天文觀測類地理實踐力測評試題的創新設計

鐘華 張文軍

摘 要：地理實踐力一般在實踐活動中才能更完整地呈現，而考場中的紙筆測試一直是學業評價中最重要、最現實的環節。為落實對地理實踐力素養的考查，本文基于天文觀察的實踐活動，創新設計三組天文觀測類試題，分別考查學生的活動方案設計能力、地理時空觀念和綜合實踐能力，并制定其等級評價標準。

關鍵詞：地理實踐力;天文觀測;試題設計

中圖分類號：G633.55? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? 文章編號：1005-5207（2022）07-0030-04

地理實踐力指人們在考察、實驗和調查等地理實踐活動中所具備的意志品質和行動能力[1]，顯然地理實踐力的測評主要應在考察、實驗、調查等實踐活動中展開，諸多地理教師設計并實施了各具特色、異彩紛呈的校內外實踐活動，如董滿超設計的天文觀測活動方案與反思為同類實踐活動提供了新思路[2]。高考、學業水平考試等紙筆測試中體現的地理實踐力的價值取向對日常教學具有強大的導向作用，筆者嘗試以天文觀測為內容，以地理實踐力為導向，分別設計以流星雨觀測、月食觀測和日影測量為主題的三組紙筆測試的試題。

一、流星雨觀測，考查方案設計能力

【實踐情境】

材料一：流星是外太空的碎石、冰塊等微小天體受地球引力吸引墜入地球大氣層時因摩擦而燃燒的發光現象，當流星集中爆發時則出現流星雨。流星發生位置隨機且轉瞬即逝，在天上留下或明或暗的線跡，多為白色、綠色，觀賞價值較高，人眼觀測時應避免其他強光。

材料二：流星雨會以天空中某個點為中心向四周輻散，故流星雨的名字就以輻散中心所在星座來命名，如獅子座流星雨。著名的雙子座和英仙座流星雨最佳觀賞期分別出現在每年12月14日左右和8月13日左右，理論上每小時均可觀測到約120顆流星。

材料三：浙江某中學天文小組（10人）計劃觀測2022年暑假的英仙座流星雨，目前正在做前期準備工作。

【實踐問題】

（1）小組成員的家庭大都分布在城區，在選擇觀測地點時，有以下備選地點：①城市中心較開闊的廣場;②小區內部的花園;③低緩丘陵山谷處的近郊農村;④遠離城市的景區山頂（海拔860m）。假如你是小組成員，你會選擇? ? ? ? ? 作為最佳觀測地點，請說出它的優點和缺點。（6分）

（2）討論“活動準備”注意事項時，正確的是? ? ? ? ? （不定項）。（2分）

①提前1～3天關注當地天氣情況;②準備幾臺不同口徑的天文望遠鏡;③準備頭戴式紅光燈、便攜躺椅;④準備飲用水、單反相機和保暖衣物;⑤若地點偏遠，考慮帳篷露營或預定當地賓館;⑥準備必要的藥品，如防蚊蟲劑、抗蛇毒血清等。

（3）人眼視野不能覆蓋整片天空，最佳視野為90°左右。為了不錯過流星，請你設計“肉眼和設備觀測、監控天空，并記錄流星”的方案。（4分）

參考答案：（1）④;優點：遠離城市，光污染最輕;海拔較高，大氣透明度較好;山頂視野開闊，無遮擋。缺點：路途偏遠;可能要留宿過夜;偏僻的山區，存在未知危險? ?（2）①③④⑤⑥? ?（3）方案：5人一組分兩組，兩組間隔30米;每組中4人分別面向東南西北四個方位靠近就座，另1人在躺椅上觀測天頂區域;使用單反相機自動連續拍攝;使用360°魚眼相機監控全天;每觀測到一顆流星，即手寫或語音記錄流星發生的方位、高度、亮度、顏色、運動方向、序號等信息。

【命題意圖及解析】第（1）題考查實踐地點選取的方案設計，既要求學生掌握流星雨觀測的環境需求，又要求學生對不同環境有準確的區域認知。流星雨應在夜晚觀測，城市中心開闊廣場的優點是交通便利、離城市家庭較近、安全、視野較開闊，缺點是市中心光污染嚴重，不是理想的流星雨觀測場所。小區內的花園被四周高樓包圍，天空遮蔽度高，視野最受限。低緩丘陵的山谷視野開闊度中上，近郊農村光污染稍輕（但離城區近，依然存在不同程度的光污染），交通也較便利，可作為備選項。但與遠離城市的景區山頂相比，顯然后者在觀測條件方面更佳。

