淺議星空軟件輔助教學(xué)在中小學(xué)地理（科學(xué)）課堂中的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)

近年來，隨著虛擬信息技術(shù)和移動終端快速發(fā)展，星空軟件逐步進(jìn)入中小學(xué)地理（科學(xué)）課堂。相較于傳統(tǒng)的星空教輔工具，星空軟件的優(yōu)勢表現(xiàn)為：（1）擁有海量數(shù)據(jù)庫，包含大量天體信息。（2）具有多功能和多維度的表達(dá)形式，可使用多種天球坐標(biāo)立體展示天象。（3）具有動態(tài)性和實時性，可展示既往天象的發(fā)生過程和未來演變的情景。鑒于星空軟件的教學(xué)優(yōu)勢，為了培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力、彌補教學(xué)設(shè)備不足與觀測時空限制、滿足學(xué)生的好奇心和培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，眾多研究者介紹了星空軟件的操作步驟。盡管以往的研究推進(jìn)了在中小學(xué)地理（科學(xué)）課堂中使用虛擬信息技術(shù)的進(jìn)程，但是這些工作主要關(guān)注操作步驟，卻較少探討星空軟件輔助教學(xué)在中小學(xué)地理（科學(xué)）課堂中標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的問題，星空軟件輔助教學(xué)缺乏規(guī)范性、標(biāo)準(zhǔn)性和統(tǒng)一性?；谥袑W(xué)地理課程標(biāo)準(zhǔn)，針對中小學(xué)地理（科學(xué)）教學(xué)學(xué)情，本文探究了現(xiàn)有星空軟件輔助教學(xué)存在的短板，在此基礎(chǔ)上提出星空軟件輔助教學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)化原則和教學(xué)規(guī)范，希望可以為中小學(xué)地理（科學(xué)）課程標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)和推廣虛擬信息技術(shù)提供參考。一、課堂教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的意義（一）星空軟件課堂教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)有利于實施地理課程標(biāo)準(zhǔn)《義務(wù)教育地理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011版）》指出“地球與地圖是學(xué)習(xí)區(qū)域地理的基礎(chǔ)”和“地球及其運動”是初中地理教學(xué)的重要組成單元?！镀胀ǜ咧械乩碚n程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》在“必修課程”標(biāo)準(zhǔn)中要求“運用資料，描述地球所處的宇宙環(huán)境，說明太陽對地球的影響”；在“選擇性必修課程”標(biāo)準(zhǔn)中要求“結(jié)合實例，說明地球運動的地理意義”；同時在“選修課程”標(biāo)準(zhǔn)中明確推薦了“天文學(xué)基礎(chǔ)”的教學(xué)內(nèi)容。在上述學(xué)科背景和課程標(biāo)準(zhǔn)的要求下，引入星空軟件輔助教學(xué)有利于提升中小學(xué)地理課堂“地球的宇宙環(huán)境”和“天文學(xué)基礎(chǔ)”等內(nèi)容的教學(xué)效果。（二）星空軟件課堂教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)有利于課程信息化建設(shè)《義務(wù)教育地理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011版）》指出“教師要積極利用信息技術(shù)手段，優(yōu)化和豐富地理教學(xué)活動”，同時規(guī)定“必備的教具、設(shè)備和教學(xué)用圖有地球儀、三球儀”?！镀胀ǜ咧械乩碚n程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》強調(diào)“注重開發(fā)地理教具、學(xué)具，包括配套建設(shè)天文望遠(yuǎn)鏡、天球儀等地理教學(xué)器材”；同時指出要“深化應(yīng)用信息技術(shù)”“信息技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用是地理教學(xué)改革的助推器”和“虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以提供近似真實的環(huán)境”。