根据《科学(7—9年级)课程标准》的要求,我们认为本章重点有四个,一是知道星图和星座及几个常见的星的名称,学会观察自然现象,并能利用肉眼观察星空和了解使用简易天文望远镜的方法;二是银河系和河外星系的基本知识;三是关于太阳系的组成及太阳、行星、卫星和彗星、小行星等基本知识;四是使学生建立正确的宇宙观。
本章教材结构:略
二、本章教材特点简析
1、强调教材的探究性,努力贯彻课程标准中“以学生为本”和“突出科学探究”的理念。例如本章第一节的开头就通过活动“观察星空”让学生自己探究星空中的星星看上去是否相同,这些星星是不是一年四季都在相同的位置,从而为后面的恒星、行星等概念的引入奠定基础。又如,通过观察北极星来探究星空的方位及学会在平时能用北极星辨别方向。再如,通过自制太阳系示意模型,进一步探究太阳系的组成。
2、强调教材的整合性,通过对内容的整合让学生从整体上认识自然,帮助学生树立科学的宇宙观。本章教材突出从整体上认识星空,尤其是对银河系和太阳系的整体性认识。例如,教材中的四季星空和星空的变化使学生了解星空的整体情况。又如,在介绍银河系时,把太阳系在银河系中的位置与银河系的组成、形状和大小等知识整合在一起。再如,教材内容的安排上,通过第三、四、五节的课文,让学生把太阳系作为一个整体来认识。还有,教材还把小行星对地球的撞击与恐龙灭绝的可能原因联系在一起,供学生思考。通过本章的学习,使学生初步认识到宇宙中存在着各种各样不同的天体,它们可按体积大小和质量大小排列为各种不同的层次(见下表),每个层次又可细分为很多类。随着人们对各层次天体之间关系的深入了解,将建立起越来越正确的宇宙观。
表各种天体的层次
天体层次
行星(地球)
恒星(太阳)
星际云(平均)
星团(球状)
星系
宇宙
半径/pc*
10-10
10-8
10
104
1010
平均距离/pc
10-5
1
103
106
—
质量/M⊙
10-6
1011
1021
平均密度/kg·m-3
10-20
10-18
10-27
中心温度/K
107
102
3、强调科学技术与社会及科学与培养学生科学态度、情感、价值观的关系。本章教材在讲述星空、银河系、恒星和太阳系的知识时,把天文学史及天文现象与社会的关系交融在一起,力图使学生对科学的发展及科学与社会的关系有一个比较正确的理解并帮助学生树立正确的宇宙观。例如,本章第一节的阅读材料介绍了利用北极星辨别方向的方法;又如,在教材第三节介绍了太阳与人类的关系和在教材第五节介绍了流星与陨石的关系;再如教材第三节通过对哥白尼与日心说的介绍,使学生领悟科学家追求真理的精神,明白正确的宇宙观需要人类长期不懈探索才能慢慢地确立起来的道理。
三、本章教材的难点
本章是《科学》课程的第一章,对于初涉《科学》课程的七年级学生来说,
四、本章教学建议
1、本章是全套《科学》教材的第一册,通过本章教学激发学生学习科学的热情是很重要的。根据本章的具体内容,在教学中教师可以利用生活中出现过的天文现象来唤醒学生的好奇心和探索自然现象奥秘的动力。例如天上究竟有什么事物,为什么太阳和月球总是东升西落,美丽的流星来自何方等问题可以让学生先行思考。所以建议在本章正式讲授前,即在“走近科学”这一章教学任务结束时,就应及时提出一些与本章内容有关的问题让学生思考。
2、认识星空的变化,区分恒星和行星,并了解它们的视运动特征是本章对学生的要求之一。具体而言,本章要求学生学会使用星图以及对照星图用肉眼辨认若干重要的星(如,北极星,北斗七星,牛郎星,织女星等),星座(如,大熊座,小熊座和猎户座等)和亮行星(如,金星,火星,木星,土星等)。
在夏天,星空中最适宜观测的星座之一是小熊座。夏夜,当我们的视线向北方看去,会发现小熊座里有七颗星排成一个“小北斗”,其中,斗柄端点的那颗亮星就是北极星。因此,先指导学生在夏季星图中找到小熊座和北极星,而后,再要求学生自己在其他三个星图中找出小熊座和北极星。找北极星时,还可以告诉学生,顺着北斗七星的斗口两颗亮星联线的延长线(大约为两星联线的5倍距离处),就能找到北极星。北极星是小熊座中不太亮的恒星,它总在北方天空,离北天极10左右。黑夜里找到北极星,就可确定南北方向。在冬天,星空中最容易辨认的星座是猎户座,猎户座中四颗亮星组成四边形,四边形的中央横排着三颗星,这就是民间说的“三星”。
另外,在三星的下方竖着三颗差不多连在一起的星,它们的中间看起来模糊不清,那就是著名的猎户座大星云。据此,可以引导学生在冬季星图上找到猎户星座。
4、建议通过课堂讨论的方式让学生了解太阳与地球和人类社会的关系和人类对宇宙的认识过程(如,宇宙的无限性,从日心说到地心说的发展等)。在讨论前可让学生根据讨论的具体要求分别阅读教材36页、45页、46页、52页上的“阅读”、“小资料”、“视窗”等内容。在讨论结束前教师应做总结。
五、三个问题
1、《科学》课程标准和教材中为什么包含天文知识?
