天文学漫步 天文理论与实践选修课课程纲要.docx

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天文学漫步天文理论与实践选修课课程纲要

浙江省第三批普通高中推荐选修课程

宁波市中小学校天文科普教材

《天文学漫步——天文理论与实践》课程纲要

◆课程名称：

天文学漫步——天文理论与实践

◆开发单位：

鄞州区同济中学

◆课程类型：

兴趣特长类

◆教学材料：

自编《天文理论与实践》教程

◆授课课时：

36课时

◆主讲教师：

毛锦旗

◆授课对象：

一、课程简介

《天文学漫步——天文理论与实践》课程兼具兴趣爱好型和知识扩展型两类课程性质，以通俗易懂的语言介绍天文学中的基础知识和天文观测方法，首次突出以理论学习和实践观测相结合的方式，既增加学生的天文常识又激发学生的动手能力。

本课程的基本理念是通过课程知识渗透和实践能力培养，促使学生对浩瀚的宇宙、无穷的奥秘产生浓厚兴趣，使学生通过对天文的兴趣而转化为对探索自然、主动探究问题的兴趣，提高学生思维能力和综合知识的运用能力。

本课程以扩大学生视野，丰富学生课余生活为目的，主要介绍了内容包括：

国内外天文竞赛内容、天文热点、天文现象、天文仪器操作、星盘星图使用、观测绘图、星座与星空、天象观测、太阳系内天体概况、宇宙起源等讲授天文学常识，结合英语、数学、物理、化学、地理等方面知识，综合提高学生的天文文化内涵和应用能力，不断开拓和挖掘学生的潜能。

课程依托荣获全国中学生天文奥林匹克竞赛优秀组织奖、浙江省学校天文活动优秀组织奖、宁波市学校天文活动优秀组织奖、两次蝉联宁波市天文教育实践基地、鄞州区十佳社团、鄞州区中小学优秀社团等多项荣誉的同济中学为载体，以先进的观测拍摄设备、专业的天文实践指导团队、丰富的天文观测活动为平台，为省市各类天文活动和天文科普教育提供支持，也为本课程的开发和开展提供了可能。

本课程作为《普通高中天文特色校本文化构建的实践研究》重要组成部分，该课题获得宁波市教育科学规划研究课题立项并顺利结题。

本课程研发团队实力雄厚，教师搭配层次清晰。

课程总负责人：

邱展峰，中学地理高级教师，同济中学校长。

课程开发负责人：

毛锦旗，中学地理一级教师。

浙江师范大学天文协会的创始人之一，2007年毕业于浙江师范大学地理科学专业。

现为中学一级教师，任浙江省宁波市天文爱好者协会常务理事、秘书处成员，宁波市科普报告团成员。

曾先后获得浙江省优秀天文指导教师、宁波市优秀天文指导教师、宁波市气候酷派绿色校园行动优秀指导教师、鄞州区十佳社团指导教师。

课程开发参与者：

马雪亚，中学二级地理教师。

多次获得市、区优秀指导教师，多次组织宁波市教育局主办的宁波市天文夏令营活动，参与课程的开发和实践指导。

课程开发与指导：

庄启宁，小学高级教师，浙江省天文学会理事、宁波市天文爱好者协会副会长兼秘书长、全国天文奥赛优秀指导教师。

顾勤华，小学高级科学教师，宁波市天文爱好者协会常务理事，宁波市海曙区名师。

二、课程背景

（一）天文课程开发背景

浩瀚宇宙中，地球这颗蓝色星球不过是沧海一粟。

而如果将宇宙137亿年的历史浓缩进24小时，那么人类的存在只不过占据了两秒钟的时间。

我们从何而来？

我们为何在此？

为了回答这些似乎写在人类血液中的问题，一代又一代的人持续着对宇宙的探索和天文的关注。

联合国将2009年定为国际天文年，在联合国教科文组织的倡议下，在世界各国的中小学开展了丰富多彩的天文科普活动，并建立了伽利略教师培训计划，汇聚全球的资源来增强老师和学校天文的实力，使学校天文教育和天文文化普及逐渐被各国政府所重视。

