中職學校利用模擬天文軟件開展天文興趣活動的實踐與思考

【摘要】本文以模擬天文軟件Starry Night Pro 6.0在教學過程中的使用為例，探討了在天文科普教育中如何利用先進的信息技術進行教學。

【關鍵詞】天文科普模擬天文軟件Starry Night Pro

由于中職院校的特點，中職院校很少有天文望遠鏡等天文教學儀器和掛圖。而且出于對學生安全的考慮，更不可在夜間組織學生進行天文觀測，這些都不利于天文興趣活動的開展。隨著近年來信息技術發展和普及，很多院校都有計算機機房，并且配備了電腦教學平臺、投影儀等先進的教學設施。這使得利用模擬天文軟件開展天文興趣活動成為可能。

一、開展天文興趣活動的總體理念

中職學生對未知事物的求知欲是巨大的，并且他們嘗試著用已經學到的知識去解決問題。根據這個階段學生的心理特點，建議把提高學生對天文的興趣，培養自學能力作為首位。

天文科學是一門觀測科學，也是一門與數學、物理、化學、哲學相互滲透、相互借鑒的科學，需要學習者具有較為深厚的基礎知識。中職學生缺乏充足的知識，只能就其中簡單的問題進行認識、理解和研究。因此，建議將天文基礎知識、基本技能的教育放在第二位。

二、如何使用模擬型天文軟件

(一)軟件的選擇。模擬天文軟件分“星空觀測型模擬”、“特定對象觀測型模擬”兩大類。星空觀測型模擬軟件主要功能是模擬天體在天球上的視運動為出發點的。學生可以利用這類軟件了解天體是如何運動的、星座的位置和范圍、天體的物理性質等知識。現時此類型中比較成熟的軟件，國外的有Starry Night6.0、Skymap11.0，國內有立體星圖。特定對象觀測型模擬軟件是針對某類或某個天體進行模擬觀測的軟件，如國內的“星空觀測小助手”，就專門對太陽、月球及九大行星的位置進行計算，幫助有一定水平的天文愛好者找到要觀測的天體。又如國外的MarsPreviewrII(火星表面瀏覽者)，VirtualMoonAtlas(虛擬月面圖)及經本人漢化的廣大天文愛好者普遍使用的Stdlarlum8.2都為本類軟件的佼佼者。

(二)設置面向學生的天文專題，并用相應的軟件實現。學生經常會向教師提出許多的天文問題，其中不少的問題都與天文觀測有關。例如：“天空中有多少個星座?”“今晚會看到哪些星星?我怎么樣把它們認出來?”“為什么星星會移動?”“如何利用星星辨認方向?”“太陽系的行星是怎樣圍繞太陽旋轉的?”“在別的星球看星星會怎樣?”諸如此類的問題在沒有實際觀測的支持下是很難直觀地解釋給學生們的。但現在利用模擬軟件可以輕而易舉地實現直觀的教學。

根據學生的問題，將興趣小組的課程用下列的幾個專題組織起來。見表1。從表中我們可以看到除了第六個專題之外，其他的五個專題都可以用模擬型軟件來實現，見表2。

三、教學案例

利用Starry Night 6.0來進行興趣小組活動的。這款軟件以觀察者的視角模擬天象的運行，仿真度較高，適合沒有觀星經驗的學生觀看。而且它的功能強大：天體種類豐富、數量巨大，使用者可以通過點擊天體來查詢其各方面的資料，并且還能夠直接連接到互聯網。

(一)初識星空。城市里的多數學生沒有進行過野外觀星的活動。即使學生在家中，也由于周圍環境的光害因素、作息時間的制約等而難以進行有目的的觀星。利用StarryNight6.0的首要目的，就是要把星空之美、星空之奇展現給學生，極大地激發學生的興趣。