主要有以下几个原因:
(1)天文学是一门古老的学科,翻开人类文明史的第一页,天文学就占有显著的地位。古巴比伦的泥碑,古埃及的金字塔,都是历史的见证。在中国,天文学的起源可以追溯到殷商以前更为古远的世代;
(2)天文学是自然科学的基础学科之一,天文学的研究对象是宇宙中的天体。几千年来,人们主要通过接受天体投来的辐射,发现他们的存在,测量他们的位置,研究他们的结构,探索他们的运动和演化规律,一步步地扩展人类对宇宙空间中物质世界的认识;
(4)天文学的发展对于人类的自然观有着重大的影响。正是由于天文学的发现与研究,才有力地证明了哥白尼的日心体系的正确性,引起了人类认识史上的一次革命。天文学的观测与研究也证明了宇宙的物质性、运动性、均匀性和无限性,使人类逐步建立起正确的宇宙观;
(5)天文学与其它学科一样,并不是孤立地前进,而是随时都同许多邻近学科互相借鉴,互相渗透的。天文学与数学、物理、化学、地质学和空间科学等等其它学科有着密切的联系,能动地促进着自然科学的发展,推动着科学向前迈进,使得人类对宇宙的认识越来越深刻。
(6)天文学是当代科学前沿阵地上一门非常活跃的学科。随着科学技术的发展,使人类从原始的用肉眼观测,进步到用天文望远镜进行光学观测,至今,一跃而为包括射电,红外,可见光,紫外,射线直至射线的全波段观测。自二十世纪中期以来,探空火箭、人造卫星、哈勃空间望远镜和各种空间探测器的相继发射成功,极大地扩展了人们的视野,使天文观测研究进入了一个全新的空间时代。天文学中的新发现和新成就,将会对自然科学的发展作出新的贡献。
2、天文观察只能观察到天体的现状而不能了解天体的历史吗?
我们知道,天文学主要是观察的科学,因为在天文学中不可能像其它学科那样把天体,如太阳,月亮,行星等搬到地面上来研究。至今,除月球外,人们还不可能到所研究的天体上去做试验。因此,天文学的研究方法主要不是靠实验而是靠观测,依靠观测(观察和测量)自然界业已发生的现象来收集感性认识的素材。这看起来似乎是一种“被动”的方法。然而,在地球上做的实验,无论从规模上,内容上和条件的多样化方面,都不可能同天文世界中大自然本身所演出的“实验”相比拟。天文观测将永远是人类考察自然,认识自然的一个必不可少的手段。
天文学在观测研究的过程中也不断的创造和改革观测手段,充实自己的实验武器和理论武器,遵循着观测—理论—观测的发展途径,不断把人类的视野伸展到宇宙的新的深处。
3、地平式与赤道式天文望远镜有什么不同?怎样正确使用小型天文望远镜?
光学望远镜是天文学观测最常用的工具,因此,通常所说的天文望远镜,一般都是天文光学望远镜。
最早建造的光学望远镜是由透镜组成的折射式望远镜,后来又有了反射望远镜,反射式望远镜的物镜是凹面反射镜。小型望远镜很多都采用折射式,但反射望远镜较之折射望远镜有较明显的优点,目前的大型光学望远镜大都采用反射望远镜。
望远镜是用作观测天体的,它必须能灵活地指向天球上的任意位置,这就要求望远镜有两条互相垂直的轴。因轴的方向不同,望远镜的装置分为赤道式和地平式两大类。地平式与地平坐标相对应,它的两条轴分别在垂直和水平方向,当望远镜绕垂直轴转动时,它的地平经度在连续地变化,但地平纬度保持不变,而当它绕水平轴转动时地平经度不变(或改变1800),仅使地平高度变化。赤道式望远镜的一条轴指向北天极或南天极,称为极轴(又称赤经轴),另一条轴与赤经轴垂直,叫做赤纬轴。当望远镜绕赤经轴转动时,只改变赤经,而不改变赤纬。反之,当望远镜绕赤纬轴旋转时,仅改变赤纬,不改变赤经。
目前各校使用的天文望远镜大多是小型(或简易)天文望远镜。由于各学校选购的望远镜型号各不相同,因此要求教师在安装使用前仔细阅读望远镜所附的说明书,严格按照说明书上的步骤和方法,组装和调试望远镜。由于天文望远镜主要有地平式和赤道式两种。对于地平式望远镜,调试时,一定要使望远镜的地平轴与当地的地平面一致,寻星镜的光轴应与主光轴平行。
我们提供的小型望远镜是地平式装置,必须将其放置固定在平整空的高地上,拧紧螺丝,防止望远镜摇晃。
使用望远镜观测亮恒星和星座的方法步骤,已在教材中列出,可指导学生按照教材要求进行活动,并随时检查和调整望远镜中的星象位置。
要求学生记录所观测的亮星(如北斗七星,北极星等)的大致方位,以定出星象在天球上的位置。保存并积累这些资料,便于今后进行比较。
活动结束后要拆卸好望远镜的组件,并妥为保存。特别要向学生指出:
在安装或拆望远镜时,一定要做到轻拿轻放,慢而准确,避免发生碰撞,确保安全。