日食觀測(cè)活動(dòng)課程的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

謝凱 陳道華

摘 要：地理學(xué)科核心素養(yǎng)指引著地理教學(xué)活動(dòng)的方向，觀測(cè)活動(dòng)課程系統(tǒng)化開(kāi)發(fā)有助于地理實(shí)踐力的提升。文章以實(shí)現(xiàn)地理學(xué)科核心素養(yǎng)的提升為目標(biāo)，以日食現(xiàn)象原理與觀測(cè)方法的探究為核心內(nèi)容，通過(guò)對(duì)2020年6月21日的日環(huán)食觀測(cè)相關(guān)活動(dòng)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐，為日食等天文觀測(cè)活動(dòng)課程的開(kāi)發(fā)提供參考。

關(guān)鍵詞：地理學(xué)科核心素養(yǎng);日食;觀測(cè)活動(dòng)

天文觀測(cè)活動(dòng)作為天文科學(xué)知識(shí)普及的重要載體[1]，對(duì)學(xué)生的天文興趣、科學(xué)精神和協(xié)作能力有很大的促進(jìn)，在地理課程的實(shí)施中越來(lái)越重要。重大天象的觀測(cè)具有極強(qiáng)的時(shí)效性，地理教師應(yīng)抓住機(jī)遇巧妙設(shè)計(jì)日食觀測(cè)活動(dòng)，讓地理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)在天文觀測(cè)實(shí)踐中落地。2020年6月21日的日環(huán)食食分極大（最大食分達(dá)0.994）、穿越范圍較廣（環(huán)食帶穿越我國(guó)西藏、四川、貴州、湖南、江西、福建、臺(tái)灣等地），我國(guó)環(huán)食帶以外的地區(qū)均能見(jiàn)到不同程度的日偏食，是日（環(huán)）食觀測(cè)活動(dòng)課程開(kāi)展的絕佳時(shí)機(jī)。

一、理論奠基——日食原理探究

1.由表象探特征——?dú)w納梳理

興趣是最好的老師，大量精彩的日食圖片呈現(xiàn)能夠增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力。采用2009年7月22日長(zhǎng)江日全食、2010年1月15日21世紀(jì)最長(zhǎng)日環(huán)食等精美圖片，呈現(xiàn)絢麗的日環(huán)、多彩的貝利珠與鉆石環(huán)等教學(xué)素材，可以創(chuàng)設(shè)良好的教學(xué)情境。從現(xiàn)象入手，引發(fā)學(xué)生對(duì)日食的分類與過(guò)程進(jìn)行探究。日食的分類與過(guò)程探究宜采用歸納梳理的方式。首先，日食的類型包括日全食、日環(huán)食、日環(huán)食，而本次觀測(cè)的是日環(huán)食。其次，鎖定食相過(guò)程，根據(jù)月球圓面同太陽(yáng)圓面的位置關(guān)系，依次可能出現(xiàn)初虧、食既、食甚、生光、復(fù)圓五種食相。再者，分清不同類型日食的食相，日全食與日環(huán)食包含全部食相，而日偏食出現(xiàn)初虧、食甚、復(fù)圓三種食相，不含食既與生光。

2.由特征尋因果——演繹推導(dǎo)

根據(jù)日食的分類與過(guò)程，進(jìn)一步探尋日食的形成原理，可用“日食為何總是發(fā)生于農(nóng)歷初一？”的類似問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生探究太陽(yáng)、地球和月球三者的位置關(guān)系。借助實(shí)體模型或三維立體動(dòng)畫，演繹推導(dǎo)出日、地、月不同位置關(guān)系下形成的不同月影，根據(jù)不同的月影范圍（本影、半影和偽本影）推導(dǎo)出不同的日食類型（日全食、日偏食、日環(huán)食）?？商岢觥叭帐车陌l(fā)生，究竟能為我們帶來(lái)什么價(jià)值？”這樣一個(gè)開(kāi)放性探究問(wèn)題，讓學(xué)生暢所欲言，教師進(jìn)行歸納，引導(dǎo)學(xué)生由視覺(jué)上的震撼轉(zhuǎn)化為人地協(xié)調(diào)的思考，由個(gè)人的滿足上升到科學(xué)研究的價(jià)值，人地協(xié)調(diào)觀理念得以體現(xiàn)。

二、虛擬增實(shí)——日食過(guò)程模擬

1.基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的數(shù)據(jù)采集

一類天象事件往往備受關(guān)注，而許多網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)能提供翔實(shí)數(shù)據(jù)。教師帶領(lǐng)學(xué)生搜集網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)所提供的本次日環(huán)食相關(guān)數(shù)據(jù)，可通過(guò)信息收集、處理、分析提升學(xué)生的地理實(shí)踐能力并在日食分布地圖的研究中增強(qiáng)學(xué)生的區(qū)域認(rèn)知能力。經(jīng)實(shí)踐研究，推薦以下網(wǎng)站平臺(tái)查詢本次日環(huán)食相關(guān)數(shù)據(jù)：紫金山天文臺(tái)、世界日期及時(shí)間網(wǎng)、Heavens-above、有趣天文奇觀。

