邮发代码:82-418   刊号:ISSN1671-4350   定价:16.00

[NSTA专栏]阐明宇宙——探索数字宇宙

文_Elizabeth Schibuk Erika Wright Mary E. Dussault 翻译_凌 凤

2022-04/总第313期

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不同文化背景和性别的青少年都对宇宙充满兴趣和好奇。我们如何将年轻人,尤其女孩和服务不足社区的青少年,对空间科学的内在好奇心转化为他们对科学的亲切感、对STEM身份的认同和对STEM职业的兴趣?这正是在哈佛和史密森尼天体物理学中心科学教育部工作的我们试图通过“青少年天文学网络”进一步了解的内容。青少年天文学网络是一个由青少年、教育工作者和科学家组成的全国性在线社区,旨在帮助青少年通过亲身参与真正的探究,建立从事科学工作的信心和身份认同。

青少年天文学网络以超过15年的技术教育课程开发方面的成功研究和创新为基础,这些课程致力于让教育工作者和学生使用程控望远镜(Gould、Dussault和Sadler,2006)。青少年天文学网络使用基于网络的学习工具提供已发现的最有效提高STEM职业兴趣和倾向的关键资源(Ward等,2011)。


青少年天文学网络:天文图像作为数字数据

在青少年天文学网络在线活动门户中,5—8年级的青少年有机会通过一系列活动进行真正的探究。学生使用远程控制的在线程控望远镜请求图像;通过完成图像处理任务以改善并评估天文图像;直接向天体物理学中心的天文学专家和科学家提问。学生还使用微型天文台程控望远镜网络(见图1)请求他们自己的天文物体的个性化图像,这些图像通过名为电荷耦合器件(CCD图像传感器)的数字探测器收集。之后,学生使用JS9-4L改善并编辑他们的数字图像。JS9-4L是一种适合新手用户的专业图像处理应用程序,学生可使用JS9-4L个性化他们的天文学体验、展示天体细节、添加假色、创建空间真彩色图像,或使用分析工具探究自己感兴趣的项目。

很多时候,学生使用这些工具的方式与专业天文学家使用望远镜和图像处理软件的方式相同——打开黑匣子,让学生了解真正的科学研究如何开展。


课堂个性化

除了青少年天文学网络项目设计的3个基本要素——使用望远镜、处理图像、将图像包含在最终的顶点项目中,我们还有1个关键目标是要足够灵活,以便教师在课堂上为多项探究提供支持时可以进行定制和个性化操作。根据课堂目标和课程需求,已经有一些教育工作者使用青少年天文学网络介绍和研究各种各样的科目。他们研究月相及宇宙的大小和尺度,利用天文学研究光、颜色和电磁光谱,利用我们的设计工程挑战专注于望远镜本身等。学生也可以从事独立的研究项目,从监测太阳黑子到测量变星的亮度,再到调查彗星的颜色变化。下面的这个案例讲述了一位教师如何利用青少年天文学网络活动、资源和在线平台帮助学生通过影像空间镜头探索信息传递。


案例研究:在8年级课堂项目中使用青少年天文学网络

框架制订

音乐学院实验室特许学校8年级的科学课程从为期3个月的“空间科学”单元开始。该单元要求学生考虑的基本问题是“人类在历史上是如何绘制和想象太空的?”在最终的顶点项目中,学生使用青少年天文学网络创建一场天文摄影展。学生为他们的展览制作图像和书面内容,这要求他们综合了解现代信息技术如何改变我们的绘制空间,进而改变我们想象空间的能力。


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