【摘要】本文以模擬天文軟件Starry Night Pro 6.0在教學(xué)過(guò)程中的使用為例，探討了在天文科普教育中如何利用先進(jìn)的信息技術(shù)進(jìn)行教學(xué)。

【關(guān)鍵詞】天文科普模擬天文軟件Starry Night Pro

由于中職院校的特點(diǎn)，中職院校很少有天文望遠(yuǎn)鏡等天文教學(xué)儀器和掛圖。而且出于對(duì)學(xué)生安全的考慮，更不可在夜間組織學(xué)生進(jìn)行天文觀測(cè)，這些都不利于天文興趣活動(dòng)的開(kāi)展。隨著近年來(lái)信息技術(shù)發(fā)展和普及，很多院校都有計(jì)算機(jī)機(jī)房，并且配備了電腦教學(xué)平臺(tái)、投影儀等先進(jìn)的教學(xué)設(shè)施。這使得利用模擬天文軟件開(kāi)展天文興趣活動(dòng)成為可能。

一、開(kāi)展天文興趣活動(dòng)的總體理念

中職學(xué)生對(duì)未知事物的求知欲是巨大的，并且他們嘗試著用已經(jīng)學(xué)到的知識(shí)去解決問(wèn)題。根據(jù)這個(gè)階段學(xué)生的心理特點(diǎn)，建議把提高學(xué)生對(duì)天文的興趣，培養(yǎng)自學(xué)能力作為首位。

天文科學(xué)是一門觀測(cè)科學(xué)，也是一門與數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、哲學(xué)相互滲透、相互借鑒的科學(xué)，需要學(xué)習(xí)者具有較為深厚的基礎(chǔ)知識(shí)。中職學(xué)生缺乏充足的知識(shí)，只能就其中簡(jiǎn)單的問(wèn)題進(jìn)行認(rèn)識(shí)、理解和研究。因此，建議將天文基礎(chǔ)知識(shí)、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(cè)型模擬”、“特定對(duì)象觀測(cè)型模擬”兩大類。星空觀測(cè)型模擬軟件主要功能是模擬天體在天球上的視運(yùn)動(dòng)為出發(fā)點(diǎn)的。學(xué)生可以利用這類軟件了解天體是如何運(yùn)動(dòng)的、星座的位置和范圍、天體的物理性質(zhì)等知識(shí)?，F(xiàn)時(shí)此類型中比較成熟的軟件，國(guó)外的有Starry Night6.0、Skymap11.0，國(guó)內(nèi)有立體星圖。特定對(duì)象觀測(cè)型模擬軟件是針對(duì)某類或某個(gè)天體進(jìn)行模擬觀測(cè)的軟件，如國(guó)內(nèi)的“星空觀測(cè)小助手”，就專門對(duì)太陽(yáng)、月球及九大行星的位置進(jìn)行計(jì)算，幫助有一定水平的天文愛(ài)好者找到要觀測(cè)的天體。又如國(guó)外的MarsPreviewrII(火星表面瀏覽者)，VirtualMoonAtlas(虛擬月面圖)及經(jīng)本人漢化的廣大天文愛(ài)好者普遍使用的Stdlarlum8.2都為本類軟件的佼佼者。

(二)設(shè)置面向?qū)W生的天文專題，并用相應(yīng)的軟件實(shí)現(xiàn)。學(xué)生經(jīng)常會(huì)向教師提出許多的天文問(wèn)題，其中不少的問(wèn)題都與天文觀測(cè)有關(guān)。例如：“天空中有多少個(gè)星座?”“今晚會(huì)看到哪些星星?我怎么樣把它們認(rèn)出來(lái)?”“為什么星星會(huì)移動(dòng)?”“如何利用星星辨認(rèn)方向?”“太陽(yáng)系的行星是怎樣圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)的?”“在別的星球看星星會(huì)怎樣?”諸如此類的問(wèn)題在沒(méi)有實(shí)際觀測(cè)的支持下是很難直觀地解釋給學(xué)生們的。但現(xiàn)在利用模擬軟件可以輕而易舉地實(shí)現(xiàn)直觀的教學(xué)。

根據(jù)學(xué)生的問(wèn)題，將興趣小組的課程用下列的幾個(gè)專題組織起來(lái)。見(jiàn)表1。從表中我們可以看到除了第六個(gè)專題之外，其他的五個(gè)專題都可以用模擬型軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，見(jiàn)表2。

三、教學(xué)案例

利用Starry Night 6.0來(lái)進(jìn)行興趣小組活動(dòng)的。這款軟件以觀察者的視角模擬天象的運(yùn)行，仿真度較高，適合沒(méi)有觀星經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生觀看。而且它的功能強(qiáng)大：天體種類豐富、數(shù)量巨大，使用者可以通過(guò)點(diǎn)擊天體來(lái)查詢其各方面的資料，并且還能夠直接連接到互聯(lián)網(wǎng)。

(一)初識(shí)星空。城市里的多數(shù)學(xué)生沒(méi)有進(jìn)行過(guò)野外觀星的活動(dòng)。即使學(xué)生在家中，也由于周圍環(huán)境的光害因素、作息時(shí)間的制約等而難以進(jìn)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(xiàn)給學(xué)生，極大地激發(fā)學(xué)生的興趣。