星空軟件能實時渲染星空，能夠逼真地表現(xiàn)通過肉眼、雙筒望遠(yuǎn)鏡和小型天文望遠(yuǎn)鏡所看到的天空，極強的動態(tài)性和實時性使中小學(xué)地理課程教學(xué)更加生動形象，星空軟件輔助教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化有利于在中小學(xué)課堂教學(xué)過程中推廣虛擬信息技術(shù)。（三）星空軟件課堂教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)有利于提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)《普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》在“學(xué)業(yè)質(zhì)量水平”部分將地理學(xué)科核心素養(yǎng)劃成了4個水平級別，由水平1至水平4級別由低到高遞進(jìn)。其中水平3提出了“能夠說明地球運動與晝夜更替、四季變化等自然現(xiàn)象的關(guān)系”，水平4提出了“能夠運用地球運動規(guī)律，解釋晝夜更替、四季變化等自然現(xiàn)象產(chǎn)生的原因”，說明該部分課程內(nèi)容對于培養(yǎng)地理學(xué)科核心素養(yǎng)具有很高的教學(xué)要求和課程標(biāo)準(zhǔn)。二、星空軟件輔助教學(xué)存在的問題（一）星空軟件在中小學(xué)地理（科學(xué)）課堂中輔助教學(xué)的現(xiàn)狀2011～2020年，有關(guān)星空軟件的教學(xué)論文大多數(shù)年份的發(fā)表數(shù)量為1～3篇，2018年是發(fā)表豐年，數(shù)量高達(dá)7篇。這些論文主要發(fā)表于三個中學(xué)地理教學(xué)期刊，其中《地理教學(xué)》發(fā)表數(shù)量占45%，《中學(xué)地理教學(xué)參考》占11%，《地理教育》占11%，反映出廣大中小學(xué)地理教師對星空軟件輔助教學(xué)具有很濃厚的興趣。因此，星空軟件輔助教學(xué)具備一定的師資基礎(chǔ)。就發(fā)表內(nèi)容來看，以往發(fā)表的論文主要針對星空軟件的初級使用功能，如使用星空軟件尋找天體；日月食、地球運動過程；時間和正午太陽高度計算。其中天體位置和日月食是介紹最多的內(nèi)容，其次為天體周日視運動。上述結(jié)果表明，廣大中小學(xué)教師主要關(guān)注如何使用星空軟件描述天體信息，較少涉及模擬和計算天體運動過程，同時也反映了當(dāng)前使用星空軟件缺乏探討和分析深層次天體過程問題。（二）中小學(xué)地理（科學(xué)）課堂中星空軟件輔助教學(xué)存在的問題1.缺乏系統(tǒng)的操作規(guī)范。雖然以往的研究展開描述了星空軟件的操作步驟，但是這些描述大多為研究者的個人經(jīng)驗，并非系統(tǒng)規(guī)范。因此當(dāng)前中小學(xué)地理（科學(xué)）課程亟待總結(jié)和優(yōu)化星空軟件的操作步驟，從而梳理出中小學(xué)地理（科學(xué)）課堂中星空軟件實操的基本原理與使用操作的重難點。2.缺乏分析教學(xué)學(xué)情。以往的研究很少考慮天文學(xué)術(shù)語在中小學(xué)低年級地理教學(xué)中的適用性，中小學(xué)學(xué)生存在理解天文學(xué)術(shù)語困難的問題，因此中小學(xué)地理（科學(xué)）輔助教學(xué)亟待普及天文學(xué)概念與轉(zhuǎn)化概念語義。3.缺乏分析相應(yīng)的知識結(jié)構(gòu)。以往教師在利用星空軟件教學(xué)時，缺乏鋪墊和引申中小學(xué)地理（科學(xué)）知識背景，較少闡述星空軟件操作適用于中小學(xué)地理（科學(xué)）課堂教學(xué)的哪一章、哪一節(jié)或哪一類問題。4.缺乏評價相應(yīng)的教學(xué)效果。以往的研究大量介紹了星空軟件的操作步驟，提升了中小學(xué)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，然而較少比較星空軟件使用前、后的教學(xué)效果，因此難以指導(dǎo)中小學(xué)地理（科學(xué)）教師后續(xù)的教學(xué)任務(wù)。三、星空軟件輔助教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的原則與內(nèi)容針對上述問題，結(jié)合《義務(wù)教育地理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011版）》和《普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》，本文提出有關(guān)中小學(xué)地理（科學(xué)）課程中星空軟件輔助教學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)化原則和規(guī)范事宜。（一）星空軟件輔助教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的原則1.