瞬间咫尺 触摸天宇——地理数字实验室建设实例

汪 清

当前，天文科学在人们的日常生活、科技进步和未来的宇宙开发中都起着巨大的作用。但我们目前的天文教学还是比较薄弱的，在学生的中学学习阶段只有在高一地理中涉及少量天文知识。在人类正迈向太空时代的今天，我们应加强和重视天文知识的教育。本着“为了学校，在学校中，基于学校”校本教材的特点，充分考虑学生的兴趣需求、教师的能力特长并基于我校天文观测设施和强大信息技术网络，开发了天文观测校本课程。

一、天文观测课程教学内容

1.讲座培训

由多学科教师共同承担。①由物理教师对学生进行天文望远镜制作原理和使用方法的讲座，并训练学生使用我校天文望远镜进行观测。②由地理教师对学生进行天文知识的讲授，例如进行星空观测方法培训，要求学生熟识星空，掌握天文基础知识，如恒星、行星、星云的特点及不同天象的成因等，我们开展了“灿烂的星空”“斗转星移”“天狗吃月的真相”“带你去看流星雨”“将宇宙留在镜头里”等丰富多彩的讲座；学生观看录像以增加天文知识等，如《火星的过去、现在和未来》等。③由信息技术教师教学生如何通过电脑软件或网络寻找所观测星空的相关知识、利用信息技术进行学校天文知识库的充实等。

2.实践过程

学生实践是天文观测课程最重要的教学环节。我们让学生进行了以下实践活动：①动手制作星空图，带领学生进行星空观测、月相观测；②学习天文望远镜的操作使用，掌握天文观测技巧，提高利用数码相机进行天体照相的技巧等；③运用天文望远镜进行月球、行星及猎户座观测，并认识月球表面的环形山及月海，观察分析木星的四大卫星位置的变化及土星光环的视角变化等；④进行太阳黑子的跟踪记录；⑤进行月食、日食的全过程记录；⑥进行水星、金星凌日的记录；⑦带领学生进行流星雨的观测；⑧天体摄影及作品欣赏；⑨上网查阅天文信息等。

二、天文观测课程技术的设备支持

第一，天文圆顶为地理天文观测活动创造了优越的条件，天文圆顶中有设备齐全的天文观测仪器(其中天文望远镜为美国产Meade 7〃Model 178ED复消色差折射望远镜，配有整套美国原装Meade178目镜、摄像头等)，这里是完成天文观测教学最重要的阵地。在这里要求学生独立完成各种型号望远镜装配调试、观测操作全过程等。

第二，学校专为天体摄影配备的专用数码相机尼康COOLPIX 4500，要求学生亲手独立完成和掌握机械相机的固定摄影和跟踪摄影以及数码相机的拍摄。需熟练做到以下步骤：首先通过目镜等找到目标天体；然后利用转接环把数码相机的镜头固定到天文望远镜的目镜上；微调天文望远镜，使得数码相机的显示屏能够显示目标天体；调整数码相机曝光参数进行天文拍摄。

第三，现代化的地理数字实验室，配备着数字星球系统，并装有小型天象穹顶。这里是天文观测教学进行讲座的场所，讲座中教师的讲解和数字星球系统——多媒体球幕投影演示仪的使用相互配合，教学以直观形象和学生乐意接受的形式呈现，学生兴趣大增。例如“灿烂的星空”讲座中，当星球仪完整逼真地呈现出八大行星的外部形态时，学生不断发出惊叹，知识深深印在脑海中；“斗转星移”中利用天象穹顶，学生犹如置身户外，抬头仰望天空，在室内感受着星空的魅力，这也是一种全新的体验。数字星球系统的使用，使教学“从平面到立体”“从静态到动态”，帮助学生拓展了天文视野，培养了学生良好的科学态度，以其强烈的视觉冲击力和感染力吸引着广大学生更加热爱天文观测课程。

第四，学校强大的信息技术设备，校园网及多个多媒体网络教室为师生的教学提供了广阔的空间。在教学及教师讲座中师生互动，完全可让学生通过互联网进行自主学习，解决教师提出的诸多问题；在学生进行天文观测实践时，遇有天文学知识及观测技巧上的困难即可通过网络查询来解决自己的疑问；同时学生的作业也需在网络教室完成。信息技术引入天文观测，不仅满足学生的求知欲，能极大地丰富学生天文知识的积累，还能使学生在信息技术上迈上一个新的台阶。例如，一般的天文观测并不能完全满足学生心理需求，教师要有意识地要求学生和自己一起随时关注各种天象的预报，通过观测手段进行天文观测，并指导学生从相关杂志、网站中搜集有关资料，并将其纳入学校天文信息知识库，充实学校天文资料。神舟号系列飞船的一次次成功发射，特别是“天宫”与“神九”载人交会对接成为中国航天史上新的突破，所有这些在中国大地上掀起了一场天文科学热，这也极大地刺激了我校学生的天文学习热情，尤其是一些特殊的天象更是极大地吸引着学生。地理教师和学生一起通过信息网络查阅，及时地将2012年我国可观测天象总表发给学生并张贴在地理实验室中，对一些学生可观测的天象，例如金星伴月、木星伴月、火星伴月、三星伴月、天龙座流星雨、日月食等，学生都充满了观测热情，积极参与，还提醒教师即将到来的天象。

天文观测课程的重点是如何使学生尽快自己掌握观测方法及相关天文信息知识的查找、搜索和整理。这需要教师多为学生创造实践的机会，开放天文圆顶和网络教室，充分信任学生，教师由牵着手教他们一步步走路，逐步大胆放手让学生变为天文观测的主人，让学生的潜能得以发挥。

在天文观测的整体教学中，教师要不断鼓励学生利用学校先进的天文观测器材，积极探索宇宙的奥秘，发现问题，提出问题，并能够利用信息技术解决问题。教师要让学生真正成为使用天文器材和信息技术的主体，真正成为学习活动的积极的、主动的参与者，知识的构建者，而不是一个观察者、被动的接受者，这种开放性的实践活动，学生的能动性展现得淋漓尽致。

三、结束语

天文观测课程超越了传统单一学科学习的框架，学生通过主体性、探索性、创造性的问题解决过程，将多个学科知识、学问性知识和体验性知识、课内与课外、学校与社会有机地结合在一起，最大限度地促进学生身心和谐统一地发展。有着现代技术设备的支撑，学生利用认知工具解决问题的过程，是一个充满想象、不断创新的过程，同时又是一个科学严谨、有计划的动手实践过程，它有助于培养学生的创新精神和实践能力，并且通过不断训练，学生可以把这种解决问题的技能逐渐迁移到其他领域。因此，天文观测既是课堂教学的延伸和补充，也是当前中学教学改革转向开放式教育的一项重要内容。