用数据揭开宇宙漫游制作大赛背后的奥秘
发布时间:
2020-12-21 17:42
修改时间:
2020-12-22 10:37
文章类别:
阅读次数:
283

摘要:宇宙漫游制作大赛是国家天文科学数据中心平台科普教育应用的一个创举,至今共举办四届,规模和影响力越来越大。对四届比赛获奖作品从作品数目、参赛作者人数、指导教师人数、参赛单位个数及地区分布、作品使用的技术、作品类型、涉及学科、作品主题等多个维度进行数据分析,发现:(1)参赛作品和得奖作品数量和质量均大大提升;(2)参赛作者、指导教师、单位数目逐届增加,参赛单位分布广泛,万维望远镜影响力越来越大;(3)使用3D模型和数据可视化技术的作品越来越多,参赛人员也更加注重技术方面的使用;(4)作品类型主要分为科学前沿、常规教学和常识科普;(5)作品涉及学科最多的依次是天文、地理、物理,作品也越来越注重多学科的整合;(6)作品主题更加多元化,深度和广度都有提升。最后为下一轮基于数据的教育科普资源制作提出意见和建议。

关键词:万维望远镜;WWT;宇宙漫游制作大赛;数据分析
     
1.研究背景及意义

自2008年万维望远镜(WWT)在中国投入使用以来,已经举办四届宇宙漫游制作大赛,规模和影响力越来越大,越来越多的公众与天文爱好者通过这个集合了海量天文数据的科学教育利器开启了探索宇宙的神奇之门。万维望远镜不仅让科学数据绽放出新的光彩,也为天文教育带来了更多可能。宇宙漫游制作大赛是国家天文科学数据平台-科普教育应用的一个创举,至今共举办四届大赛,规模和影响力越来越大。

在成果颇丰的四届宇宙漫游制作大赛之后,对参赛作品进行数据分析,进一步挖掘科学数据在教育科学与普及方面的重要作用,为找到作品与课程标准、课堂教学及对学生核心素养的培养等方面的切合点,为下一轮基于数据的科普教育资源的制作提出意见和建议具有重要意义。

2.研究内容及成果:

主要对四届比赛的获奖作品从作品数目、参赛作者数目、指导教师数目、参赛单位数目及地区分布、作品使用的技术、作品类型、涉及学科、作品主题等多个维度进行数据分析。    

2.1作品数目

从2010年到2019年共举办四届宇宙漫游制作大赛,对大赛作品进行统计结果见图1。从图1可知,从第一届到第四届,有效参赛作品总数依次为33,65,88和121个,其中一二三等奖和优秀奖作品总数分别为:18、45、51和90个。可见参赛作品数量和质量均不断提升。 

 

图1 四届漫游制作大赛作品数目统计

 

2.2 参赛作者数目、指导教师数目、参赛单位数目及地区分布
    对四届大赛获奖作品的参赛作者、指导教师、参赛单位数目及地区分布进行统计,将统计结果绘制成柱状图,如图2。从图2可以发现:参赛作者、指导教师、单位数目逐届增加,说明漫游制作大赛和万维望远镜被越来越多的人所了解,影响力越来越大。

 

图2 四届漫游制作大赛作品作者、指导教师、单位的数目统计

 

对参赛单位及地区分布进行统计,得到统计图3。利用WWT将参赛单位可视化,得到图4。结合图3、图4可以更加直观的观察到:从第一届到第四届,参赛单位数目越来越多,参赛地区范围越来越广泛,我国七大区几乎都参与了漫游制作大赛,其中东北、华中、华北、华南地区参赛单位较多,较少的是西北地区。相信新疆天文台建成以后,西北地区参赛单位、参赛作品也会逐渐增多。

图3 四届漫游制作大赛参赛单位地区分布

图4 四届漫游制作大赛参赛单位地区可视化(其中圆点代表参赛单位,不同颜色代表不同的作品数目)

 

