星空投影

教学设计：天文观测教学设计

一、课程理论框架

随着二期课改的进行，课程资源开发与利用成为教育研究的新热

点，也成为教师教育实践的重要内容。天文学作为一门自然科学，历

来强调实践的重要性。XX市高中地理教学内容中，有三个专题内容

涉及到天文学：地球在宇宙中的位置、月球、地球运动。目前不少学

校建造了天文台的情况下，如何将该资源与三类课程有效结合，从而

开拓二期课改的地理教学进一步在广度和深度上进行拓展，乃是中学

天文台发展的重要课程。

天文学有其丰富的科学和哲学内涵，涉及的知识面很广。它的主

要研究方法就是通过观察，来获得探索的结果。许多的自然科学的发

展都与之密切相关。因此，就高中阶段而言，地理、物理等基础课程

的教学内容，都涉及到天文学。

在课程改革的大背景下，如何有效利用和改进中学现有的天文观

测设备，为新课程服务，以多媒体等手段介绍现代天文学；仪器操作

整体培训；开展天文观测实验；开展相关课题研究。实现课程资源与

课程内容的有效结合，从而提升教学效果。

基于我校天文台的硬件优势，结合本校师生特点，并参考多年来

天文台成功运作的经验，本人设计了一系列观测实验活动。以本校天

文创新课程为例，展示教材开发情况。

在形式上，天文工作室主要以基础课、拓展课、研究型课、社团

研究小组的形式对学生和教师开放。从活动内容上，主要以基础观测

实验和探究实验来开展实验研究。

基础观测实验以基础课程和拓展课为活动形式，面向全体学生。

包括太阳系行星，太阳黑子，月球月面的观测。探究实验则以研究型

课程以及学生的科技竞赛活动为形式。学生通过课程研究，组织观测

活动。

二、活动设计理念

21世纪是信息爆炸和全球化的时代，现有的知识传授为主的课程

设计乃是大势所趋。因此本课程的核心理念是：以学生科学创新能力

发展为本。

为了贯彻这一理念，该课程的设计力图达到四个梯级的课程目标：

引发学生浓厚兴趣；帮助学生掌握观测工具；促进学生天文观测水平

的提高；培养学生发现并解决问题的能力。

天文课程资源的发掘和推广是一个循序渐进的过程，有必要在平

时按由近及远、由表及里、由浅入深的顺序来进行长期的开发。

资源的利用不应拘泥于定期的安排，而要根据实际情况，适时调

整和充实学习的进程和内容，这一点很重要。要充分利用日、月食，

流星雨，内行星的大距，外行星的冲日，彗星出现与回归，掩星等天

文现象，进行观察与辅导。在实践中发现问题，分析问题，寻找资料，

解决问题。

高中学生已经具备一定的数理基础，在教师的引导下，会对自然

科学产生越来越浓厚的兴趣。本人授课的班级中，选择天文类选修课

的人数也明显高于其他班级。这一点与基础型课程引导的作用密不可

分。如果能够将学校现有的天文资源有效利用起来，适当加以硬件和

软件的升级，并结合三类课程的课改理念，就会形成较好的研讨氛围。

笔者认为，这一领域在未来理应取得更快的发展。

三、实践活动方案实例

实验1：基本观测方法及天文望远镜原理

实验2：太阳黄连上清丸说明书 黑子的投影观测

实验3：星空投影灯的制作以及四怀孕初期吃什么补充营养 季星空的辨认

实验4：星座盘和星图软件的使用方法

实验2：太阳黑子的投影观测

（1）、实验目的

1．学会太阳黑子的投影观测方法；

2．2soon 运用太阳球面坐标，黑子分型的相关知识，学会太阳黑子相应

观测资料的处理方法。

（2）实验仪器

天文望远镜附加太阳投影屏，黑子观测记录纸

（3）太阳黑子的投影观测

1.调节望远镜，使日面像进入视场，并按要求把记录纸固定在投

影屏上，启动跟踪。

2.调节望远镜的焦距，使日像最清楚。

3.调整投影屏的前后位置，使日像大小与观测纪录纸上的圆重合。

4.确定投影屏上图纸的东西方向：调节望远镜，使其沿着赤经方

向来回微动（利用电钮控制来实现），移动图纸，使黑子移动方向严

格地沿图纸上的东西方向运动（即图纸上的东西线与黑子移动方向一

致）。

5.描绘都是十划共几画 黑子时要求大小、形状尽可能一致，位置要准确。下笔时

先轻描，当位置准确后再重描。先描本影，后描半影，全部描完后，

再检查一遍，看是否有遗漏的小黑子。

6.最后记录观测完毕的时刻及观测当日世界时为0的P(日轴方位

角)、B0（日面中心纬

度）0(日面中心经度)和天气状况等。

（4）观测资料的分析处理

太阳黑子投影观测每日数据处理包括:

