基于WWT平臺(tái)的天文教學(xué)模式研究.pdf

1、天文學(xué)是基礎(chǔ)科學(xué)之一，它對(duì)人類認(rèn)識(shí)宇宙及發(fā)展科學(xué)技術(shù)有重要意義。天文教育需要承擔(dān)起培養(yǎng)天文研究型人才，加強(qiáng)人們天文科學(xué)素養(yǎng)的重責(zé)。然而，我國(guó)當(dāng)前天文教育的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)倒掛的形式。教學(xué)過程還因教學(xué)對(duì)象的特殊性存在直接經(jīng)驗(yàn)有限、戶外觀測(cè)困難、以講授為主且缺乏趣味性和互動(dòng)性、專業(yè)師資匱乏、數(shù)字化教學(xué)資源零散等困難。天文教育研究相對(duì)落后，缺乏對(duì)天文教學(xué)模式的探討。在教育信息化快速發(fā)展的進(jìn)程中，信息技術(shù)與課程整合成為我國(guó)教育改革的新視點(diǎn)。
　　

2、本研究將在先進(jìn)的教育理論和思想的指導(dǎo)下，探討信息技術(shù)與天文教學(xué)整合的意義和方式、天文教學(xué)模式的內(nèi)容和建構(gòu)方法，突破信息技術(shù)在天文教學(xué)中作為演示工具的局限性，將天文教學(xué)變革為在信息技術(shù)的支持下發(fā)揮教師主導(dǎo)作用又能讓學(xué)生自主、探究、創(chuàng)新的教與學(xué)過程，提出適應(yīng)多種教學(xué)目標(biāo)和條件的信息化教學(xué)模式，有效改善天文教學(xué)的困境。WorldWide Telescope（以下簡(jiǎn)稱WWT）是一款將空間及地面諸多大型望遠(yuǎn)鏡采集的真實(shí)科學(xué)數(shù)據(jù)整合在一起，通過可視

3、化和無縫拼接等技術(shù)形成一個(gè)“虛擬現(xiàn)實(shí)”的全波段數(shù)字星空軟件?；谠撈脚_(tái)，本研究建構(gòu)了三種新型的天文教學(xué)模式并實(shí)施教學(xué)實(shí)踐。具體研究?jī)?nèi)容、方法和結(jié)論如下:
　　(1)從建構(gòu)主義理論、多媒體學(xué)習(xí)認(rèn)知理論、多元智能理論以及基于科學(xué)數(shù)據(jù)的天文教育理念出發(fā)分析信息技術(shù)與天文教學(xué)整合的意義。以WWT為典型信息技術(shù)，從技術(shù)的角度分析此平臺(tái)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)?？偨Y(jié)WWT與天文教學(xué)整合的具體方式，其中包括WWT作為學(xué)習(xí)對(duì)象、演示工具、個(gè)別輔導(dǎo)工具、資源環(huán)

4、境、信息加工工具與知識(shí)建構(gòu)工具、研發(fā)工具的多層次整合方式。在實(shí)際天文教學(xué)過程中將更深層次的整合作為目標(biāo)。
　　(2)按要素分析的方法解讀天文教學(xué)模式的主要內(nèi)容。天文教學(xué)模式的理論基礎(chǔ)離不開信息技術(shù)與天文教學(xué)整合的理論，以及對(duì)現(xiàn)代教學(xué)起重要作用的學(xué)習(xí)理論;教學(xué)的目標(biāo)是利用信息技術(shù)(WWT)實(shí)現(xiàn)既能發(fā)揮教師主導(dǎo)作用又能讓學(xué)生自主、探究、創(chuàng)新的教與學(xué)方式，提高教學(xué)效果、培養(yǎng)天文信息素養(yǎng)（特別是數(shù)據(jù)素養(yǎng)）及其它能力;操作程序視具體的教學(xué)模