2.基于WWT的環(huán)食模擬

萬(wàn)維望遠(yuǎn)鏡（WordWide Telescope，簡(jiǎn)稱WWT）能夠?qū)⒖臻g及地面諸多大型望遠(yuǎn)鏡采集的真實(shí)科學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，利用可視化和無(wú)縫拼接等技術(shù)形成“虛擬現(xiàn)實(shí)”的全波段數(shù)字圖像。WWT網(wǎng)絡(luò)資源平臺(tái)提供了2009長(zhǎng)江日全食、2010年1月15日的日環(huán)食等日食漫游作品，三維立體的數(shù)字化學(xué)習(xí)資源，讓學(xué)生能更清晰直觀地了解日、地、月三者之間的關(guān)系以及日食的發(fā)生過(guò)程。借助WWT還可指導(dǎo)學(xué)生以本次日環(huán)食為例，設(shè)計(jì)日食漫游作品。觀測(cè)前，通過(guò)查詢網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)資源，模擬演示本次日環(huán)食發(fā)生過(guò)程;觀測(cè)后，利用所拍攝圖像與觀測(cè)感受，插入圖片、聲音、文字等內(nèi)容，豐富漫游演示，形成漫游作品。數(shù)字化的演繹，讓學(xué)生在日環(huán)食的觀測(cè)中受益匪淺。

三、實(shí)踐增趣——日食觀測(cè)實(shí)踐

1.日食觀測(cè)準(zhǔn)備

（1）目標(biāo)明確。日食觀測(cè)是學(xué)習(xí)的過(guò)程，也是體驗(yàn)的過(guò)程，在興趣培養(yǎng)的基礎(chǔ)上應(yīng)該凸顯課程目標(biāo)的系統(tǒng)性。從知識(shí)層面看，通過(guò)觀測(cè)活動(dòng)可加強(qiáng)對(duì)日食發(fā)生原理的理解。從能力層面看，可學(xué)會(huì)運(yùn)用科學(xué)的方法對(duì)日食各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行觀測(cè)并記錄。從素養(yǎng)層面看，觀測(cè)實(shí)踐是突破地理實(shí)踐力的關(guān)鍵，也能體現(xiàn)人地協(xié)調(diào)觀。

（2）地點(diǎn)選擇。指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行地點(diǎn)選擇重視以下三大原則：最大食分原則，借助預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)尋找所在地最大食分區(qū)域大致范圍（食分越大，日面被遮掩的程度就越大）;最闊視場(chǎng)原則，提前踩點(diǎn)或借助衛(wèi)星地圖確認(rèn)周邊視場(chǎng)是否開(kāi)闊、拍照前景是否具有特色;最佳天氣原則，日食發(fā)生前，借助精準(zhǔn)的天氣預(yù)報(bào)獲悉日食發(fā)生時(shí)刻備選地點(diǎn)天氣狀況。

2. 日食觀測(cè)方法

日食觀測(cè)，因太陽(yáng)光線極強(qiáng)，容易灼傷眼睛、引發(fā)火災(zāi)等，所以教師應(yīng)悉心指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行正確的觀測(cè)。常見(jiàn)的日食觀測(cè)方法包括目視法、小孔成像法、投影觀測(cè)法、天文望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)法、相機(jī)記錄與觀測(cè)法等，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生情況分組使用不同方法進(jìn)行觀測(cè)（表1），形成多元化觀測(cè)成果。

3. 日食觀測(cè)互動(dòng)

一類天象事件之所以備受關(guān)注，不僅僅在于稀缺性和可觀性，還在于相互之間的交流和分享。同樣的日食，不同的學(xué)生在不同的區(qū)域觀看，食分不同，天上的云彩也不同，將微妙的不同進(jìn)行分享，能讓實(shí)踐課程更有活力。本次日環(huán)食期間，筆者所在班級(jí)學(xué)生開(kāi)展了不同形式的日食分享，線上的分享與討論異?；钴S（圖1）。

四、評(píng)價(jià)促“進(jìn)”——日食觀后反思

任何活動(dòng)和課程都離不開(kāi)記錄與總結(jié)。日食觀測(cè)后，應(yīng)組織學(xué)習(xí)完善相關(guān)記錄，物化相關(guān)成果，讓觀測(cè)活動(dòng)課程能更有深度。觀測(cè)過(guò)程中因心情激動(dòng)易漏掉一些重要信息，因而在觀測(cè)完成后，應(yīng)給學(xué)生一定時(shí)間回憶并完善日食記錄，完成《日（環(huán)）食觀測(cè)活動(dòng)記錄表》，記錄觀測(cè)地的經(jīng)緯度、海拔、天氣狀況等信息，繪圖表達(dá)日食過(guò)程太陽(yáng)形態(tài)的變化，寫下觀看時(shí)的感受;還應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生撰寫《日（環(huán)）食觀測(cè)報(bào)告》，以小論文的形式梳理觀測(cè)過(guò)程與收獲;匯集學(xué)生所拍視頻與照片，制作“日環(huán)食影集”或“日環(huán)食視頻”;借助學(xué)校社團(tuán)等平臺(tái)，開(kāi)展日食觀測(cè)分享活動(dòng)，為學(xué)生提供總結(jié)展示的機(jī)會(huì)（圖2）。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王琴. 基于WWT平臺(tái)的天文教學(xué)模式研究[D].武漢：華中師范大學(xué)，2016.

[2] 李建基.如何觀測(cè)和拍攝日環(huán)食[J].天文愛(ài)好者，2012（4）：60-62.