Stellarium在地理多媒體教學(xué)中的應(yīng)用

華中師范大學(xué)城市與環(huán)境科學(xué)學(xué)院（430074） 熊 曳 陳 實(shí)

一、Stellarium簡(jiǎn)介

Stellarium 是一款虛擬星像儀的計(jì)算機(jī)軟件。它可以根據(jù)觀測(cè)者所處的時(shí)間和地點(diǎn)，計(jì)算天空中太陽(yáng)、月球、行星和恒星的位置，并將其顯示出來(lái)。它還可以繪制星座、模擬天文現(xiàn)象（如流星雨、日食和月食等)。Stellarium 可以用作學(xué)習(xí)星空知識(shí)的教具，它擁有高質(zhì)量的畫(huà)面，可以為一些章節(jié)的地理教學(xué)提供豐富的教學(xué)素材，同時(shí)Stellarium本身也可以作為地理多媒體的展示平臺(tái)。

1. Stellarium的安裝

進(jìn)入Stellarium的官方網(wǎng)站http://www.stellarium.org/或者上網(wǎng)搜索可以下載的網(wǎng)站。下載Stellarium之后，就可以開(kāi)始軟件的安裝了。

操作系統(tǒng)需要Linux/Unix、Windows95/98/2000/NT/XP/7000、Mac OS X10.3 或更高版本，支持OpenGL的3D顯示卡。若想動(dòng)畫(huà)顯示流暢，建議使用Voodoo3或TNT2以上顯卡。

在裝好軟件之后，打開(kāi)界面先按F2可以將語(yǔ)言設(shè)置成中文，方便后面進(jìn)行界面認(rèn)識(shí)及操作。

2. Stellarium的界面介紹

當(dāng)打開(kāi)界面，可以將鼠標(biāo)移動(dòng)到左側(cè)和下側(cè)，在左側(cè)和下側(cè)分別有一排圖標(biāo)，如圖1。

圖1 Stellarium的界面

左側(cè)圖標(biāo)從上到下依次為：所在地點(diǎn)、日期/時(shí)間、星空及顯示、搜索、設(shè)定、說(shuō)明。

下側(cè)圖標(biāo)從左到右依次為：星座連線、星座標(biāo)示、星座圖繪、赤道坐標(biāo)網(wǎng)格、地平坐標(biāo)、地面、基點(diǎn)、大氣層、星云行星標(biāo)簽、赤道儀/水平儀切換、將已選物體置中（太空）、夜間模式、全屏模式、目鏡視圖、人造衛(wèi)星標(biāo)記、減慢時(shí)間速度、正常時(shí)間速度、跳至當(dāng)前時(shí)刻、加快時(shí)間流逝、退出。

在界面的左上方為鼠標(biāo)選中天體的相關(guān)信息，如視星等、絕對(duì)星等、方位角等。

在下側(cè)圖標(biāo)上一排顯示的文字從左到右依次為當(dāng)前觀測(cè)點(diǎn)、視野、影像刷新率、當(dāng)前觀測(cè)時(shí)間。

3. 常用操作介紹

表1中列舉出了Stellarium這款軟件中使用比較多的操作，方便使用這款軟件的老師和學(xué)生迅速上手。如果想知道更多的操作可以參見(jiàn)軟件中的說(shuō)明。

表1 常用操作

二、Stellarium在地理多媒體教學(xué)中的應(yīng)用

1. 豐富教學(xué)資源

教學(xué)資源是為教學(xué)的有效開(kāi)展提供的各種可資利用的條件，通常包括教材、案例、影視、圖片、課件等，也包括教師資源、教具、基礎(chǔ)設(shè)施等，廣義也應(yīng)該涉及到教育政策等內(nèi)容。將Stellarium這款軟件引入地理教學(xué)，可以在以下方面豐富教學(xué)資源：

（1）逼真的教學(xué)圖片

Stellarium這款軟件有一個(gè)畫(huà)面快照的功能（ctrl+s）。通過(guò)這個(gè)功能的使用，可以將這款軟件中呈現(xiàn)出來(lái)的畫(huà)面保存下來(lái)供教學(xué)使用。由于這款軟件中天體的圖像是仿造真實(shí)天體設(shè)計(jì)且具有很高的清晰度，因此保存下來(lái)的教學(xué)圖片的逼真度高。這些高逼真度的天體圖片可以幫助學(xué)生在了解天體的時(shí)候更易得到關(guān)于天體特性的直觀認(rèn)識(shí)。比如，土星的光環(huán)。

