天文观测类地理实践力测评试题的创新设计

钟华 张文军

摘 要：地理实践力一般在实践活动中才能更完整地呈现，而考场中的纸笔测试一直是学业评价中最重要、最現实的环节。为落实对地理实践力素养的考查，本文基于天文观察的实践活动，创新设计三组天文观测类试题，分别考查学生的活动方案设计能力、地理时空观念和综合实践能力，并制定其等级评价标准。

关键词：地理实践力;天文观测;试题设计

中图分类号：G633.55        文献标识码：A        文章编号：1005-5207（2022）07-0030-04

地理实践力指人们在考察、实验和调查等地理实践活动中所具备的意志品质和行动能力[1]，显然地理实践力的测评主要应在考察、实验、调查等实践活动中展开，诸多地理教师设计并实施了各具特色、异彩纷呈的校内外实践活动，如董满超设计的天文观测活动方案与反思为同类实践活动提供了新思路[2]。高考、学业水平考试等纸笔测试中体现的地理实践力的价值取向对日常教学具有强大的导向作用，笔者尝试以天文观测为内容，以地理实践力为导向，分别设计以流星雨观测、月食观测和日影测量为主题的三组纸笔测试的试题。

一、流星雨观测，考查方案设计能力

【实践情境】

材料一：流星是外太空的碎石、冰块等微小天体受地球引力吸引坠入地球大气层时因摩擦而燃烧的发光现象，当流星集中爆发时则出现流星雨。流星发生位置随机且转瞬即逝，在天上留下或明或暗的线迹，多为白色、绿色，观赏价值较高，人眼观测时应避免其他强光。

材料二：流星雨会以天空中某个点为中心向四周辐散，故流星雨的名字就以辐散中心所在星座来命名，如狮子座流星雨。著名的双子座和英仙座流星雨最佳观赏期分别出现在每年12月14日左右和8月13日左右，理论上每小时均可观测到约120颗流星。

材料三：浙江某中学天文小组（10人）计划观测2022年暑假的英仙座流星雨，目前正在做前期准备工作。

【实践问题】

（1）小组成员的家庭大都分布在城区，在选择观测地点时，有以下备选地点：①城市中心较开阔的广场;②小区内部的花园;③低缓丘陵山谷处的近郊农村;④远离城市的景区山顶（海拔860m）。假如你是小组成员，你会选择          作为最佳观测地点，请说出它的优点和缺点。（6分）

（2）讨论“活动准备”注意事项时，正确的是          （不定项）。（2分）

①提前1～3天关注当地天气情况;②准备几台不同口径的天文望远镜;③准备头戴式红光灯、便携躺椅;④准备饮用水、单反相机和保暖衣物;⑤若地点偏远，考虑帐篷露营或预定当地宾馆;⑥准备必要的药品，如防蚊虫剂、抗蛇毒血清等。

（3）人眼视野不能覆盖整片天空，最佳视野为90°左右。为了不错过流星，请你设计“肉眼和设备观测、监控天空，并记录流星”的方案。（4分）

参考答案：（1）④;优点：远离城市，光污染最轻;海拔较高，大气透明度较好;山顶视野开阔，无遮挡。缺点：路途偏远;可能要留宿过夜;偏僻的山区，存在未知危险   （2）①③④⑤⑥   （3）方案：5人一组分两组，两组间隔30米;每组中4人分别面向东南西北四个方位靠近就座，另1人在躺椅上观测天顶区域;使用单反相机自动连续拍摄;使用360°鱼眼相机监控全天;每观测到一颗流星，即手写或语音记录流星发生的方位、高度、亮度、颜色、运动方向、序号等信息。

【命题意图及解析】第（1）题考查实践地点选取的方案设计，既要求学生掌握流星雨观测的环境需求，又要求学生对不同环境有准确的区域认知。流星雨应在夜晚观测，城市中心开阔广场的优点是交通便利、离城市家庭较近、安全、视野较开阔，缺点是市中心光污染严重，不是理想的流星雨观测场所。小区内的花园被四周高楼包围，天空遮蔽度高，视野最受限。低缓丘陵的山谷视野开阔度中上，近郊农村光污染稍轻（但离城区近，依然存在不同程度的光污染），交通也较便利，可作为备选项。但与远离城市的景区山顶相比，显然后者在观测条件方面更佳。