1.黑子的分群、编号、分型

一般相距极近的几个黑子常属于同一群，但也有仅一个单独黑子

而相当于一群的。分群后，按黑子出现的先后，自西向东给黑子群一

个顺序编号(见图sh8.2)。依据黑子的分型标准，给各群黑子标出所属

类型。

黑子群有好几种分类方法，在此只介绍苏黎世天文台分类法：按

照黑子群演变的发展阶段分为A、B、C、D、E、六年级下册语文书人教版 F、G、H、J共9种

类型。演变到最强是E型和F型，演变到最末是J型。

A类：没有半影的黑子或者单极小黑子群。

B类：没有半影的双极黑子群。

C类：同B类相似，但其中一个主要黑子有半影。

D类：双极群，两个主要黑子都有半影，其中一个黑子是简单结

构；东西方向延伸不小于10。E类：大的双极群，结构复杂，两个

主要黑子都有半影，在两个主要黑子之间有些小黑

子；东西方向延伸不小于10。

F类：很大的双极群或者很复杂的黑子群；东西方向延伸不小于

15。

G类：大的双极群，只有几个较大的黑子；东西延伸不小于10。

H类：有半影的单极黑子或者黑子群，有时也具有复杂的结构；

直径大于2.5。

J类：有半影的单极黑子或者黑子群；直径小于2.5。

由于太阳是个球体，黑子群在日面边缘时形状会发生很大的变化，

东西长度会大大缩短。因此对于刚从东面转出来的黑子群，等过两三

天看到全貌后再确定类型比较妥当。确定类型还要注意连续性，如果

前后好几天都是E类，另有中间一天是C类，那么这一天也应记E类。

当然，黑子群的类型有小的反复也是可能的，如从C类变到D类再回

到C类等。

2．黑子和黑子群日面位置的测定

⑴日面坐标

日面经度L：从本初子午圈向西计量（0–360）。

日面纬度B：从太阳赤道分别向南北两极量度90。

日轴方位角P：太阳自转轴与地球自转轴夹角的投影，由P值可

确定日面坐标的北点。

范围：26.30。

⑴日面位置的测定

查天文年历中的太阳表，记录下观测日世界时为0的B0（日面中

心纬度）日面中心，L（经度)，P(日轴方位角)。因B0、P值一天内变

化不大，不必做改正，而L0在一天内变化较大，要用线性内插法进

行改正，求出观测时刻的日面中心经度L值。

⑴根据P值，在黑子投影图上画出日期日轴，P＞0时，日轴偏于

北点之东。

⑴根据B0值选出合适的日面经纬网格图(见图sh8.4，日面经纬网

格图从0-7，每隔0.5一张，共15张，光盘中只给出日面中心纬

度B0=1.5,5,7的日面经纬网格图，其他纬度的日面经纬网格图请

自查相关资料)，将其按日面坐标套在描迹的黑子观测记录纸上。在

黑子网格图上，读出黑子和黑子群的日面纬度、日面经度（先读出中

经距，再加上日心经圈的经度）。测量日面经纬度时，对黑子群应选

取其面积重心度量。

3．黑子面积的测定

(1)用毫米直尺量出黑子或黑子群至日面中心的距离r（mm）。

(2)用特制的毫米方格纸，数出黑子和黑子群的毫米方格数A（mm），

计算出日面上的黑子面积Sd=A10/(R)