（2）生動(dòng)的教學(xué)視頻

Stellarium這款軟件可以真實(shí)地模擬宇宙中天體的運(yùn)動(dòng)，因此在地理教學(xué)中可以通過(guò)這款軟件給學(xué)生動(dòng)態(tài)地演示一些美麗而神奇的地理天象，具備視頻的功能，而且比普通視頻效果更加生動(dòng)逼真。更重要的是由于這款軟件有加快時(shí)間流逝的功能，操作者可以自由控制天象發(fā)生的速度，因此可以讓學(xué)生不必花費(fèi)大量時(shí)間等待天象發(fā)生，從而可以在有限的課堂教學(xué)時(shí)間內(nèi)觀看很多天象的教學(xué)視頻。如實(shí)例一中流星雨的發(fā)生過(guò)程。

實(shí)例一：從地球觀察流星雨

首先上網(wǎng)搜索一下流星雨發(fā)生的時(shí)間地點(diǎn)。

然后點(diǎn)擊時(shí)間/日期的圖標(biāo)，設(shè)置時(shí)間為流星雨發(fā)生日；并點(diǎn)擊所在地點(diǎn)的圖標(biāo)將觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置在能夠看到流星雨的地點(diǎn)；再點(diǎn)擊星空及顯示的圖標(biāo)，將流星天頂小時(shí)率調(diào)到最大。（如果需要，也可以直接搜索到流星雨命名的星座，放大那個(gè)星座進(jìn)行觀測(cè)。）

最后觀察流星雨的發(fā)生，如圖2。

圖2 流星雨

（3）天然的教學(xué)課件

Stellarium這款軟件由于在開(kāi)發(fā)中嵌入了天體的資料，如天體的視星等、絕對(duì)星等、赤經(jīng)/赤緯、方位角等，因此當(dāng)選中某天體時(shí)，在屏幕的左上角就會(huì)顯示選中天體的相應(yīng)資料。這一功能使得這款軟件可以在學(xué)生學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí)天體之間相對(duì)位置時(shí)直接作為課件使用。并且由于這款軟件可以通過(guò)赤道坐標(biāo)網(wǎng)格和地平坐標(biāo)這兩個(gè)圖標(biāo)顯示不同的坐標(biāo)系，變抽象的空間位置關(guān)系為實(shí)像。因此它若作為教學(xué)課件可以進(jìn)一步幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)天體之間的相對(duì)位置，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象和思維能力。如學(xué)習(xí)八大行星繞日旋轉(zhuǎn)時(shí)的相對(duì)位置。

2. 創(chuàng)新教學(xué)方法

教學(xué)方法是教師和學(xué)生為了實(shí)現(xiàn)共同的教學(xué)目標(biāo)，完成共同的教學(xué)任務(wù)，在教學(xué)過(guò)程中運(yùn)用的方式與手段的總稱。教學(xué)方法的多樣化可以改變傳統(tǒng)的教育觀念，真正的做到“以學(xué)論教”。教師根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容和不同的教學(xué)對(duì)象采取不同的教法來(lái)指導(dǎo)學(xué)生的學(xué)法，有利于學(xué)生創(chuàng)新思維的形成與發(fā)展。

（1）教法的創(chuàng)新

在傳統(tǒng)教學(xué)中，由于宇宙的知識(shí)學(xué)生無(wú)法直接觀察，因此教師一般可能只會(huì)在黑板上畫(huà)圖或者用flash動(dòng)畫(huà)演示來(lái)進(jìn)行宇宙知識(shí)的講解，教師主要采取講授法。Stellarium形象直觀，交互性強(qiáng)，將之引入地理教學(xué)中可以讓學(xué)生親身實(shí)踐，將單一的教師講授法轉(zhuǎn)變?yōu)橹v授法與探究式、啟發(fā)式、討論式等教學(xué)方法相配合以達(dá)到教學(xué)效果最優(yōu)化。比如實(shí)例二中觀察日食。

實(shí)例二：從地球觀察日食

首先上網(wǎng)搜索一下日食發(fā)生的時(shí)間地點(diǎn)。

然后點(diǎn)擊時(shí)間/日期的圖標(biāo)，設(shè)置時(shí)間為日食發(fā)生日；并點(diǎn)擊所在地點(diǎn)的圖標(biāo)將觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置在能夠看到日食的地點(diǎn)。

最后觀察日食的發(fā)生。（如果想日食發(fā)生的速度快一點(diǎn)，可以點(diǎn)擊加快時(shí)間流逝的圖標(biāo)，讓日食發(fā)生的速度加快。）