第（2）题考查准备工作的方案设计，不定项填空增加了难度。几乎全部天象观测均需晴朗通透的天气，流星雨观测也不例外，故提前了解天气信息以决定活动是否如期开展非常必要，若遇阴雨或云量大于50%的天气可考虑取消观测行程。天文望远镜用于放大天体，但同时也会使视野非常狭窄，流星是随机发生的，使用望远镜观测时不易“捕捉”流星，故望远镜一般不用于流星雨观测活动。至于其他物品的携带，③④⑤⑥选项均正确：观测活动中照明设备必不可少，但白光等强光对人眼适应黑暗有很大干扰破坏作用，红光较柔和、刺激性小，天文观测活动中常用红光头灯作为主要照明手段，这个知识点在材料一最后一句话有透露，同时也是天文实践活动的常识;观测流星雨的最佳姿势是躺着，故需携带躺椅;单反相机用于拍摄记录;夏季白天炎热，大部分学生白天穿短袖，但山区夜晚较凉爽，需要保暖衣物;若在观测地过夜，则需要帐篷露营或入住宾馆;夏季蛇、蚊虫较多，需准备相关药品。

第（3）题考查活动过程的方案设计，为了对整片天空进行360°无死角观测、记录，肉眼观测方面应由四人紧盯四个方位，另一人负责头顶区域，并对所观测的流星进行记录;相机拍摄方面应使用单反延时拍照以便存档、分享成果，鱼眼镜头录像确保覆盖全时段的记录。

二、月食观测，考查地理时空观念

【实践情境】

2021年11月19日上半夜，我国中东部出现月偏食天象。傍晚月亮升起便可观测月食，而后逐渐离开地球阴影（由于月球向东公转）。图1为该次月食示意图。

【实践问题】

（1）若图中箭头表示月球附近的方位，则箭头表示月球的（单选，2分）

A.偏东侧     B.偏南侧     C.偏西侧     D.偏北侧

（2）若图中箭头表示某物体运动方向，则可能是（双选，2分）

A.月球公转方向

B.地球阴影因地球公转而移动的方向

C.月球视运动方向

D.地球阴影视运动方向

（3）为直观观察月球在天空中的公转运动，剔除地球自转对月球运动的干扰，应该如何设计活动方案？并说明理由。（3分）

（4）判断题，正确的选项打√，错误的打×。（2分）

①正在月食的月球刚升起时，太阳还未落山（    ）

②通过月食观测，可以看到地球的大致形状（    ）

参考答案：（1）C  （2）CD  （3）方案一：利用月食或日食的时机，观察月球向东穿过太阳（日食）或地球阴影（月食）。理由：由于地球自转，任何时刻日月星辰和地球阴影均一起东升西落，在日食时月球自西向东遮掩太阳，则把月球的公转运动显现出来。方案二：选取每天固定的时刻（如19点整）在固定地点进行观测。理由：每天固定的时刻即间隔24小时观测，剔除了地球自转周期的影响，可以看到月球在天空中向东移动位置，即为月球公转的表现   （4）×，√。