統(tǒng)一規(guī)范原則。有必要在中小學(xué)地理（科學(xué)）課程主管機構(gòu)出版或出臺相應(yīng)的星空軟件輔助教學(xué)實操標(biāo)準(zhǔn)，需要具體到不同的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該使用的星空軟件模塊以及使用的每一個步驟。2.分級設(shè)計原則。星空軟件輔助教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該采取由易到難的活動設(shè)計策略，在沒有學(xué)習(xí)天文術(shù)語的情況下，中小學(xué)低年級學(xué)生不宜使用較難的活動案例展開教學(xué)。3.反思互饋原則。在使用星空軟件輔助教學(xué)前、后，在輔助教學(xué)的過程中推廣加強教學(xué)—反思—教學(xué)互饋的教研方法，特別要注意將教學(xué)效果及時反饋給課程教師，進(jìn)一步實施推廣和糾正等措施。（二）星空軟件輔助教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的內(nèi)容1.總結(jié)與分級設(shè)計星空軟件輔助教學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)?？偨Y(jié)以往星空軟件的教學(xué)內(nèi)容，依據(jù)培養(yǎng)地理學(xué)科核心素養(yǎng)的要求，星空軟件輔助教學(xué)的教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)可以分為初級標(biāo)準(zhǔn)、中級標(biāo)準(zhǔn)和高級標(biāo)準(zhǔn)，分別對應(yīng)星空軟件輔助教學(xué)“現(xiàn)象描述”“過程闡述”和“數(shù)量計算”的教學(xué)要求?！艾F(xiàn)象描述”的教學(xué)內(nèi)容包括天體與星系、日月食、月相；“過程闡述”的教學(xué)內(nèi)容包括地球運動、日月食過程、月相過程、太陽黑子過程和天體周日視運動；“數(shù)量計算”的教學(xué)內(nèi)容包括計算晝夜長短、正午太陽高度、時間?？傮w上，星空軟件輔助教學(xué)的課程要求和活動強度隨著分級標(biāo)準(zhǔn)逐級增加。2.星空軟件輔助教學(xué)轉(zhuǎn)換天文術(shù)語。星空軟件中使用了諸多天文學(xué)術(shù)語，如天球坐標(biāo)系（赤經(jīng)和赤緯、時角和赤緯）、天體亮度和光度（視星、絕對星）以及日月食過程（初虧、食既）等。在中小學(xué)低年級課堂中使用星空軟件教學(xué)應(yīng)該轉(zhuǎn)換天文術(shù)語，以便低年級學(xué)生理解。如太陽赤緯可以使用太陽直射點緯度替代；仰極高度可以用北極星相對地平線夾角替代；日、月食過程的初虧、食既可以用天體球體的外切、內(nèi)切關(guān)系替代?；诘湍昙壵莆盏目茖W(xué)知識水平，使用基本原理一致的科學(xué)術(shù)語加以解釋。3.設(shè)計星空軟件輔助教學(xué)知識結(jié)構(gòu)。根據(jù)星空軟件輔助教學(xué)的分級標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計星空軟件輔助教學(xué)的知識結(jié)構(gòu)。小學(xué)科學(xué)教學(xué)內(nèi)容主要講解初級標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)活動，如認(rèn)識星座形狀、太陽黑子分布、北斗星形狀和北極星方位等；初中地理教學(xué)內(nèi)容主要講解中級標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)活動，如地球自轉(zhuǎn)與地球公轉(zhuǎn)、月球自轉(zhuǎn)與月球公轉(zhuǎn)、太陽周日圈及季節(jié)變化等；高中地理教學(xué)內(nèi)容由于高中選修課程已經(jīng)涉及天球坐標(biāo)等天文知識，因此可以講解高級標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)活動，如晝夜長短計算、正午太陽高度計算、行星會合周期計算、視太陽時計算等。4.星空軟件輔助教學(xué)的教學(xué)評價與反饋。星空軟件輔助教學(xué)不僅講授操作步驟，更重要的是促使學(xué)生在操作過程中能夠直觀、立體感受各類天體及其運動，引導(dǎo)學(xué)生理解課堂所學(xué)的天文學(xué)、地理學(xué)基本概念與原理，從而提升中小學(xué)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。在實施星空軟件輔助教學(xué)之后，教師應(yīng)該及時摸排和反思學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，通過課