以2009年7月22日武漢觀察到的日食為例，具體過(guò)程如下圖3：

圖3 日食過(guò)程圖

（2）學(xué)法的創(chuàng)新

在學(xué)習(xí)月食時(shí)，傳統(tǒng)的學(xué)法是學(xué)生按照教師給他們選取的角度進(jìn)行觀察學(xué)習(xí)，每個(gè)人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都是一樣的，而這款軟件的使用就充分滿足了學(xué)生的好奇心，讓學(xué)生合作探究，學(xué)生可以通過(guò)改變觀測(cè)點(diǎn)來(lái)觀察不同地點(diǎn)觀察到的月食現(xiàn)象。另一方面，由于這款軟件可以將觀測(cè)點(diǎn)從地球移到別的天體上（ctrl+g），因此學(xué)生可以自主地從另一個(gè)角度去探究月食的發(fā)生過(guò)程及成因?？傊?，使用Stellarium這款軟件可以使學(xué)生學(xué)會(huì)自主學(xué)習(xí)，并使用多角度觀察問(wèn)題的學(xué)習(xí)方法。比如實(shí)例三從太陽(yáng)上觀察月食。

實(shí)例三：從太陽(yáng)觀察月食

首先上網(wǎng)搜索一下月食發(fā)生的時(shí)間，然后點(diǎn)擊時(shí)間/日期的圖標(biāo)，設(shè)置時(shí)間為月食發(fā)生日；并選中太陽(yáng)，用ctrl+g將觀測(cè)點(diǎn)改為太陽(yáng)；為了觀測(cè)方便，選中地球按空格鍵，將地球置于屏幕中央。最后觀察月食發(fā)生時(shí)月球與地球相對(duì)位置的變化。

以2007年8月28日太陽(yáng)上觀察到月食為例，具體過(guò)程如下圖4：

圖4 月食過(guò)程圖

3. 優(yōu)化教學(xué)過(guò)程

教學(xué)過(guò)程，即指教學(xué)活動(dòng)的展開(kāi)過(guò)程，是教師根據(jù)一定的社會(huì)要求和學(xué)生身心發(fā)展的特點(diǎn)，借助一定的教學(xué)條件，指導(dǎo)學(xué)生主要通過(guò)認(rèn)識(shí)教學(xué)內(nèi)容從而認(rèn)識(shí)客觀世界，并在此基礎(chǔ)之上發(fā)展自身的過(guò)程。在教學(xué)過(guò)程中，教師可以借助這款軟件高質(zhì)量的畫(huà)面以及簡(jiǎn)單的操作，鼓勵(lì)學(xué)生自己動(dòng)手操作，在教學(xué)過(guò)程中激發(fā)學(xué)生的興趣，增進(jìn)對(duì)知識(shí)的理解，發(fā)揮學(xué)生的自主建構(gòu)能力，從而優(yōu)化教學(xué)過(guò)程，讓學(xué)生更好地通過(guò)認(rèn)識(shí)教學(xué)內(nèi)容來(lái)認(rèn)識(shí)客觀世界，并在此基礎(chǔ)之上發(fā)展自身。

（1）激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

俄國(guó)文學(xué)泰斗托爾斯泰曾說(shuō)過(guò)：“成功的教學(xué)所需要的不是強(qiáng)制，而是激發(fā)學(xué)生的興趣?！蹦敲矗{(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，最大限度地激活學(xué)生潛在的學(xué)習(xí)欲望，就是課堂成功的關(guān)鍵。將Stellarium這款軟件引入地理教學(xué)就能充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。因?yàn)檫@款軟件能夠?qū)⒑芏嗝利惿衿娴奶煳默F(xiàn)象（如流星雨、極光）呈現(xiàn)在學(xué)生的眼前，彌補(bǔ)學(xué)生由于時(shí)空限制帶來(lái)的許多天文現(xiàn)象觀測(cè)不到的遺憾，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣。另一方面，由于這款軟件能夠讓學(xué)生自己在動(dòng)手操作中學(xué)習(xí)教學(xué)內(nèi)容，改變了傳統(tǒng)教學(xué)中以教師講授為主的課堂模式，充分發(fā)揮了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，易于得到學(xué)生的青睞。

