瞬間咫尺 觸摸天宇——地理數(shù)字實(shí)驗(yàn)室建設(shè)實(shí)例

汪 清

當(dāng)前，天文科學(xué)在人們的日常生活、科技進(jìn)步和未來的宇宙開發(fā)中都起著巨大的作用。但我們目前的天文教學(xué)還是比較薄弱的，在學(xué)生的中學(xué)學(xué)習(xí)階段只有在高一地理中涉及少量天文知識(shí)。在人類正邁向太空時(shí)代的今天，我們應(yīng)加強(qiáng)和重視天文知識(shí)的教育。本著“為了學(xué)校，在學(xué)校中，基于學(xué)?！毙１窘滩牡奶攸c(diǎn)，充分考慮學(xué)生的興趣需求、教師的能力特長(zhǎng)并基于我校天文觀測(cè)設(shè)施和強(qiáng)大信息技術(shù)網(wǎng)絡(luò)，開發(fā)了天文觀測(cè)校本課程。

一、天文觀測(cè)課程教學(xué)內(nèi)容

1.講座培訓(xùn)

由多學(xué)科教師共同承擔(dān)。①由物理教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行天文望遠(yuǎn)鏡制作原理和使用方法的講座，并訓(xùn)練學(xué)生使用我校天文望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測(cè)。②由地理教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行天文知識(shí)的講授，例如進(jìn)行星空觀測(cè)方法培訓(xùn)，要求學(xué)生熟識(shí)星空，掌握天文基礎(chǔ)知識(shí)，如恒星、行星、星云的特點(diǎn)及不同天象的成因等，我們開展了“燦爛的星空”“斗轉(zhuǎn)星移”“天狗吃月的真相”“帶你去看流星雨”“將宇宙留在鏡頭里”等豐富多彩的講座；學(xué)生觀看錄像以增加天文知識(shí)等，如《火星的過去、現(xiàn)在和未來》等。③由信息技術(shù)教師教學(xué)生如何通過電腦軟件或網(wǎng)絡(luò)尋找所觀測(cè)星空的相關(guān)知識(shí)、利用信息技術(shù)進(jìn)行學(xué)校天文知識(shí)庫(kù)的充實(shí)等。

2.實(shí)踐過程

學(xué)生實(shí)踐是天文觀測(cè)課程最重要的教學(xué)環(huán)節(jié)。我們讓學(xué)生進(jìn)行了以下實(shí)踐活動(dòng)：①動(dòng)手制作星空?qǐng)D，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行星空觀測(cè)、月相觀測(cè)；②學(xué)習(xí)天文望遠(yuǎn)鏡的操作使用，掌握天文觀測(cè)技巧，提高利用數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行天體照相的技巧等；③運(yùn)用天文望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行月球、行星及獵戶座觀測(cè)，并認(rèn)識(shí)月球表面的環(huán)形山及月海，觀察分析木星的四大衛(wèi)星位置的變化及土星光環(huán)的視角變化等；④進(jìn)行太陽黑子的跟蹤記錄；⑤進(jìn)行月食、日食的全過程記錄；⑥進(jìn)行水星、金星凌日的記錄；⑦帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行流星雨的觀測(cè)；⑧天體攝影及作品欣賞；⑨上網(wǎng)查閱天文信息等。

二、天文觀測(cè)課程技術(shù)的設(shè)備支持

第一，天文圓頂為地理天文觀測(cè)活動(dòng)創(chuàng)造了優(yōu)越的條件，天文圓頂中有設(shè)備齊全的天文觀測(cè)儀器(其中天文望遠(yuǎn)鏡為美國(guó)產(chǎn)Meade 7〃Model 178ED復(fù)消色差折射望遠(yuǎn)鏡，配有整套美國(guó)原裝Meade178目鏡、攝像頭等)，這里是完成天文觀測(cè)教學(xué)最重要的陣地。在這里要求學(xué)生獨(dú)立完成各種型號(hào)望遠(yuǎn)鏡裝配調(diào)試、觀測(cè)操作全過程等。

第二，學(xué)校專為天體攝影配備的專用數(shù)碼相機(jī)尼康COOLPIX 4500，要求學(xué)生親手獨(dú)立完成和掌握機(jī)械相機(jī)的固定攝影和跟蹤攝影以及數(shù)碼相機(jī)的拍攝。需熟練做到以下步驟：首先通過目鏡等找到目標(biāo)天體；然后利用轉(zhuǎn)接環(huán)把數(shù)碼相機(jī)的鏡頭固定到天文望遠(yuǎn)鏡的目鏡上；微調(diào)天文望遠(yuǎn)鏡，使得數(shù)碼相機(jī)的顯示屏能夠顯示目標(biāo)天體；調(diào)整數(shù)碼相機(jī)曝光參數(shù)進(jìn)行天文拍攝。

第三，現(xiàn)代化的地理數(shù)字實(shí)驗(yàn)室，配備著數(shù)字星球系統(tǒng)，并裝有小型天象穹頂。這里是天文觀測(cè)教學(xué)進(jìn)行講座的場(chǎng)所，講座中教師的講解和數(shù)字星球系統(tǒng)——多媒體球幕投影演示儀的使用相互配合，教學(xué)以直觀形象和學(xué)生樂意接受的形式呈現(xiàn)，學(xué)生興趣大增。例如“燦爛的星空”講座中，當(dāng)星球儀完整逼真地呈現(xiàn)出八大行星的外部形態(tài)時(shí)，學(xué)生不斷發(fā)出驚嘆，知識(shí)深深印在腦海中；“斗轉(zhuǎn)星移”中利用天象穹頂，學(xué)生猶如置身戶外，抬頭仰望天空，在室內(nèi)感受著星空的魅力，這也是一種全新的體驗(yàn)。數(shù)字星球系統(tǒng)的使用，使教學(xué)“從平面到立體”“從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)”，幫助學(xué)生拓展了天文視野，培養(yǎng)了學(xué)生良好的科學(xué)態(tài)度，以其強(qiáng)烈的視覺沖擊力和感染力吸引著廣大學(xué)生更加熱愛天文觀測(cè)課程。