5、式而定;實(shí)現(xiàn)條件則是從教師、學(xué)生、媒體、內(nèi)容進(jìn)行分析和補(bǔ)充;評(píng)價(jià)方式則注重過程性和多元性。
　　(3)初步提出三種教學(xué)模式的建構(gòu)方法。理論-演繹法是指從教學(xué)理論與教學(xué)思想出發(fā)，結(jié)合具體的教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)相應(yīng)教學(xué)模式的方法;借鑒-創(chuàng)新法是指教師借鑒已有的成熟的教學(xué)模式，結(jié)合新課程的教學(xué)內(nèi)容，融會(huì)貫通地實(shí)施教學(xué)并實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。它包括遷移式創(chuàng)新和整合式創(chuàng)新;經(jīng)驗(yàn)-歸納法是指教師通過長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)自己或他人的教學(xué)存在某種模式，按照教學(xué)模式的五

6、要素總結(jié)出新教學(xué)模式的方法。這三種方法也是本研究建構(gòu)具體天文教學(xué)模式時(shí)所采用的方法。
　　(4)建構(gòu)混合講-探-創(chuàng)的天文教學(xué)模式并進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐?；诖髮W(xué)天文選修課改革的需求，在講授、探索、創(chuàng)新、混合學(xué)習(xí)等教學(xué)理論與思想的指導(dǎo)下，本研究利用理論-演繹法建構(gòu)出此混合型模式。該模式是一種半開放式的課堂教學(xué)，既保留了傳統(tǒng)講授式課堂教學(xué)傳授大量知識(shí)的優(yōu)越性，又提供了探索式學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，還為學(xué)生創(chuàng)作創(chuàng)新提供平臺(tái)。在實(shí)施教學(xué)實(shí)踐后，本研究分析了學(xué)

7、生作品，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)學(xué)生能綜合利用信息技術(shù)獨(dú)立創(chuàng)作漫游作品，展現(xiàn)所學(xué)知識(shí)與創(chuàng)意。通過問卷調(diào)查，得知學(xué)生認(rèn)同WWT軟件的應(yīng)用、課程的設(shè)置及期末考核的方式。這些都初步證明了混合講-探-創(chuàng)的天文教學(xué)模式的有效性。
　　(5)本研究利用借鑒-創(chuàng)新法建構(gòu)出基于項(xiàng)目的天文探究教學(xué)模式，結(jié)合天文學(xué)科特色提出實(shí)現(xiàn)條件。該模式既具備項(xiàng)目學(xué)習(xí)的基本特征與優(yōu)勢(shì)，又非常適應(yīng)在當(dāng)前倒掛的天文教育結(jié)構(gòu)中開展教學(xué)。在實(shí)施基于大學(xué)生“探究中國(guó)古星圖”項(xiàng)目教學(xué)實(shí)踐

8、后，本研究展開了訪談?wù){(diào)查。結(jié)果顯示，學(xué)生學(xué)習(xí)到中國(guó)星空知識(shí)和探究方法，提高了對(duì)天文的興趣以及信息素養(yǎng)，證明了此天文探究教學(xué)模式的有效性。在此項(xiàng)目中，利用WWT可視化中國(guó)古星圖是一種極具創(chuàng)新性的研究成果，它不僅被應(yīng)用于天文教學(xué)的研究性訓(xùn)練，它對(duì)我國(guó)傳播中國(guó)古星圖文化有重要意義。
　　(6)本研究利用經(jīng)驗(yàn)-歸納法，基于在美國(guó)中學(xué)實(shí)施“月相與食”的WWT VizLab教學(xué)研究，建構(gòu)出基于交互式漫游的天文輔導(dǎo)教學(xué)模式。該教學(xué)模式在VizL

9、ab教學(xué)過程中體現(xiàn)出輔導(dǎo)功能以及多種優(yōu)勢(shì)，例如有效避免實(shí)物模型缺陷，幫助知識(shí)建構(gòu)，突破時(shí)空限制，節(jié)省教師工作量，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)學(xué)習(xí)。本研究提出了輔導(dǎo)式交互漫游的設(shè)計(jì)框架，并衍生出練習(xí)式交互漫游。
　　綜上所述，本研究是從理論和實(shí)踐兩個(gè)維度對(duì)基于WorldWide Telescope的天文教學(xué)模式的建構(gòu)與實(shí)踐展開探索。它是根據(jù)信息技術(shù)(WWT)在天文教育中的優(yōu)勢(shì)，在先進(jìn)的教育理念和基于科學(xué)數(shù)據(jù)的天文教育思想的指導(dǎo)下，以現(xiàn)代學(xué)習(xí)理論為基礎(chǔ)