从星空模拟到室外观测

张福瑞

开展地理实践活动，可以很好地培养学生地理实践能力，高中地理教材设置了4个“综合实践活动”栏目，这一部分内容是培养学生地理实践力的良好素材，本校拥有上海市金山区唯一的天象馆和多种规格的天文望远镜，根据校情，结合高中地理教材中的“星空观测和月相观测”综合实践活动 ，学校地理教师从室内模拟和室外观测两个场所对学生进行了地理实践力的培养。

一、室内星空模拟——提升空间思维，掌握星空运动规律

茫茫宇宙，繁星点点，让学生了解天空中主要恒星的位置以及四季星空的变化规律是天文科普的基本要求。但由于受到光污染等影响，城市上空能够看到的星座很少。因此，要全面认识星空变化规律就要利用天象仪（图1），天象仪是模拟星空运转的科普仪器，在一个半球型天幕上演示人在地球上不同经纬度看到的星空。为了在课堂中更好地辨认星座，指导教师给学生绘制简易的四季星空图（图3）。在上课伊始让学生先了解四季星空的变化规律，认识每个季节典型的常见星座的形状。在此基础上，打开天象仪微机控制系统的操作界面（图2），依次打开子午线、赤黄道、太阳;转动极高视运动，把天赤道线调到31°N，即模拟上海所观测到的星空;调整周年视运动，把太阳开到当日所在日期。打开恒星，转动周年视运动，当太阳西边落下时，夜晚来临，当繁星开始耀满星空，学生就开始辨认常见的星座。总之，利用天象仪模拟星空是一种直观、形象的教学方法，教师需要充分利用这一实用、高效的教学工具，让学生能快速有效地辨认出四季星空中不同星座的具体位置，建立一定的空间思维，掌握基本的星空变化规律。在使用天象仪观测星空的过程中，学生的观察能力、协作能力以及空间思维能力都得到极大提高，这也进一步落实了地理实践力的培养。

二、室外天体观测——学以致用、察以致思

1.天文观测前期准备（表1）

室外前期准备工作非常重要，要让学生共同参与完成。

2.裸眼观测当季星空主要星座

“飞马当空，银河斜挂”，这是秋季星空的象征。秋季星空亮星虽然较少，但同样充满浪漫和想象。在教师的指引下学生用肉眼很容易从头顶方向找到一个“秋季四边形”（又称为“飞马-仙女大方框”），秋季四边形由飞马座的三颗亮星（α、β、γ）和仙女座的一颗亮星（α）构成，十分醒目。由于本校光线问题，遗憾的是我们无法观测到仙女座大星云。学生整日忙于走路，很少抬头仰望星空。当真正静下心来与星空对话时，学生被震撼了。康德说过“世界上有两件东西能够深深地震撼人们的心灵，一件是人们心中崇高的道德准则，另一件是人们头顶上灿烂的星空”。

3.望远镜观测天体

观测当日为农历十四日，月相渐趋满月，黄昏之际，皎洁的月光洒满校园，月球成为我们首当其冲的观测对象。教师指导学生自己组装好望远镜，利用goto自动跟踪仪自动寻找和跟踪观测天体，当月球出现在目镜时，教师指导学生轻轻调整主镜的焦距，清晰的月球表面形态出现在眼帘，教师组织学生轮流观看（图4）。学生通过望远镜，观测到真实的环形山密布的月表形态。

黑夜渐浓，土星出现在空中，学生一直是从书上或电子产品上看到土星及其腰间那圈漂亮的光环，平时肉眼看到的也就是一颗亮晶晶的星星而已，很少有机会亲自目睹巨行星的表面形态。教师指导学生用低倍目镜调整主镜，使“土星”出现在目镜中心，根据“土星”的成像清晰程度调整主镜的焦距;调整完毕后，为了使观测效果更好，教师把目镜换成高倍数目镜。学生轮流观测，当学生把眼睛贴近天文望远镜，遥远的、自带光环的土星真实地跃入眼帘，这是一个全新的星空世界。学生对望远镜里的土星流连忘返，心生向往。他们看到了一个遥远的世界，触摸到了一方神奇的天空，自然而然地激发其学习天文、探索宇宙的兴趣。

三、资料收集和后期处理——整合信息技术，提升实践能力

在观测过程中，始终要引导学生利用手机或相机进行直观拍摄，并指导学生把望远镜与电脑连接，利用CCD摄影机进行连拍，并通过后期制作得到清晰的照片，这些都将成为学习天文、探索太空的宝贵资料。这个环节，学生通过团队协作，自己摸索学习拍摄软件的使用方法和实用技巧，动手对获得的一手资料进行汇编整理，并把遇到的问题记录下来，通过咨询老师、查询网络等方式予以解决。一輪观测下来，学生的团队精神和动手能力都得到很大提高，收集和整理资料的能力也获得一定提升。

观测活动结束，为增强学生探索宇宙奥秘的兴趣，培养辩证唯物主义宇宙观，也为培养他们的科学素养，提升查找资料和绘图的能力，指导教师设计了相关拓展题，如提供学生空白星座图，让学生绘制一份这个季节的主要星座图（图5）;或让学生查询资料（中国探月和深空探测网），认识环形山，在自己拍摄的月表地形图上标出主要环形山的名字 ，认识月表的环形山、峡谷、月溪、峭壁等不同地形，探索月表各种地形的形成。