第四，學(xué)校強(qiáng)大的信息技術(shù)設(shè)備，校園網(wǎng)及多個(gè)多媒體網(wǎng)絡(luò)教室為師生的教學(xué)提供了廣闊的空間。在教學(xué)及教師講座中師生互動(dòng)，完全可讓學(xué)生通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，解決教師提出的諸多問題；在學(xué)生進(jìn)行天文觀測(cè)實(shí)踐時(shí)，遇有天文學(xué)知識(shí)及觀測(cè)技巧上的困難即可通過網(wǎng)絡(luò)查詢來解決自己的疑問；同時(shí)學(xué)生的作業(yè)也需在網(wǎng)絡(luò)教室完成。信息技術(shù)引入天文觀測(cè)，不僅滿足學(xué)生的求知欲，能極大地豐富學(xué)生天文知識(shí)的積累，還能使學(xué)生在信息技術(shù)上邁上一個(gè)新的臺(tái)階。例如，一般的天文觀測(cè)并不能完全滿足學(xué)生心理需求，教師要有意識(shí)地要求學(xué)生和自己一起隨時(shí)關(guān)注各種天象的預(yù)報(bào)，通過觀測(cè)手段進(jìn)行天文觀測(cè)，并指導(dǎo)學(xué)生從相關(guān)雜志、網(wǎng)站中搜集有關(guān)資料，并將其納入學(xué)校天文信息知識(shí)庫(kù)，充實(shí)學(xué)校天文資料。神舟號(hào)系列飛船的一次次成功發(fā)射，特別是“天宮”與“神九”載人交會(huì)對(duì)接成為中國(guó)航天史上新的突破，所有這些在中國(guó)大地上掀起了一場(chǎng)天文科學(xué)熱，這也極大地刺激了我校學(xué)生的天文學(xué)習(xí)熱情，尤其是一些特殊的天象更是極大地吸引著學(xué)生。地理教師和學(xué)生一起通過信息網(wǎng)絡(luò)查閱，及時(shí)地將2012年我國(guó)可觀測(cè)天象總表發(fā)給學(xué)生并張貼在地理實(shí)驗(yàn)室中，對(duì)一些學(xué)生可觀測(cè)的天象，例如金星伴月、木星伴月、火星伴月、三星伴月、天龍座流星雨、日月食等，學(xué)生都充滿了觀測(cè)熱情，積極參與，還提醒教師即將到來的天象。

天文觀測(cè)課程的重點(diǎn)是如何使學(xué)生盡快自己掌握觀測(cè)方法及相關(guān)天文信息知識(shí)的查找、搜索和整理。這需要教師多為學(xué)生創(chuàng)造實(shí)踐的機(jī)會(huì)，開放天文圓頂和網(wǎng)絡(luò)教室，充分信任學(xué)生，教師由牽著手教他們一步步走路，逐步大膽放手讓學(xué)生變?yōu)樘煳挠^測(cè)的主人，讓學(xué)生的潛能得以發(fā)揮。

在天文觀測(cè)的整體教學(xué)中，教師要不斷鼓勵(lì)學(xué)生利用學(xué)校先進(jìn)的天文觀測(cè)器材，積極探索宇宙的奧秘，發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，并能夠利用信息技術(shù)解決問題。教師要讓學(xué)生真正成為使用天文器材和信息技術(shù)的主體，真正成為學(xué)習(xí)活動(dòng)的積極的、主動(dòng)的參與者，知識(shí)的構(gòu)建者，而不是一個(gè)觀察者、被動(dòng)的接受者，這種開放性的實(shí)踐活動(dòng)，學(xué)生的能動(dòng)性展現(xiàn)得淋漓盡致。

三、結(jié)束語

天文觀測(cè)課程超越了傳統(tǒng)單一學(xué)科學(xué)習(xí)的框架，學(xué)生通過主體性、探索性、創(chuàng)造性的問題解決過程，將多個(gè)學(xué)科知識(shí)、學(xué)問性知識(shí)和體驗(yàn)性知識(shí)、課內(nèi)與課外、學(xué)校與社會(huì)有機(jī)地結(jié)合在一起，最大限度地促進(jìn)學(xué)生身心和諧統(tǒng)一地發(fā)展。有著現(xiàn)代技術(shù)設(shè)備的支撐，學(xué)生利用認(rèn)知工具解決問題的過程，是一個(gè)充滿想象、不斷創(chuàng)新的過程，同時(shí)又是一個(gè)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、有計(jì)劃的動(dòng)手實(shí)踐過程，它有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，并且通過不斷訓(xùn)練，學(xué)生可以把這種解決問題的技能逐漸遷移到其他領(lǐng)域。因此，天文觀測(cè)既是課堂教學(xué)的延伸和補(bǔ)充，也是當(dāng)前中學(xué)教學(xué)改革轉(zhuǎn)向開放式教育的一項(xiàng)重要內(nèi)容。