2009年4月，毛锦旗老师受邀前往杭州为省内天文教师进行培训。

5月为了观测长江流域五百年一遇的日全食，毛锦旗老师在宁波地区开展天文科普讲座，成立了同济中学天文社，开始在校内普及天文知识与天文观测指导。

四年多来，同济中学天文社开展了丰富多彩的天文知识讲座、天体天象观测、天文夏令营冬令营、天文地理实验、天球运行模拟等具有省市级影响力的大型活动，积累了一系列天文科普课件、天文观测数据、活动图片视频资料等一手理论培训和实践操作资料，从2010年起我校逐渐开始天文选修课程教材的编撰和整理。

（二）天文课程的开发过程

我校天文课程的开发可以分为五个阶段：

天文小组科普、天文教室建设、天文论坛开设、课程体系确立、选修课程设置。

1.天文小组科普

主要是根据学校发展的方向和目标出发，结合校内天文社团小组的天文知识需求，针对性开展天文相关知识的科普、天体对象观测、天文资料的印发和宣传，积累了丰富的天文教育经验。

2.天文教室建设

主要是2009年10月以来，我校逐渐建设天文室，先后花费十余万采购星特朗CGEM1100、NEQ6自动跟踪赤道仪、omin127/omin150d等不同类型、型号的天文望远镜、双筒望远镜、天文摄影系统、天球仪、星球仪、三球模拟器等一系列天文相关仪器。

并配备电脑、打印机、展示柜等办公工具，收集大量的近现代天文知识的书籍、星图册、星盘用于天文社团的学习和辅导。

天文室也成为宁波市首批四个天文实践教育基地之一。

3.天文论坛开设

主要是建设同济中学天文科普网和同济天文守候者论坛两大平台，将全校对天文有兴趣的同学集合起来，针对某一天文知识或观测进行讨论，并将相关学习心得和讨论意见总结整理。

同时在讨论中产生的大量问题，以教师讲解、学生讨论的方式与实践观测结合起来，形成大量的实验、观测数据、专题探究，为学校天文科普氛围的形成奠定基础。

天文科普网不仅成为学校天文爱好者交流的重要场所，更成为对外交流的一大窗口，被评为鄞州区优秀专题教育网站。

4.课程体系的确定

主要是将历年来天文观测、天文论坛等问题整理出来，结合当代高中生天文知识需求和天文实践特点。

学校邀请宁波市天文专家和学校地理教师确立了课程方向——制定课程方案——确立研发框架——编写专题内容——开设讲座论证——修改课程体系——开设实验课程——完善课程内容——开设课程。

通过课程体系的变化，进一步优化课程体系，完善软硬件条件。

5.选修课程的设置

主要是在学校邱展峰校长带领下，由天文课程编写小组进行天文选修教材的编写，并在高一、高二年级段开设天文选修课程。

经过两年多的课程开设，天文选修课程充分发挥理论结合实践的优势，成为在区域内具有一定影响力的一门选修课程。

三、课程目标

（一）总体目标

《天文学漫步——天文理论与实践》的基本目标，是让学生初步形成正确的宇宙观、科学价值观；尊重宇宙客观存在，正确对待自然天文现象，破除迷信；掌握科学研究方法，了解天文基本知识，探索天文未知领域和未解之谜；积极参与天文科普和天文观测活动，提高天文观测水平和操作能力；初步培养天文活动组织能力，提高学生自身能力发展水平。