1 課前準(zhǔn)備。(1)StarryNight6.0為英文軟件，中職學(xué)生看多了會(huì)產(chǎn)生厭煩的情緒。因此應(yīng)從網(wǎng)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(bǔ)充材料．加深學(xué)生的認(rèn)識(shí)。(2)調(diào)整軟件的狀態(tài)，使顯示的天體、標(biāo)注文字易于學(xué)生識(shí)別。天體的顯示星等最低設(shè)定為6.0，這樣既能顯示出繁星點(diǎn)點(diǎn)的視覺(jué)效果，但又不至于天體太多，產(chǎn)生煩亂的感覺(jué)。

2 課堂教學(xué)。(1)熱身運(yùn)動(dòng)。先向?qū)W生提問(wèn)，今天晚上你會(huì)看到什么星座的星星?接著打開(kāi)軟件，將時(shí)間調(diào)整為晚上，然后緩慢地調(diào)節(jié)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(kāi)Guides菜單，使Auto Identify功能處于選擇狀態(tài)。當(dāng)鼠標(biāo)移動(dòng)到大熊座的位置時(shí)。會(huì)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(shí)間菜單欄中“時(shí)間向前”按鈕使時(shí)間前進(jìn)，學(xué)生可以觀看到眾星圍繞北極星做逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)，進(jìn)一步明確北極星的作用以及提高對(duì)周日視運(yùn)動(dòng)的感性認(rèn)識(shí)。(3)12星座。將視野的方位定為東方，把時(shí)間菜單欄中“步進(jìn)時(shí)間間隔”的數(shù)值改為1天，打開(kāi)時(shí)間向前按鈕讓天體運(yùn)動(dòng)，學(xué)生將會(huì)看到經(jīng)常談?wù)摰狞S道12星座逐次升起和落下，從中加深對(duì)周年視運(yùn)動(dòng)的感性認(rèn)識(shí)。

(二)四季星空。前面的課程結(jié)束后，學(xué)生對(duì)各季節(jié)的星空產(chǎn)生了極大的興趣。這時(shí)需按照冬、春、夏、秋的順序介紹四季星空。在介紹時(shí)，把天象館節(jié)目作為藍(lán)本設(shè)計(jì)演示過(guò)程。比如冬季星空。需從容易辨認(rèn)的獵戶座人手，注重啟發(fā)學(xué)生通過(guò)星座的特征區(qū)去辨認(rèn)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(huán)”將主要亮星串聯(lián)起來(lái)，使學(xué)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(qū)域分別顯示出來(lái)：方法是Guides－Constella－fions－Astronomical。在顯示單個(gè)星座時(shí)，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(xué)生最感興趣的?？墒褂肎o菜單中的Companionbook功能，選擇TheSolar System中的Sun Eclipse過(guò)程(共有4個(gè)，分別為日偏食、日全食、日環(huán)食和日食中月影在地球表面的投影)，并根據(jù)2009年7月22日的日全食設(shè)置相應(yīng)的地點(diǎn)和時(shí)間進(jìn)行演示。注意提醒學(xué)生觀察月影掩食太陽(yáng)起訖的位置，觀察初虧、食甚、復(fù)圓的時(shí)刻。培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真觀察事物的精神。其次，使用Go菜單中InnerSolarSystem的功能，將觀測(cè)者的位置設(shè)定為太陽(yáng)系的空間內(nèi)，通過(guò)對(duì)太陽(yáng)、月球、地球的俯瞰、側(cè)視，了解三者在空間中的位置。為了便于學(xué)生觀察，可從顯示對(duì)象中取消對(duì)行星以外天體的顯示，突出顯示這三個(gè)天體和地球、月球的軌道。

四、評(píng)價(jià)

在計(jì)算機(jī)機(jī)房。要求學(xué)生以小組為單位，利用軟件完成一下任務(wù)：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(yùn)動(dòng)和周年視運(yùn)動(dòng)。第三，顯示南半球的星空。第四，在星空中找出行星，并通過(guò)模擬星際飛行的功能，降落在那個(gè)星球上。并設(shè)計(jì)了一個(gè)評(píng)價(jià)表(表3)，使評(píng)價(jià)規(guī)范化。

這個(gè)評(píng)價(jià)表的評(píng)價(jià)角度由自我評(píng)價(jià)和教師評(píng)價(jià)構(gòu)成，目的是讓學(xué)生可以將自己標(biāo)準(zhǔn)與教師的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，從而改變?cè)u(píng)價(jià)自己的標(biāo)準(zhǔn)，使之更好地指導(dǎo)自身繼續(xù)地學(xué)習(xí)。使用小組合作的原因：一是培養(yǎng)他們的團(tuán)體合作精神；二是學(xué)生在此過(guò)程中可以相互學(xué)習(xí)，促進(jìn)提高。教師按照評(píng)價(jià)內(nèi)容評(píng)價(jià)學(xué)生時(shí)，可以從準(zhǔn)確度。完成的速度，創(chuàng)造性等多個(gè)層次綜合評(píng)價(jià)。學(xué)生和教師分別作出評(píng)定后，教師綜合兩方面的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，得出總體評(píng)價(jià)的得分，并且根據(jù)其情況寫出評(píng)語(yǔ)，幫助學(xué)生提高認(rèn)識(shí)。