【命题意图及解析】地理时空观是综合思维素养的重要内涵，天文观测的实践活动必然要考虑天体、地理事象的时空变化，并对其发生、发展进行分析，纸笔测试时也应重视考查时空观。第（1）题考查空间方位，一般的地图默认上北下南、左西右东，当人们在地面站立观察时，方位则因人脸朝向的变化而变化。若朝正南，则前南后北左东右西。对于刚从偏东方升起的月球而言，观测者面朝东方，月球的左侧为北、右侧为南，月球将朝右上方升起，即往西运动，故右上方为偏西方、下方为偏东方。同理，太阳落山时，太阳周围的四个方位如图2所示，这种方位关系往往用来解释一些天文现象，如金星东大距。第（2）题考查地理事象的时空综合，首先判断该箭头方向向西，由于地球自转，日月星辰的视运动方向为向西运动，故C正确。黄昏时，地球的阴影在偏东方（因为太阳在偏西方），午夜则在南方，日出时在偏西方，故地球阴影也是自东向西运动的，D正确。月球公转方向向東，与题图方向不符，A错误。地球阴影的确会因地球公转而移动，且移动方向与公转方向相同即向东，故B错误。值得一提的是，月球在天空中的运动既向西（因地球自转）也向东（因月球公转），而地球自转角速度远快于月球公转角速度，故月球总体表现为向西运动。这种运动就像一人乘坐往西行驶的火车，而他同时也在车厢中向东行走。第（3）题考查时间观念，月球的复杂运动是地转自转与月球公转的耦合，日、月食与定时观测都能较好地排除地球自转的影响。第（4）题考查空间思维，月食发生时为满月月相，日、地、月几乎在同一条直线上，即日、地、月呈180°角，那么一旦月球升起，太阳则必定已落山;月食时月球就像一块圆圆的幕布，它把地球在太空中的影子呈现出来，月食时弧形的阴影边缘无疑彰显着地球是球体的事实。

三、日影测量，考查综合实践能力

【实践情境】

4月17日（太阳直射10°N），中国某地（30°N）某中学地理课题研究小组用测量日影的方法，寻找校园的南北和东西方向。活动过程如下：①在晴天，选择校内一块较空旷的地方，用一根细直的铁杆（2.75米）当作日影杆，垂直插入地面（为O点），标记上午某时刻的杆影末端为A点。以O为圆心、OA为半径画圆。②下午，当杆影末端恰好交于圆周时，标记为B点。③将A、B两点连成直线，作∠AOB的角平分线交AB于C，发现OC⊥AB，如图3所示。

【实践问题】

（1）指示东西方向的线段是             ，说明理由。（5分）

（2）请在图4中相应位置标注东、南、西、北四个方位，并绘制当天太阳视运动轨迹，标注正午太阳高度角。（5分）

（3）请在图5中绘制当天杆影末端轨迹（tan70°≈2.75），标出其运动方向。（4分）

（4）小组记录当天的日出时间为北京时间6∶29，日落时间为19∶17，请计算当地的经度（精确到小数点后2位），并写出计算过程。（4分）

参考答案：（1）AB;理由：杆影的长度与指向分别关于正午和正北（或正南）对称，上午的杆影为OA，因OB与OA长度相同，故OB与OA关于正北对称，角平分线OC为南北方向 ，因OC⊥AB，故AB为东西方向   （2）如图6所示   （3）如图7所示   （4）先计算当地正午的北京时间=（6∶29+19∶17）÷2=12∶53，说明该地比120°E晚53分钟，即在120°E以西[15×5360] =13.25°，故当地经度=120°E-13.25°=106.75°E。

笔者对本校2个班级的学生进行了纸笔测验，并就学生的答题情况梳理出成绩评定的分级标准，详见表1。

四、反思与建议

本文三组试题以三个不同的天文观测活动作为情境，兼顾白天与黑夜的观测环境、常见与特殊的天象事件，并采用多种题型：定项选择题（单选和双选）、不定项选择题、问答题、判断题、填空题、画图题和计算题。既有答案唯一的客观题，也有思维开放的主观题，考查形式多样，涉及内容多元。

纸笔测试也有其自身的缺陷，如难以使应试者有全过程的真实体验，必然会丢失部分乃至全部实践体验，而且现阶段的“地理实践类”试题也常出现“应试者难入情境”“脱离生活实际，捏造研学活动”“新瓶装旧酒，换汤不换药”等情况。既然如此，是不是纸笔测试就干脆抛弃地理实践力方面的考查？答案是否定的，纸笔测试可以根据真实实践活动的背景，用翔实、精准的文字和示意图尽可能营造真实的实践情境，创设学生需要调动平时所积累的实践经验才能解决的实践问题。关于纸笔测试题目的命制，建议命题人优先使用自己真实的实践活动作为素材，其次可选择他人或可靠论文中的实践素材，尽量避免主观臆造。

参考文献：

[1] 中华人民共和国教育部.普通高中地理课程标准（2017 年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[2] 董满超.基于“地理实践力”的天文观测活动的探索与思考[J].地理教育，2019（1）：51-52.