2.3 作品使用技术
    漫游作品中主要用到3D模型和数据可视化两种技术,其中3D模型主要有多种航天器、卫星、空间站等,数据可视化主要有地球人造卫星轨道可视化、卫星变轨、火山、地震位置、PM2.5监测数据的可视化等,如图5系列。

图5 漫游作品主要用到的技术示例

 

对四届大赛中用到3D模型和可视化技术的作品数目统计见图6,从图6可知,使用到这两种技术的作品数目的呈增长趋势,说明制作者也越来越注重技术方面的使用。

图6 四届漫游制作大赛使用技术的作品数目统计

 

2.4 作品类型
    漫游作品类型主要分为科学前沿、常规教学和常识科普3种。科学前沿是指目前正在探索研究,尚未有定论的内容;常规教学是指主要用于课堂教学,是小学科学、初高中地理、物理教材、课程标准中包含的相关内容;常识科普是指不属于以上两种的其他的科普内容。
    对四届大赛作品类型按照上述分类进行统计,结果见图7。从图7可以发现,四届参赛作品都主要是关于常规教学和常识科普,体现出WWT在科普和科学教育中所发挥的重要作用。关于科学前沿的作品很少,但是其数目也在逐渐增多。

图7 四届漫游制作大赛作品类型统计

 

2.5 作品涉及学科

四届漫游作品涉及到的学科有天文、地理、物理、文学、历史等。其中需要说明的是这里将大气层及以外的研究内容归为天文,大气层以内的研究内容归为地理。

对四届大赛获奖作品涉及学科进行统计,结果见图8。由图8课件,涉及最多的学科依次是天文、地理、物理。作品涉及的学科种类越来越丰富,以第四届最为丰富。有的作品涉及2个学科,充分展示万维望远镜多学科整合的优势。

图8 四届漫游制作大赛作品涉及学科统计

 

2.6 作品主题

通过对四届大赛作品进行汇总分析,发现作品主题更加多元化,广度和深度都有提升。主要有以下几种:

图9 四届漫游制作大赛作品主题分类

 

(1)热点话题:寻找新家园,黑洞的探索等新的天文探索,最近发射的航天探测器,最新观测到的天文现象等;

(2)文化精神:金字塔文化、红山文化、东巴文化、我国传统星宿文化、航天精神等; 

(3)影视作品,比如与《三体》等小说,与星际穿越、流浪地球、猫和老鼠、名侦探柯南等电影、动画、动漫联系,更容易引起中小学生的兴趣;

(4)课堂教学:天文:日食和月食成因、星座、恒星演化、太阳系、某行星、星云或星系等;地理:高山、湖泊、陨石坑、月球环形山、火山、地震等;物理:卫星变轨、近地卫星、同步卫星、黑洞、引力波等

(5)生态环境:呼吁保护空气、水,保护环境,保护地球等;;

(6)航天领域:我国发射的近地卫星、同步卫星、探月卫星,我国航天发展史,人类对太阳系的探索等

以上主题和其他没有包含在内的主题都值得继续挖掘。

3.总结与展望 

通过对四届漫游制作大赛获奖作品的数据分析,总体来看,万维望远镜影响力越来越大;参赛作品数量和质量不断提高;参赛地区分布范围更加广泛;使用3D模型和数据可视化技术;作品类型包含科学前沿、常规教学和常识科普三种;作品涉及学科更加丰富,主题更加多元化;科学数据转化为教育数据的作品越来越多。

真实科学数据为科学教育带来了机遇与挑战,将基于真实数据的科学教学和常规教学结合,将有助于培养学生的创新精神和实践能力,全面提升学生的科学素养。

有待继续研究的内容:科学数据对学生核心素养的培养,对科普教育的重大作用有待继续挖掘。

以上图片均来自参赛作品,若对参赛作品数目及其他内容有疑问,可联系2570325714@qq.com。

 

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Ms. Yang Hanxi
(文章编辑:
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