（二）具体目标

（1）知识与技能。

获得地球和宇宙环境的基础知识。

学会独立或合作进行天文观测。

学会提出天文科学问题、假说或合作进行课题研究。

（2）过程与方法。

除课堂教学外，组成天文兴趣小组进行合作学习、探讨见解和成果。

组织野外天文观测考察活动，提高学生观测能力及野外适应能力。

通过天文科普知识的讲解，使学生提高理性思维能力，更加可观地看待自然现象。

（3）情感态度与价值观。

激发学生探索星空、探索宇宙的兴趣。

关注我国航天事业的发展，增强热爱祖国、热爱家乡、热爱学校的情感。

增强利用宇宙资源、保护宇宙环境的使命感。

树立科学的宇宙观和世界观，摒弃迷信及各种谣言（世界末日轮等）。

四、课程内容

根据《浙江省普通高中选修课程建设的指导意见》和《同济中学选修课实施建议》，本课程内容分为两大模块：

理论课程和实践操作。

（一）理论课程（2学期，共24课时）

第一章为地球与天球，主要介绍地球的形状和大小、地球自转和公转、天球与天球坐标、天体视运动等四节内容。

第二章为太阳的诞生、结构和影响，主要介绍太阳结构与影响、八大行星的差异、地内行星和地外行星视运动、太阳系的小天体等四节内容。

第三章为恒星世界与演变，主要介绍恒星的起源与演化、恒星的特征及运动、双星与变星等三节内容。

第四章和第五章均为四季星空，主要介绍全天星座与星座命名、认识秋季星空、认识冬季星空、认识春季星空、认识夏季星空、星图与星表的使用等六节内容。

第六章为时间和历法，主要介绍了天文时间系统、历法类型两部分内容。

第七章为探索地外文明、分别介绍地外文明探究起源与发展现状、外星人与UFO的设想等内容。

第八章为望远镜和观测方法，主要介绍望远镜的类型与原理、望远镜的组装和调试、天文的观测方法等内容，将理论和实践逐步结合。

（二）实践课程

实践课程由12组实验（践）组成。

第一学期（10课时）

1.实验：

宁波经纬度测定和计算（1课时）

2.实践：

太阳黑子观测和记录（1课时）

3.实验：

光线强度变化与距离（1课时）

4.实践：

月球表面观测和描绘（1课时）

5.实践：

秋、冬季星空观测（3课时）

6.实践：

流星雨观测和记录（3课时）

第二学期（10课时）

7.实践：

春、夏季星空观测（2课时）

8.实验：

春分日正午太阳高度测定（1课时）

9.实验：

宇宙大小对比实验（1课时）

10.实践：

天文望远镜组装和运行（2课时）

11.实践：

全球路边天文夜活动（2课时）

12.实践：

天文夏令营（野外露营观测）（2课时）

五、课程实施建议

本课程开发和编写过程中，采用理论课程和实践课程同步进行的方式开展课程。

理论课程24讲，实践课程20讲，其中天文夏令营、秋冬星空观测、流星雨观测等8个野外实践课程为课程拓展内容（学生自主选择是否参与）不计入课程评价，因此课程最终采用36课时列入本课程。

本课程适合初、中级天文爱好者学习，在高一、高二年级段开设，高级天文班讲选用同济中学自编的《天文学漫步——走向宇宙》教程（目前正在选编中）。

课程实施需要注意以下几点：

（1）激发兴趣。

通过课程知识渗透和实践能力培养，促使学生对浩瀚的宇宙、无穷的奥秘产生浓厚兴趣。

（2）提高能力。

通过对天文的兴趣而转化为对探索自然、主动探究问题的兴趣，提高学生思维能力和综合知识的运用能力。

（3）磨练意志。

开展天文课程教育，通过夜间观测活动能够增加学生的勇气，寒冬酷暑能够磨练人的意志，持续观测能够增强人的耐心和毅力，实践操作能够提高人的能力。

（4）扩展视野。

通过天文知识学习和层出不穷的新发现，激励学生们不断探索未知世界、积极创新，拓展学生视野。

附表：

《天文学漫步——天文理论与实践》课程开设及学时安排

课程安排学期

理论课程

实践课程

总学时

总学分

第一学期

第1-4章

实践1-6

18

18

第二学期

第5-8章

实践7-12

18

18

六、课程评价

课程评价注重学生成长记录与综合素质评价相结合，重视理论与实践相结合的评价模式。

课程总评由平时天文理论课程与实践观测、课题、天文奥赛成绩、观测假说研究和期末测试成绩等综合构成。

其中课程上课情况占30%；天文实验、研究性学习、观测实践占30%；各类竞赛、评比加分占10％；期末成绩、考核情况占30%。

总评不及格将不能获得相应学分，总评优秀率在10％－20％之间。

研究性学习即课题、假说研究部分的具体完成要求是：

每位同学可选择课题研究或假说提出为自己任务，每一课题研究小组成员不能超过5人，若选择假说提出，应提出“合格”假说两项以上。

七、课程特色（可选）

《天文学漫步——天文理论与实践》作为一门理论性和实践性都很强的综合性课程，通过对天文仪器的操作和天文现象的观测，能够极大地提升学生的情感、态度和价值观，能够创设课程教学中无法获得的情境与机会，使学生在实践中感受、体验与内化，提升为一种天文文化的品质内涵。

