新的知識，鍛煉各方面的能力，也比較滿意。

總結

目前，項目組已研發天文課程約20 節，以及相關教材，主要包含如下內容：

總體簡介：初識天文

太陽：走進太陽；太陽位置變化及應用（一）（二）

月球：認識月球；月相；日月食

空間探測：月球探測；中國空間站

四季星空：四季星空（春）（夏）（秋）（冬）

太陽系：太陽系概況；類地行星；類木行星；太陽系小天體

天文望遠鏡：天文望遠鏡（一）（二）（三）

其他：古詩文中的天文現象

以上內容初步滿足零基礎初級天文課程的教學需要，為意欲開展天文課程而缺乏師資的學校提供了教學資源支持。未來還將根據需要設計出更多活頁式實驗手冊，供擁有各種各樣不同類型天文觀測儀器的學校進行有選擇性的授課。同時，項目開發團隊將進行更多專題的開發，將更多新成果、新突破直接擴充至原有的活頁式教材中，極大地豐富天文教育資源并保持前瞻性。