浅议星空软件辅助教学在中小学地理（科学）课堂中的标准化建设

汪言在

（重庆师范大学地理与旅游学院，重庆沙坪坝 400030）

近年来，随着虚拟信息技术和移动终端快速发展，星空软件逐步进入中小学地理（科学）课堂。相较于传统的星空教辅工具，星空软件的优势表现为：（1）拥有海量数据库，包含大量天体信息。（2）具有多功能和多维度的表达形式，可使用多种天球坐标立体展示天象。（3）具有动态性和实时性，可展示既往天象的发生过程和未来演变的情景。

鉴于星空软件的教学优势，为了培养学生的空间思维能力、弥补教学设备不足与观测时空限制、满足学生的好奇心和培养学生的动手能力，众多研究者介绍了星空软件的操作步骤。尽管以往的研究推进了在中小学地理（科学）课堂中使用虚拟信息技术的进程，但是这些工作主要关注操作步骤，却较少探讨星空软件辅助教学在中小学地理（科学）课堂中标准化建设的问题，星空软件辅助教学缺乏规范性、标准性和统一性。

基于中学地理课程标准，针对中小学地理（科学）教学学情，本文探究了现有星空软件辅助教学存在的短板，在此基础上提出星空软件辅助教学的标准化原则和教学规范，希望可以为中小学地理（科学）课程标准化建设和推广虚拟信息技术提供参考。

一、课堂教学标准化建设的意义

（一）星空软件课堂教学标准化建设有利于实施地理课程标准

《义务教育地理课程标准（2011 版）》指出“地球与地图是学习区域地理的基础”和“地球及其运动”是初中地理教学的重要组成单元。《普通高中地理课程标准（2017 年版）》在“必修课程”标准中要求“运用资料，描述地球所处的宇宙环境，说明太阳对地球的影响”；在“选择性必修课程”标准中要求“结合实例，说明地球运动的地理意义”；同时在“选修课程”标准中明确推荐了“天文学基础”的教学内容。在上述学科背景和课程标准的要求下，引入星空软件辅助教学有利于提升中小学地理课堂“地球的宇宙环境”和“天文学基础”等内容的教学效果。

（二）星空软件课堂教学标准化建设有利于课程信息化建设

《义务教育地理课程标准（2011 版）》指出“教师要积极利用信息技术手段，优化和丰富地理教学活动”，同时规定“必备的教具、设备和教学用图有地球仪、三球仪”。《普通高中地理课程标准（2017 年版）》强调“注重开发地理教具、学具，包括配套建设天文望远镜、天球仪等地理教学器材”；同时指出要“深化应用信息技术”“信息技术发展和应用是地理教学改革的助推器”和“虚拟现实技术可以提供近似真实的环境”。星空软件能实时渲染星空，能够逼真地表现通过肉眼、双筒望远镜和小型天文望远镜所看到的天空，极强的动态性和实时性使中小学地理课程教学更加生动形象，星空软件辅助教学标准化有利于在中小学课堂教学过程中推广虚拟信息技术。

（三）星空软件课堂教学标准化建设有利于提升学生的学科核心素养

《普通高中地理课程标准（2017 年版）》在“学业质量水平”部分将地理学科核心素养划成了4 个水平级别，由水平1至水平4 级别由低到高递进。其中水平3 提出了“能够说明地球运动与昼夜更替、四季变化等自然现象的关系”，水平4提出了“能够运用地球运动规律，解释昼夜更替、四季变化等自然现象产生的原因”，说明该部分课程内容对于培养地理学科核心素养具有很高的教学要求和课程标准。

二、星空软件辅助教学存在的问题

（一）星空软件在中小学地理（科学）课堂中辅助教学的现状

2011～2020 年，有关星空软件的教学论文大多数年份的发表数量为1～3 篇，2018 年是发表丰年，数量高达7 篇。这些论文主要发表于三个中学地理教学期刊，其中《地理教学》发表数量占45%，《中学地理教学参考》占11%，《地理教育》占11%，反映出广大中小学地理教师对星空软件辅助教学具有很浓厚的兴趣。因此，星空软件辅助教学具备一定的师资基础。

就发表内容来看，以往发表的论文主要针对星空软件的初级使用功能，如使用星空软件寻找天体；日月食、地球运动过程；时间和正午太阳高度计算。其中天体位置和日月食是介绍最多的内容，其次为天体周日视运动。上述结果表明，广大中小学教师主要关注如何使用星空软件描述天体信息，较少涉及模拟和计算天体运动过程，同时也反映了当前使用星空软件缺乏探讨和分析深层次天体过程问题。