1.趣味性和科学性结合

本课程在开展天文实践活动中，增加观测的趣味性有利于提高学生观测的兴趣和获得知识的有效性，比如观测月球可以古诗词中月亮的描绘和诗人情感结合起来；观测流星雨与电视剧、许愿等结合起来；寻找星座可以与星座故事、十二星座等知识相结合。

同时在实践开展过程中普及科学文化知识，培养学生树立科学的宇宙观和价值观，提高学生的科学文化素养。

2.实效性和技巧性结合

在本课程开设过程中，众多的实验如：

演示三球（地球、月球、太阳）运动、制作日晷、模拟火箭发射、模拟星空，操作天文望远镜等活动能够提供更多的机会为学生实践提供理论和实践的平台。

天文选修课程注重学生在体验、观测、观察、模拟中的实际获得知识的效果，使学生能够在实践中逐步学会各种技能，并通过技能的反馈达到自身文化内涵的升华。

3.探究学习和合作学习结合

探究学习和合作学习是当前课堂的“热门”模式，本课程借助天文理论与实践活动开展设计、观测、实验、制作、讨论、思考等理论探讨和实践观测有利于学生主动探究各种问题。

学生探索未知领域的热情高涨，对灿烂星空的向往、地外文明的探索、宇宙神奇现象等问题的探讨和分析，提高学生在探究学习和合作交流能力。

同时，长期观测月球、太阳黑子、星空运行轨迹等记录性实践活动，能够增强学生集体观念和协作精神，这对开展其他学科的研究性学习和课堂教育均具有推波助澜的作用。

4.校内活动和野外观测结合

本课程的目的是通过理论和实践，最终促进学生知识和能力的“双吸收”。

经过几年天文课程的探索，课程开发小组总结出“里长外短，各具特色”的课程推广理念。

在校园内，天文理论学习和活动的开展选择长期性、易开展的实践，比如太阳黑子的理论学习和实践观测（可选择在校内长期性观测并记录黑子出现的情况，如遇到阴雨天，也可在国外相关网站上下载当天黑子的活动情况。

）、月相观测、人造卫星的记录等活动。

在野外，每年可选择两三次外出活动，进行流星雨观测、四季星空辨认、星轨拍摄等。

5.品牌特色——五斧劈开万重山

经过四年来的不断发展和创新，目前同济中学天文选修课程的发展和天文社团建设已经形成五大天文品牌活动：

天文夏令营、中秋望月、流星雨观测、天文文化周、星空守候者系列讲座。

（1）激情天文行冬夏令营

全年分为冬令营与夏令营两次：

夏令营主要内容以英仙座流星雨观测、太阳系内行星观测、夏季星空辨识、银河拍摄等，为期一般2－4天；冬令营以冬季星空、象限仪流星雨观测、深空观测与拍摄为主，为期2－3天，是深受课程选修学生追捧的重点活动。

（2）中秋望月路边天文行

月球表面观测、月相记录、秋季星空辨识等，是面向课程学生天文观测的最佳项目，有助于提高学生对望远镜操作的熟悉程度，也能了解更加广阔的天文知识。

（3）全年流星雨系列观测

秋冬季星空辨别、狮子座流星雨、双子座流星雨、冬季银河拍摄等，是享受天文滔天盛宴的最佳活动，每年都能吸引广大学生的参与。

（4）天文文化周系列活动

每年3、4月是我校在全省率先设立的天文文化周，一周左右时间可欣赏梅西耶天体马拉松观测、开展地球一小时活动、进行黑夜保护宣传、全球路边天文夜活动、全球光污染测定活动等。