第（2）題考查準備工作的方案設計，不定項填空增加了難度。幾乎全部天象觀測均需晴朗通透的天氣，流星雨觀測也不例外，故提前了解天氣信息以決定活動是否如期開展非常必要，若遇陰雨或云量大于50%的天氣可考慮取消觀測行程。天文望遠鏡用于放大天體，但同時也會使視野非常狹窄，流星是隨機發生的，使用望遠鏡觀測時不易“捕捉”流星，故望遠鏡一般不用于流星雨觀測活動。至于其他物品的攜帶，③④⑤⑥選項均正確：觀測活動中照明設備必不可少，但白光等強光對人眼適應黑暗有很大干擾破壞作用，紅光較柔和、刺激性小，天文觀測活動中常用紅光頭燈作為主要照明手段，這個知識點在材料一最后一句話有透露，同時也是天文實踐活動的常識;觀測流星雨的最佳姿勢是躺著，故需攜帶躺椅;單反相機用于拍攝記錄;夏季白天炎熱，大部分學生白天穿短袖，但山區夜晚較涼爽，需要保暖衣物;若在觀測地過夜，則需要帳篷露營或入住賓館;夏季蛇、蚊蟲較多，需準備相關藥品。

第（3）題考查活動過程的方案設計，為了對整片天空進行360°無死角觀測、記錄，肉眼觀測方面應由四人緊盯四個方位，另一人負責頭頂區域，并對所觀測的流星進行記錄;相機拍攝方面應使用單反延時拍照以便存檔、分享成果，魚眼鏡頭錄像確保覆蓋全時段的記錄。

二、月食觀測，考查地理時空觀念

【實踐情境】

2021年11月19日上半夜，我國中東部出現月偏食天象。傍晚月亮升起便可觀測月食，而后逐漸離開地球陰影（由于月球向東公轉）。圖1為該次月食示意圖。

【實踐問題】

（1）若圖中箭頭表示月球附近的方位，則箭頭表示月球的（單選，2分）

A.偏東側? ? ?B.偏南側? ? ?C.偏西側? ? ?D.偏北側

（2）若圖中箭頭表示某物體運動方向，則可能是（雙選，2分）

A.月球公轉方向

B.地球陰影因地球公轉而移動的方向

C.月球視運動方向

D.地球陰影視運動方向

（3）為直觀觀察月球在天空中的公轉運動，剔除地球自轉對月球運動的干擾，應該如何設計活動方案？并說明理由。（3分）

（4）判斷題，正確的選項打√，錯誤的打×。（2分）

①正在月食的月球剛升起時，太陽還未落山（? ? ）

②通過月食觀測，可以看到地球的大致形狀（? ? ）

參考答案：（1）C? （2）CD? （3）方案一：利用月食或日食的時機，觀察月球向東穿過太陽（日食）或地球陰影（月食）。理由：由于地球自轉，任何時刻日月星辰和地球陰影均一起東升西落，在日食時月球自西向東遮掩太陽，則把月球的公轉運動顯現出來。方案二：選取每天固定的時刻（如19點整）在固定地點進行觀測。理由：每天固定的時刻即間隔24小時觀測，剔除了地球自轉周期的影響，可以看到月球在天空中向東移動位置，即為月球公轉的表現? ?（4）×，√。