（二）中小学地理（科学）课堂中星空软件辅助教学存在的问题

1.缺乏系统的操作规范。虽然以往的研究展开描述了星空软件的操作步骤，但是这些描述大多为研究者的个人经验，并非系统规范。因此当前中小学地理（科学）课程亟待总结和优化星空软件的操作步骤，从而梳理出中小学地理（科学）课堂中星空软件实操的基本原理与使用操作的重难点。

2.缺乏分析教学学情。以往的研究很少考虑天文学术语在中小学低年级地理教学中的适用性，中小学学生存在理解天文学术语困难的问题，因此中小学地理（科学）辅助教学亟待普及天文学概念与转化概念语义。

3.缺乏分析相应的知识结构。以往教师在利用星空软件教学时，缺乏铺垫和引申中小学地理（科学）知识背景，较少阐述星空软件操作适用于中小学地理（科学）课堂教学的哪一章、哪一节或哪一类问题。

4.缺乏评价相应的教学效果。以往的研究大量介绍了星空软件的操作步骤，提升了中小学学生的学习热情，然而较少比较星空软件使用前、后的教学效果，因此难以指导中小学地理（科学）教师后续的教学任务。

三、星空软件辅助教学标准化建设的原则与内容

针对上述问题，结合《义务教育地理课程标准（2011 版）》和《普通高中地理课程标准（2017 年版）》，本文提出有关中小学地理（科学）课程中星空软件辅助教学的标准化原则和规范事宜。

（一）星空软件辅助教学标准化建设的原则

1.统一规范原则。有必要在中小学地理（科学）课程主管机构出版或出台相应的星空软件辅助教学实操标准，需要具体到不同的教学内容应该使用的星空软件模块以及使用的每一个步骤。

2.分级设计原则。星空软件辅助教学内容应该采取由易到难的活动设计策略，在没有学习天文术语的情况下，中小学低年级学生不宜使用较难的活动案例展开教学。

3.反思互馈原则。在使用星空软件辅助教学前、后，在辅助教学的过程中推广加强教学—反思—教学互馈的教研方法，特别要注意将教学效果及时反馈给课程教师，进一步实施推广和纠正等措施。

（二）星空软件辅助教学标准化建设的内容

1.总结与分级设计星空软件辅助教学的标准。总结以往星空软件的教学内容，依据培养地理学科核心素养的要求，星空软件辅助教学的教学标准可以分为初级标准、中级标准和高级标准，分别对应星空软件辅助教学“现象描述”“过程阐述”和“数量计算”的教学要求。“现象描述”的教学内容包括天体与星系、日月食、月相；“过程阐述”的教学内容包括地球运动、日月食过程、月相过程、太阳黑子过程和天体周日视运动；“数量计算”的教学内容包括计算昼夜长短、正午太阳高度、时间。总体上，星空软件辅助教学的课程要求和活动强度随着分级标准逐级增加。

2.星空软件辅助教学转换天文术语。星空软件中使用了诸多天文学术语，如天球坐标系（赤经和赤纬、时角和赤纬）、天体亮度和光度（视星、绝对星）以及日月食过程（初亏、食既）等。在中小学低年级课堂中使用星空软件教学应该转换天文术语，以便低年级学生理解。如太阳赤纬可以使用太阳直射点纬度替代；仰极高度可以用北极星相对地平线夹角替代；日、月食过程的初亏、食既可以用天体球体的外切、内切关系替代。基于低年级掌握的科学知识水平，使用基本原理一致的科学术语加以解释。

3.设计星空软件辅助教学知识结构。根据星空软件辅助教学的分级标准，设计星空软件辅助教学的知识结构。小学科学教学内容主要讲解初级标准教学活动，如认识星座形状、太阳黑子分布、北斗星形状和北极星方位等；初中地理教学内容主要讲解中级标准教学活动，如地球自转与地球公转、月球自转与月球公转、太阳周日圈及季节变化等；高中地理教学内容由于高中选修课程已经涉及天球坐标等天文知识，因此可以讲解高级标准教学活动，如昼夜长短计算、正午太阳高度计算、行星会合周期计算、视太阳时计算等。

4.星空软件辅助教学的教学评价与反馈。星空软件辅助教学不仅讲授操作步骤，更重要的是促使学生在操作过程中能够直观、立体感受各类天体及其运动，引导学生理解课堂所学的天文学、地理学基本概念与原理，从而提升中小学学生的学科核心素养。在实施星空软件辅助教学之后，教师应该及时摸排和反思学生的学习情况，通过课堂询问以及课下问卷调查的方式，了解学生在使用星空软件前、后掌握知识点的情况，衡量使用星空软件的教学效果，同时找出星空软件辅助教学存在的问题。

四、结语

本文探讨了星空软件辅助教学标准化建设的意义，在总结以往相关研究的基础上，提出了星空软件辅助教学标准化建设的原则、分级标准和实施内容，希望可以为中小学地理（科学）课程标准化建设以及推广虚拟信息技术提供参考。