虛擬天文館stellarium軟件在小學(xué)科學(xué)宇宙單元教學(xué)的探索與實(shí)踐

衛(wèi)巍

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，大量智能手機(jī)、平板電腦的大量使用，在手機(jī)端存在著大量可以實(shí)施GPS定位，并且對(duì)宇宙星空可以實(shí)時(shí)觀測(cè)定位的APP客戶(hù)端，在很多課改觀摩課上，很多優(yōu)秀教師也已經(jīng)把未來(lái)教室、平板進(jìn)課堂作為一種嘗試。Stellarium是一款開(kāi)源的桌面星空軟件，可在Linux/Unix， Windows，Android，iOS和Mac OS X平臺(tái)上運(yùn)行。并且教師可以利用軟件調(diào)整時(shí)間、地理位置、時(shí)間流速等，為學(xué)生營(yíng)造一個(gè)不受時(shí)間和空間限制的觀測(cè)環(huán)境，讓學(xué)生自主地去發(fā)現(xiàn)、探索宇宙的奧秘。

修改地理坐標(biāo)，突破空間限制

教科版五年級(jí)下冊(cè)《地球的運(yùn)動(dòng)》單元《4誰(shuí)先迎來(lái)黎明》一課中，學(xué)生可以通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)來(lái)探究地球自轉(zhuǎn)的方向，發(fā)現(xiàn)北京和烏魯木齊誰(shuí)先迎來(lái)黎明，但是回到課題還是沒(méi)有較好的實(shí)證來(lái)證明。在虛擬天文館軟件中，可以利用地理位置定位，選擇當(dāng)前的地理位置為北京，設(shè)置時(shí)間日期（如5月31日），加快時(shí)間流速，讓學(xué)生觀察到今天在北京太陽(yáng)升起的時(shí)間為04：51；改變地理位置，通過(guò)軟件定位烏魯木齊，發(fā)現(xiàn)此時(shí)烏魯木齊太陽(yáng)還沒(méi)升起，而烏魯木齊太陽(yáng)升起的時(shí)間為06：51；北京和烏魯木齊的時(shí)差為2小時(shí)，回到課題：北京比烏魯木齊先迎來(lái)黎明。同時(shí)利用軟件可以拓展延伸，越往東，太陽(yáng)升起得越早。

教科版五年級(jí)下冊(cè)《地球的運(yùn)動(dòng)》單元《8極晝和極夜的解釋》一課中，學(xué)生對(duì)于極晝極夜的現(xiàn)象及發(fā)生極晝極夜現(xiàn)象的地區(qū)常常是教學(xué)中的難點(diǎn)，在虛擬天文館軟件中，可以通過(guò)修改地理位置來(lái)突破重難點(diǎn)。先設(shè)定時(shí)間為夏至（6月21日），地點(diǎn)修改為北極圈內(nèi)某一點(diǎn)（如北緯70度），學(xué)生發(fā)現(xiàn)從午夜0時(shí)開(kāi)始，太陽(yáng)就在天空中，加快時(shí)間流速，太陽(yáng)動(dòng)起來(lái)了，但是整整一天時(shí)間，太陽(yáng)都在地平線(xiàn)上，只有白天，沒(méi)有黑夜，學(xué)生發(fā)現(xiàn)了極晝的現(xiàn)象。緊接著修改地理位置到南極，學(xué)生則發(fā)現(xiàn)在夏至（6月21日），一整天都沒(méi)有太陽(yáng)出現(xiàn)，即為極夜。繼續(xù)修改時(shí)間為冬至（12月21日），利用同樣方法學(xué)生發(fā)現(xiàn)，在冬至?xí)r，北極區(qū)域內(nèi)是極夜，而南極區(qū)域則是極晝現(xiàn)象。