【命題意圖及解析】地理時空觀是綜合思維素養的重要內涵，天文觀測的實踐活動必然要考慮天體、地理事象的時空變化，并對其發生、發展進行分析，紙筆測試時也應重視考查時空觀。第（1）題考查空間方位，一般的地圖默認上北下南、左西右東，當人們在地面站立觀察時，方位則因人臉朝向的變化而變化。若朝正南，則前南后北左東右西。對于剛從偏東方升起的月球而言，觀測者面朝東方，月球的左側為北、右側為南，月球將朝右上方升起，即往西運動，故右上方為偏西方、下方為偏東方。同理，太陽落山時，太陽周圍的四個方位如圖2所示，這種方位關系往往用來解釋一些天文現象，如金星東大距。第（2）題考查地理事象的時空綜合，首先判斷該箭頭方向向西，由于地球自轉，日月星辰的視運動方向為向西運動，故C正確。黃昏時，地球的陰影在偏東方（因為太陽在偏西方），午夜則在南方，日出時在偏西方，故地球陰影也是自東向西運動的，D正確。月球公轉方向向東，與題圖方向不符，A錯誤。地球陰影的確會因地球公轉而移動，且移動方向與公轉方向相同即向東，故B錯誤。值得一提的是，月球在天空中的運動既向西（因地球自轉）也向東（因月球公轉），而地球自轉角速度遠快于月球公轉角速度，故月球總體表現為向西運動。這種運動就像一人乘坐往西行駛的火車，而他同時也在車廂中向東行走。第（3）題考查時間觀念，月球的復雜運動是地轉自轉與月球公轉的耦合，日、月食與定時觀測都能較好地排除地球自轉的影響。第（4）題考查空間思維，月食發生時為滿月月相，日、地、月幾乎在同一條直線上，即日、地、月呈180°角，那么一旦月球升起，太陽則必定已落山;月食時月球就像一塊圓圓的幕布，它把地球在太空中的影子呈現出來，月食時弧形的陰影邊緣無疑彰顯著地球是球體的事實。

三、日影測量，考查綜合實踐能力

【實踐情境】

4月17日（太陽直射10°N），中國某地（30°N）某中學地理課題研究小組用測量日影的方法，尋找校園的南北和東西方向。活動過程如下：①在晴天，選擇校內一塊較空曠的地方，用一根細直的鐵桿（2.75米）當作日影桿，垂直插入地面（為O點），標記上午某時刻的桿影末端為A點。以O為圓心、OA為半徑畫圓。②下午，當桿影末端恰好交于圓周時，標記為B點。③將A、B兩點連成直線，作∠AOB的角平分線交AB于C，發現OC⊥AB，如圖3所示。

【實踐問題】

（1）指示東西方向的線段是? ? ? ? ? ? ?，說明理由。（5分）

（2）請在圖4中相應位置標注東、南、西、北四個方位，并繪制當天太陽視運動軌跡，標注正午太陽高度角。（5分）

（3）請在圖5中繪制當天桿影末端軌跡（tan70°≈2.75），標出其運動方向。（4分）

（4）小組記錄當天的日出時間為北京時間6∶29，日落時間為19∶17，請計算當地的經度（精確到小數點后2位），并寫出計算過程。（4分）

參考答案：（1）AB;理由：桿影的長度與指向分別關于正午和正北（或正南）對稱，上午的桿影為OA，因OB與OA長度相同，故OB與OA關于正北對稱，角平分線OC為南北方向 ，因OC⊥AB，故AB為東西方向? ?（2）如圖6所示? ?（3）如圖7所示? ?（4）先計算當地正午的北京時間=（6∶29+19∶17）÷2=12∶53，說明該地比120°E晚53分鐘，即在120°E以西[15×5360] =13.25°，故當地經度=120°E-13.25°=106.75°E。

筆者對本校2個班級的學生進行了紙筆測驗，并就學生的答題情況梳理出成績評定的分級標準，詳見表1。

四、反思與建議

本文三組試題以三個不同的天文觀測活動作為情境，兼顧白天與黑夜的觀測環境、常見與特殊的天象事件，并采用多種題型：定項選擇題（單選和雙選）、不定項選擇題、問答題、判斷題、填空題、畫圖題和計算題。既有答案唯一的客觀題，也有思維開放的主觀題，考查形式多樣，涉及內容多元。

紙筆測試也有其自身的缺陷，如難以使應試者有全過程的真實體驗，必然會丟失部分乃至全部實踐體驗，而且現階段的“地理實踐類”試題也常出現“應試者難入情境”“脫離生活實際，捏造研學活動”“新瓶裝舊酒，換湯不換藥”等情況。既然如此，是不是紙筆測試就干脆拋棄地理實踐力方面的考查？答案是否定的，紙筆測試可以根據真實實踐活動的背景，用翔實、精準的文字和示意圖盡可能營造真實的實踐情境，創設學生需要調動平時所積累的實踐經驗才能解決的實踐問題。關于紙筆測試題目的命制，建議命題人優先使用自己真實的實踐活動作為素材，其次可選擇他人或可靠論文中的實踐素材，盡量避免主觀臆造。

參考文獻：

[1] 中華人民共和國教育部.普通高中地理課程標準（2017 年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[2] 董滿超.基于“地理實踐力”的天文觀測活動的探索與思考[J].地理教育，2019（1）：51-52.