R：为日面半径（mm），Sd以太阳半球面积的百万分之一为单位。

(3)考虑日面的投影效应，应对Sd进行改正，使其归化到球面面积

SP=Sdc[arcsin(r/R)](太阳半球面的百万分之一)。

(4)对各黑子、黑子群分别归算，最后进行累计。

4．求太阳黑子相对数R

可按公式R=K(10g+f)计算太阳黑子相对数。

式中，g为观测到的黑子总群数，f为黑子的总个数，K为台站转

换系数，一般可取K=1。

注意:一个半影中有5个本影黑点，黑子个数应为5。只有一个本

影点算一个黑子。

5.将计算结果填入表格

实验3月面结构心情用英语怎么说 观测

（1）实验目的

拍摄月球的白光像，掌握天体照相的方法，熟悉月面结构

（2）实验仪器

KP400折反射望远镜和Nikon4500照相机

把照相机的机身通过一个带螺纹接口的目镜连接到望远镜上，拍

摄月面结构。

（3）实验指导

1.月球的大小

当望远镜物镜的焦距为F(以mm为单位)时，月面像的直径d(以

mm为单位)为：d=2Ftan(/2),式中，为月球的视角直径，平均为31′，

故月球像的直径d=0.009F,若使400/4800的

折射望远镜，可以得到的月像直径为43.2mm。

2．拍摄清晰的月面像

调焦：利用照相机上的取景器反复调焦，直到月像清楚为止。

曝光时间：曝光时间无严格标准，它取决于望远镜的光力、月相、

月球的地平高度等。

可经过反复多次试验后，确定曝光时间。一般情况下，当望远镜

的光力为1/15，使用ISO100底片拍满月像时，曝光时间约为1/15s。

在上、下弦月时拍照，曝光时间为满月时的4倍。在新月残月时拍照，

曝光时间为满月时的12倍。

（4）实验步骤及要求

1．在教师指导下，熟悉望远镜和照相机的结构。

2．将照相机连接在望远镜上，调节望远镜的平衡装置，使其达到

平衡。

3．将望远镜对准月球，使望远镜自动跟踪。

4．认真调焦，使取景器中的月像达到最清楚为止。

5．把月像位置调至视场中Y，选定曝光时间，进行拍照。

6．将数码照片从照相机存储卡内导出到计算机上。

在月球照片上，熟悉月球的主要结构，并标出主要环形山和月海

的名称。

实验4邻近行星图象观测（土星、金星、木星、火星等）

一、实验目的

拍摄邻近行星图象，掌握天体教师节的画 照相的方法，熟悉邻近行星

二、实验仪器

KPW400折反射望远镜和Nikon4500照相机

把照相机的机身通过一个带螺纹接口的目镜连接到望远镜上，拍

摄邻近行星。

三、实验指导

拍摄清晰的月面像

调焦利用照相机上的取景器反复调焦，直到图像清楚为止。

曝光时间曝光时间无严格标准，它取决于望远镜的光力、行星的

地平高度等。可经过

反复多次试验后，确定曝光时间。

四、实验步骤及要求

1．在教师指导下，熟悉望远镜和照相机的结构。

2．将照相机连接在望远镜上，调节望远镜的平衡装置，使其达到

平衡。

3．将望远镜对准要观测的行星，使望远镜自动跟踪。

4．认真调焦，使取景器中的图像达到最清楚为止。

5．把图像位置调至视场中Y，选定曝光时间，进行拍照。

6．将数码照片从照相机存储卡内导出到计算机上。

在行星照片上，熟悉各行星的主要结构。

实验5星座观测

（1）实验目的：

1.掌握四季星图的使用方法；

2.根据星图学会观测四季天空星座。

（2）实验内容：

1.在室外建立实际的地平坐标系。

2.观测星座。

（3）实验用品：

1.转动星图、2.手电筒。

（4）实验地点：

选择室外空旷地、无月光的夜晚。

（5）实验方法：

a.利用转动星图认识天空星座图形，调整转动星图、对准观测日

期和时间，根据星图记忆星座几何图形及相对位置。

b.户外观测：

选择适宜地点适宜时间进行观测。选择观测点应居高临下，周围

没有较高的障碍物和强烈、耀眼的灯光照射。观察时要求晴朗无云，

不要在满月进行，月初和月底是观星的较好时间，只好是初四至初八。

c.观测方法：

①校准时间；

②确历史悠久的英文 定当地子午圈、卯酉圈；

③确定方向、找到北极星；

④依据北极星说明天球周日运动方向、本地地理纬度、恒显星区、

出没星区的范围；

⑤认识天空星座。

观星记录表

观测日期

位置

观测时刻

XX时间：

恒星时：

星空观测

中天

星区

星座

亮星

午圈以西

星区

星座

亮星

午圈以东

星区

星座

亮星