修改時(shí)間參數(shù)，突破時(shí)間限制

教科版五年級(jí)下冊(cè)《地球的運(yùn)動(dòng)》單元《5北極星不動(dòng)的秘密》一課中，教材上利用了長(zhǎng)時(shí)間曝光的圖片來(lái)說(shuō)明天體的運(yùn)動(dòng)，學(xué)生對(duì)長(zhǎng)時(shí)間曝光這樣的概念很模糊，在教學(xué)過(guò)程中利用虛擬天文館Stellarium軟件，可以形象直觀地顯示天體的運(yùn)動(dòng)，首先教師先在大屏幕虛擬天文館Stellarium軟件投射出實(shí)時(shí)的星空，利用在軟件中提供的加速播放的功能，把運(yùn)行速度調(diào)整為1倍速，學(xué)生發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)是是東升西落的、天上的星星也都是東升西落的，那么天上的天體在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)是怎么運(yùn)動(dòng)的呢？教師把運(yùn)行速度調(diào)整為3倍速以上，在畫(huà)面上可以很清楚地看到天體在旋轉(zhuǎn)，而天體旋轉(zhuǎn)的原因，學(xué)生可以很快猜測(cè)出是由于地球自轉(zhuǎn)的原因；同時(shí)學(xué)生還發(fā)現(xiàn)所有的天體在旋轉(zhuǎn)的時(shí)候有一顆星星的位置是不變的，并且所有的星星都是圍繞這顆星星進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的，利用鼠標(biāo)點(diǎn)擊，這顆星星是北極星（小熊座a），從而引出學(xué)生思考：北極星不動(dòng)的秘密。

同時(shí)在這一課中還能夠利用虛擬天文館Stellarium軟件修改地理坐標(biāo)的功能：把位置定位在北極點(diǎn)（北緯90度），發(fā)現(xiàn)北極星是在天頂?shù)恼醒?；把位置定位在南半球，卻發(fā)現(xiàn)這時(shí)候找不到北極星了，讓學(xué)生進(jìn)一步明確地球、地軸與北極星的位置關(guān)系。

教科版六年級(jí)下冊(cè)《宇宙》單元《2月相變化》《4 日食和月食》中，學(xué)生對(duì)于太陽(yáng)、地球、月球的空間位置關(guān)系的掌握是學(xué)習(xí)中的重難點(diǎn)，在《月相變化》一課中，利用虛擬天文館Stellarium軟件修改時(shí)間參數(shù)，可以讓學(xué)生很直觀地觀察到月球從農(nóng)歷初一到農(nóng)歷三十的月相變化、同時(shí)學(xué)生還能夠關(guān)注每天晚上月亮升起和落下的時(shí)間，突破難點(diǎn)。在《日食和月食》一課中，教師可以利用互聯(lián)網(wǎng)預(yù)先搜索到發(fā)生日食和月食的時(shí)間，讓學(xué)生觀察到日食和月食發(fā)生的相對(duì)真實(shí)的景象，進(jìn)而明確日食、月食時(shí)、太陽(yáng)、地球、月球的位置關(guān)系。

觀測(cè)環(huán)境，仰望星空

教科版六年級(jí)下冊(cè)《宇宙》單元《5 太陽(yáng)系》《6 在星空中（一）》《7在星空中（二）》《8探索宇宙》教材中，讓學(xué)生了解自己身邊的太陽(yáng)系，了解星空，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生探索宇宙的興趣。在目前的公開(kāi)教學(xué)模式中，很多教師把智能平板設(shè)備引入課堂，利用IPAD中的如Star walk等APP進(jìn)行教學(xué)，成果顯著，但在廣大一線(xiàn)教師的日常教學(xué)中，這種“未來(lái)教室”的模式，還只是“少數(shù)人”的模式。

利用虛擬天文館Stellarium軟件可以很方便地設(shè)定地球上的地理位置坐標(biāo)和時(shí)間坐標(biāo)，讓學(xué)生不受時(shí)間和空間的限制，觀察到美麗的星空，如：北半球與南半球看到的不同的星空；一年四季星空的不同；感受到地球在宇宙中的運(yùn)動(dòng)。同時(shí)在軟件中，每一顆天體都有詳盡的介紹，讓學(xué)生能以探究者的第一視角去發(fā)現(xiàn)、探索宇宙空間，充分發(fā)散學(xué)生的思維，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。