（5）星空守候者系列讲座

由知名学者、教授、教师、天文爱好者、本校学生开设讲座或沙龙，邀请全校师生、其他学校天文社团来校交流。

五大品牌活动创设以来，共接待来自北京天文馆、台湾国立中央大学天文研究所鹿林山天文台、北京师范大学、宁波天文爱好者协会、福建青少年宫等专家来校访问指导，与宁波大红鹰学院、效实中学、曙光中学、江北实验中学等多所学校建立了社团交流合作，面向社会公众开放12次天象观测，我校师生近3000人次参与各项观测实践活动，创建了具有地区代表性的天文实践文化。

八、其他（可选）（需要学生准备的材料或材料费、教学设备要求、时间要求、选修人数限制等课程开设的前提条件）

（一）课程相关仪器配备建议

（1）课程开设初期

①天文望远镜配置

折射天文望远镜、反射望远镜（地平式、赤道式）各一台或不同口径多台，主镜筒口径可选择150mm以下（适宜太阳系内行星观测），赤道仪选择脚架牢固结实（如CG4等），配件如：

太阳滤光镜、寻星镜、目镜、转接镜等。

②双筒望远镜配置

配备几台不同规格的双筒望远镜，高中低各选择、梯次分配，如条件允许可配备三脚架，用于双筒望远镜固定观测。

③天文书籍、软件资料配置

《新编全天星图》（北京天文馆编制）、《天文爱好者》杂志、《天文爱好者新观测手册》（王思潮主编）、《剑桥天文爱好者指南》（美·白凯奇）、《天文观测手册》（英·安东范普鲁）、活动星图若干（夜光型可旋转）等。

④天文摄影（像）配置：

普通单反相机一台（配广角或鱼眼镜头）、数码视频摄像头一个（用于简单的天文视频录制，用于今后天文教学和天文科普），也可记录天文活动开展的相关照片、图片拍摄、深空摄影。

（2）课程发展中期

①天文望远镜配置升级

购置一台口径200mm以上的带有自动跟踪赤道仪的可移动式天文望远镜，如已经建成天文台，也应购置一台移动式望远镜，便于活动的开展和外出携带。

该阶段天文望远镜的使用成为课程教育的重要延伸部分，可逐步将观测主体拓展到星云、星系，行星细部观测。

②双筒望远镜配置升级

根据第一次购置和后期增置的情况适当提高放大倍率和清晰度，能够熟练运用双筒寻找常见双星、铱星、变星等天文观测对象。

③天文书籍、星图、星空软件升级

可引进欧美和我国最新编制的天文理论书籍，如英国着名天体物理学家霍金的《时间简史》、《天文爱好者奥赛增刊》（北京天文馆编制）、《日月行星的天文历表》、《深空天体的目视天文学》。

在星图选择上可增加萤光星图、四季星图、《2000年历元星图》等，电脑中加载型图软件SkyMap、StarryNight、Stellarium、wwt万维数据演化等软件进行模拟。

④天文摄影（像）升级

摄影像可考虑购置CCD等感光能力较高的摄影工具。

（3）天文特色形成和完善阶段

可建立天文馆，用数字天象仪或光学天象仪建立起虚拟天文景观；配备高端日珥镜用于白天观测太阳的耀斑、日珥、监视太阳爆发；配备天文教室、天文实验室等现代化教学场所；可购置冷冻CCD，建立数字化控制的天文望远镜观测模式；寻找深空天体和暗天体，甚至发现新天体。

（二）课程参考书目

1.《天文爱好者2010增刊》，中国天文学会、北京天文馆主办。

2.《天空的魔力》［加拿大］特伦斯·狄金森艾伦·戴尔，湖南科学技术出版社，2011年9月。

3.《青少年天文观测指南》邹惠成主编，福建科技出版社，2009年6月。

4.《太空和天文学科学实验》［美］帕梅拉·沃克伊莱恩·伍德，上海科学技术文献社，第1版（2012年1月1日）。

5.《最新天文观测手册》［英］安东·范鲁，黑龙江科技出版社，2008-11。

6.课程《天文学》浙江大学，张剑波。

7.《天文学新概论》，苏宜，科学出版社（2009）

8.《天文知识基础:

你想知道的天文学》，姚建明，清华大学出版社2008年8月。

9.《探索太阳系》李芝萍，农村读物出版社，2009年1月。

10.课程《青少年天文普及课程》宁波市青少年宫，庄启宁顾勤华。