1 課前準備。(1)StarryNight6.0為英文軟件，中職學生看多了會產生厭煩的情緒。因此應從網上下載了一些介紹四季星座、恒星的短文，作為星空演示的補充材料．加深學生的認識。(2)調整軟件的狀態，使顯示的天體、標注文字易于學生識別。天體的顯示星等最低設定為6.0，這樣既能顯示出繁星點點的視覺效果，但又不至于天體太多，產生煩亂的感覺。

2 課堂教學。(1)熱身運動。先向學生提問，今天晚上你會看到什么星座的星星?接著打開軟件，將時間調整為晚上，然后緩慢地調節視野所向的方位和高度，以展示星空的全部。(2)尋找北極星。利用軟件演示尋找北極星的方法，打開Guides菜單，使Auto Identify功能處于選擇狀態。當鼠標移動到大熊座的位置時。會顯示出大熊座的字樣和希臘神話中大熊座的繪畫形象。接著找到北極星的位置，引出北極星及小熊星座。然后按下時間菜單欄中“時間向前”按鈕使時間前進，學生可以觀看到眾星圍繞北極星做逆時針運動，進一步明確北極星的作用以及提高對周日視運動的感性認識。(3)12星座。將視野的方位定為東方，把時間菜單欄中“步進時間間隔”的數值改為1天，打開時間向前按鈕讓天體運動，學生將會看到經常談論的黃道12星座逐次升起和落下，從中加深對周年視運動的感性認識。

(二)四季星空。前面的課程結束后，學生對各季節的星空產生了極大的興趣。這時需按照冬、春、夏、秋的順序介紹四季星空。在介紹時，把天象館節目作為藍本設計演示過程。比如冬季星空。需從容易辨認的獵戶座人手，注重啟發學生通過星座的特征區去辨認星座。接著以獵戶座為中心，遍歷周圍的白羊、金牛、御夫、雙子、小犬、大犬、天兔、波江、鯨魚等星座，最后用“冬季花環”將主要亮星串聯起來，使學生形成冬季星空的總體印象。

演示中可以把星座的連線和區域分別顯示出來：方法是Guides－Constella－fions－Astronomical。在顯示單個星座時，多使用放大功能。

(三)日食和月食演示。首先演示日食天象。這是學生最感興趣的。可使用Go菜單中的Companionbook功能，選擇TheSolar System中的Sun Eclipse過程(共有4個，分別為日偏食、日全食、日環食和日食中月影在地球表面的投影)，并根據2009年7月22日的日全食設置相應的地點和時間進行演示。注意提醒學生觀察月影掩食太陽起訖的位置，觀察初虧、食甚、復圓的時刻。培養學生認真觀察事物的精神。其次，使用Go菜單中InnerSolarSystem的功能，將觀測者的位置設定為太陽系的空間內，通過對太陽、月球、地球的俯瞰、側視，了解三者在空間中的位置。為了便于學生觀察，可從顯示對象中取消對行星以外天體的顯示，突出顯示這三個天體和地球、月球的軌道。

四、評價

在計算機機房。要求學生以小組為單位，利用軟件完成一下任務：第一，分別顯示夏季和冬季的星空，并從其中找到主要的星座和亮星。第二，演示周日視運動和周年視運動。第三，顯示南半球的星空。第四，在星空中找出行星，并通過模擬星際飛行的功能，降落在那個星球上。并設計了一個評價表(表3)，使評價規范化。

這個評價表的評價角度由自我評價和教師評價構成，目的是讓學生可以將自己標準與教師的標準進行對比，從而改變評價自己的標準，使之更好地指導自身繼續地學習。使用小組合作的原因：一是培養他們的團體合作精神；二是學生在此過程中可以相互學習，促進提高。教師按照評價內容評價學生時，可以從準確度。完成的速度，創造性等多個層次綜合評價。學生和教師分別作出評定后，教師綜合兩方面的評價數據，得出總體評價的得分，并且根據其情況寫出評語，幫助學生提高認識。