多层次太阳观测研究科普活动

张峰

活动背景

当前，中学的天文科普教育往往是硬件投资多，开展活动少。学校把精力放在高考而忽视课外活动固然是重要原因，但也存在着一些客观因素影响天文科普教育的开展。例如，天文观测活动基本都在夜间，学生的安全令人担忧；现在城市里光线和空气污染都很严重，根本不适合进行天文观测。这些因素使得学校价值数十万的天文设备沦为摆设，落满灰尘。我校另辟蹊径，用现有设备对太阳进行观测，只要天晴，太阳观测效果都不错，活动组织时间也能安排在学生在校期间。

活动目标

知识与技能

◇认识太阳结构、活动规律，了解太阳对地球的影响；

◇掌握多种天文望远镜使用技巧，会用天文望远镜进行摄影摄像，会用投影法手描黑子；

◇了解空间天气和电离层的知识，会使用电离层突扰（SID）监测仪监测电离层变化，学会分析监测数据；

◇了解太阳能电池的原理，会设计一些利用太阳能的小制作。

过程与方法

◇学生能自己动手调试望远镜，摄影摄像，掌握天文观测的基本方法。

◇学生通过参与国际大型联合科普项目，了解组织科研的过程，学会一般研究方法，培养科学探究能力，将课本知识应用到实际研究的能力，以及在参与团体科学活动中的合作精神与协调能力。

◇学生通过动手制作太阳能相关作品，培养动手能力和创新能力。

情感态度和价值观

学生能够更深刻地认识太阳，提高研究太阳的兴趣，激发追求、钻研、创造的精神。在参与探究和创造发明活动中，提升科学素养，发展科学思维、科学想象、科学创新等能力。

参与对象与活动形式

高一年级学生约400人，原来参与天文小组活动的高二、高三年级学生20人左右。

学校天文社团每一届招收约10名学生，这些同学对天文知识有着浓厚的兴趣，掌握基本的天文观测方法，有参与和组织活动的经验，这些同学可以参与一些知识要求高、创新性较强的课题研究。

一般学生较有兴趣参与活动，但对天文知识兴趣持久度不够，这些同学可以通过校本课程的学习，了解一般知识，掌握基本科学研究方法。

活动的重点、难点、创新点

活动重点：搭建天文研究平台，以太阳观测为抓手，调动学生积极性，让学生有机会参与天文研究。

活动难点：如何消除学生对天文活动的陌生感、神秘感，培养学生将课本知识迁移到新的知识领域，并形成解决问题的能力。

活动创新点：充分利用现有条件和已有经验构建针对太阳的科普研究体系。该活动具有持续性，可以保持多年不间断，对于不同届的学生既有基本科学知识的重复讲授，又有连续不断发展的研究课题。该活动具有唯一性，全国高中只有我校正常开展空间天气研究，也只有我校首先提出围绕太阳的立体化研究。

活动内容

太阳黑子的观测及太阳运动研究

活动包括学会操作望远镜、开展太阳黑子知识讲座、建立太阳黑子运动模型、获取太阳黑子图和使用图像标度法测量太阳转动。

太阳对空间天气的影响研究

包括相关专业知识辅导和仪器调试，动手制作天线，学习关于“电离层突扰监测仪”的安装、调试及数据的处理定期上传。在一定时间内收集甚低频信号数据，通过EXCEL将数据的变化曲线描绘出来。对比卫星记录数据，从仪器记录的数据中寻找可能的耀斑，和GOES记录的时间等级作比较，追踪一个较大的耀斑，看看它在几天前或者几天后重复出现，要在什么时候消失。

太阳能相关创意制作

开设有关能量利用的讲座，了解太阳能对地球的重要性。组织学生参观太阳能光伏电池生产车间，了解常见的太阳能电池种类和各自的优缺点。了解太阳能发电的工作原理，能够对太阳能电池进行性能测评，自己动手，利用多晶硅材料制作太阳能电池，能够制作一些利用太阳能的小发明和小作品。

活动可能出现的问题和解决预案

◇学生活动时间无法保证。太阳黑子观测可以利用上午大课间，空间天气监测充分利用网络，突破时间和空间的限制。工程制作需要大量的时间，可以利用周末和假期。

◇语言问题。在空间天气的研究中，学生会遇到大量的英文资料、英文网站，并且很多都是专业词汇，学生在阅读时可能会遇到困难。解决的问题是与学校的英文社团合作，帮助翻译一些重要的资料。

◇对学生可能出现的畏难情绪，教师应给予适当的指导，针对问题及时引导，邀请相关领域专家与学生交流。

预期效果及呈现形式

◇学生能够熟练地掌握太阳观测的方法，知道如何研究太阳运动。了解太阳能的使用，掌握基本科学研究方法。

◇学校建立以太阳研究为中心的天文基地，并对周边的中小学起到示范和辐射作用。

◇鼓励学生参与斯坦福太阳中心博客的交流，与国内外中小学生探讨活动。

◇能够制作出一些有创新性的以太阳能为能源的小作品，学校组织个人作品展示会。

◇在研究过程中产生一定数量具有一定水准的研究报告或论文。

该项目获得第30届全国青少年科技创新大赛科技辅导员创新成果科技教育方案类一等奖。

专家评语

该方案体现了“三自”原则。教育目标明确，传播的与太阳观测相关之科学知识、方法技能和思想来源可靠，符合科技教育活动的基本规律，所设计的活动内容和形式具有较好的对应性，方案同时体现出完整性和可行性，实施后亦会产生较好的示范作用。建议继续对方案进行完善，提高创新性，以充分发挥其提高青少年科学素质的作用和更广泛的示范效应。