基于WWT平臺的天文教學模式研究.pdf

1、天文學是基礎科學之一，它對人類認識宇宙及發(fā)展科學技術(shù)有重要意義。天文教育需要承擔起培養(yǎng)天文研究型人才，加強人們天文科學素養(yǎng)的重責。然而，我國當前天文教育的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)倒掛的形式。教學過程還因教學對象的特殊性存在直接經(jīng)驗有限、戶外觀測困難、以講授為主且缺乏趣味性和互動性、專業(yè)師資匱乏、數(shù)字化教學資源零散等困難。天文教育研究相對落后，缺乏對天文教學模式的探討。在教育信息化快速發(fā)展的進程中，信息技術(shù)與課程整合成為我國教育改革的新視點。
　　

2、本研究將在先進的教育理論和思想的指導下，探討信息技術(shù)與天文教學整合的意義和方式、天文教學模式的內(nèi)容和建構(gòu)方法，突破信息技術(shù)在天文教學中作為演示工具的局限性，將天文教學變革為在信息技術(shù)的支持下發(fā)揮教師主導作用又能讓學生自主、探究、創(chuàng)新的教與學過程，提出適應多種教學目標和條件的信息化教學模式，有效改善天文教學的困境。WorldWide Telescope（以下簡稱WWT）是一款將空間及地面諸多大型望遠鏡采集的真實科學數(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“虛擬現(xiàn)實”的全波段數(shù)字星空軟件。基于該平臺，本研究建構(gòu)了三種新型的天文教學模式并實施教學實踐。具體研究內(nèi)容、方法和結(jié)論如下:
　　(1)從建構(gòu)主義理論、多媒體學習認知理論、多元智能理論以及基于科學數(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)的角度分析此平臺的特點和優(yōu)勢?？偨Y(jié)WWT與天文教學整合的具體方式，其中包括WWT作為學習對象、演示工具、個別輔導工具、資源環(huán)

4、境、信息加工工具與知識建構(gòu)工具、研發(fā)工具的多層次整合方式。在實際天文教學過程中將更深層次的整合作為目標。
　　(2)按要素分析的方法解讀天文教學模式的主要內(nèi)容。天文教學模式的理論基礎離不開信息技術(shù)與天文教學整合的理論，以及對現(xiàn)代教學起重要作用的學習理論;教學的目標是利用信息技術(shù)(WWT)實現(xiàn)既能發(fā)揮教師主導作用又能讓學生自主、探究、創(chuàng)新的教與學方式，提高教學效果、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模

5、式而定;實現(xiàn)條件則是從教師、學生、媒體、內(nèi)容進行分析和補充;評價方式則注重過程性和多元性。
　　(3)初步提出三種教學模式的建構(gòu)方法。理論-演繹法是指從教學理論與教學思想出發(fā)，結(jié)合具體的教學目標設計相應教學模式的方法;借鑒-創(chuàng)新法是指教師借鑒已有的成熟的教學模式，結(jié)合新課程的教學內(nèi)容，融會貫通地實施教學并實現(xiàn)創(chuàng)新。它包括遷移式創(chuàng)新和整合式創(chuàng)新;經(jīng)驗-歸納法是指教師通過長期的教學實踐發(fā)現(xiàn)自己或他人的教學存在某種模式，按照教學模式的五

6、要素總結(jié)出新教學模式的方法。這三種方法也是本研究建構(gòu)具體天文教學模式時所采用的方法。
　　(4)建構(gòu)混合講-探-創(chuàng)的天文教學模式并進行教學實踐。基于大學天文選修課改革的需求，在講授、探索、創(chuàng)新、混合學習等教學理論與思想的指導下，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，既保留了傳統(tǒng)講授式課堂教學傳授大量知識的優(yōu)越性，又提供了探索式學習的機會，還為學生創(chuàng)作創(chuàng)新提供平臺。在實施教學實踐后，本研究分析了學

7、生作品，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)學生能綜合利用信息技術(shù)獨立創(chuàng)作漫游作品，展現(xiàn)所學知識與創(chuàng)意。通過問卷調(diào)查，得知學生認同WWT軟件的應用、課程的設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)出基于項目的天文探究教學模式，結(jié)合天文學科特色提出實現(xiàn)條件。該模式既具備項目學習的基本特征與優(yōu)勢，又非常適應在當前倒掛的天文教育結(jié)構(gòu)中開展教學。在實施基于大學生“探究中國古星圖”項目教學實踐

8、后，本研究展開了訪談調(diào)查。結(jié)果顯示，學生學習到中國星空知識和探究方法，提高了對天文的興趣以及信息素養(yǎng)，證明了此天文探究教學模式的有效性。在此項目中，利用WWT可視化中國古星圖是一種極具創(chuàng)新性的研究成果，它不僅被應用于天文教學的研究性訓練，它對我國傳播中國古星圖文化有重要意義。
　　(6)本研究利用經(jīng)驗-歸納法，基于在美國中學實施“月相與食”的WWT VizLab教學研究，建構(gòu)出基于交互式漫游的天文輔導教學模式。該教學模式在VizL

9、ab教學過程中體現(xiàn)出輔導功能以及多種優(yōu)勢，例如有效避免實物模型缺陷，幫助知識建構(gòu)，突破時空限制，節(jié)省教師工作量，實現(xiàn)自適應學習。本研究提出了輔導式交互漫游的設計框架，并衍生出練習式交互漫游。
　　綜上所述，本研究是從理論和實踐兩個維度對基于WorldWide Telescope的天文教學模式的建構(gòu)與實踐展開探索。它是根據(jù)信息技術(shù)(WWT)在天文教育中的優(yōu)勢，在先進的教育理念和基于科學數(shù)據(jù)的天文教育思想的指導下，以現(xiàn)代學習理論為基礎