（2）增進(jìn)學(xué)生的知識(shí)理解

Stellarium這款軟件對(duì)整個(gè)宇宙情況的仿真度高，能夠充分模擬宇宙的實(shí)際情況，因此學(xué)生在利用這款軟件學(xué)習(xí)時(shí)，可以充分模擬真實(shí)宇宙情況來(lái)驗(yàn)證書(shū)面上的一些說(shuō)法，從而增進(jìn)學(xué)生理解。如“尋找北極星：沿著北斗七星勺子部分不靠近勺柄的那兩個(gè)星的連線，向勺口方向延長(zhǎng)約5倍就是北極星?！蓖ǔＧ闆r下教師會(huì)畫(huà)一個(gè)簡(jiǎn)圖來(lái)解釋，但是由于學(xué)生沒(méi)有親眼見(jiàn)到真實(shí)的情況，還是會(huì)有疑惑不理解，這款軟件就能真實(shí)再現(xiàn)畫(huà)面幫助學(xué)生理解。如案例四。

案例四：根據(jù)星座尋找北極星

首先利用搜索功能輸入“大熊座”找到北斗七星，調(diào)整到合適大小。

北斗七星屬大熊星座的一部分，它與北極星總是保持著一定的位置關(guān)系不停地旋轉(zhuǎn)。當(dāng)找到北斗星后，沿著勺邊A、B兩星的連線，向勺口方向延伸，在約為A、B兩星間隔的5倍處，有一顆較明亮的星，就是北極星，如圖5。

圖5 尋找北極星

（3）發(fā)揮學(xué)生的自主建構(gòu)

建構(gòu)主義認(rèn)為，知識(shí)不是通過(guò)教師傳授得到，而是學(xué)習(xí)者在一定的情境即社會(huì)文化背景下，借助他人的幫助，利用必要的學(xué)習(xí)資料，通過(guò)意義建構(gòu)的方式獲得的。由于學(xué)習(xí)是在一定的情境即社會(huì)文化背景下，借助其他人的幫助即通過(guò)人際間的協(xié)作活動(dòng)而實(shí)現(xiàn)的意義建構(gòu)過(guò)程，因此建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為“情境”、“協(xié)作”、“交流”和“意義建構(gòu)”是學(xué)習(xí)環(huán)境中的四大要素或四大屬性。傳統(tǒng)的以教師為主的講授式教學(xué)模式盡管知識(shí)講解的層次清楚，但是在發(fā)揮學(xué)生的自主建構(gòu)能力方面有所欠缺，這種教學(xué)模式不利于學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

將Stellarium這款軟件引入地理教學(xué)，可以從四個(gè)方面幫助學(xué)生完成建構(gòu)過(guò)程。首先它所提供的豐富的虛擬天文景象可以給學(xué)生創(chuàng)設(shè)多樣的學(xué)習(xí)情境；其次，依托這款軟件，學(xué)生可以自己分組協(xié)作進(jìn)行學(xué)習(xí)；再則，學(xué)生小組內(nèi)協(xié)作學(xué)習(xí)的過(guò)程需要通過(guò)交流來(lái)商討如何完成規(guī)定的學(xué)習(xí)任務(wù)達(dá)到意義建構(gòu)的目標(biāo)，因此協(xié)作學(xué)習(xí)的過(guò)程就是交流的過(guò)程；最后，學(xué)生在多樣的情境下協(xié)作交流，從而完成意義建構(gòu)。另一方面，這款軟件讓學(xué)生在做中學(xué)，課堂的信息容量是由學(xué)生自己去開(kāi)發(fā)，可以滿足不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需要，充分發(fā)揮學(xué)生的自主建構(gòu)能力。

三、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)前文中對(duì)Stellarium的簡(jiǎn)介以及對(duì)這款軟件在地理教學(xué)中的應(yīng)用的分析，我們不難發(fā)現(xiàn)這款星空觀測(cè)軟件具有畫(huà)質(zhì)清晰，直觀性強(qiáng)，動(dòng)態(tài)性明顯，交互性突出的特點(diǎn)，它能夠很好地滿足星空地理教學(xué)的需要。現(xiàn)行高中地理教材為三本必修、七本選修，這款星空軟件能夠很好地輔助“必修一”第一章“行星地球”的講解，也能很好地輔助選修教材《宇宙與地球》的講解。這款星空軟件能夠?qū)W(xué)生平時(shí)很難觀測(cè)到的一些天體及天象真實(shí)地呈現(xiàn)到學(xué)生面前，讓學(xué)生能夠在地理課堂上一起觀測(cè)到美麗的天象，并且能夠?qū)⒁恍┯钪嬷斜容^抽象的知識(shí)現(xiàn)象通過(guò)軟件的再現(xiàn)讓學(xué)生們?cè)谧约簞?dòng)手操作中形象地理解。將星空軟件引入課堂，不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且可以充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性。

但是需注意的是本文中所提到的僅僅只是這款軟件功能的一部分，更多能夠運(yùn)用到地理教學(xué)中的功能還需要地理教師們共同去探索和挖掘。