月相和校园气象的地理观测

上海市久隆模范中学　单美英

一、课外地理观测活动实施的依据

《上海市中学地理课程标准》中的实施意见要求：“要鼓励学生在学习过程中拓宽视野而不拘泥于课堂，注重实践而不局限于课本，主动探究而不依赖于教师，灵活应用而不死记硬背，敢于质疑而不迷信权威，追求创新而不满足于现成的结论。”鼓励学生多参加拓展能力的实践活动， 地理课外观测活动就是一个很好的切入点。

上海高中地理教材关于地理课外观测活动的内容主要集中在第一册，如“星空观测和月相观测”“气象观测”“正午太阳高度角的测量”“判读卫星云图”以及“野外地貌观察”等。而在现实的教学中真正开展这些活动的学校少之又少，原因是地理学科课时紧张，地理学业考对其涉及的很少，在整个社会“育分远重于育人”的功利态度下， 教师只能把课外观测的内容当作边角料丢弃在一边。其结果是，分数上去了，学生的动手实践能力和创造能力被抹杀了，行为品质及个性心理等身心素养的培养也缺失了。

因此，有效地开展地理课外观测活动不仅能丰富学生的地理学习经历，也可以弥补课堂中单纯“说教”的不足。

二、课外地理观测活动中的育人价值案例分析

1.正午太阳高度角的测量（计算某地的经纬度）

（1）课外地理观测活动的实施

活动时间：2012年9月22日—24日

活动工具：直竹竿、手表、直尺、三角板、绳、粉笔、纸、铅笔等

实施过程：

①秋分日前一天，在平坦开阔的空地上垂直竖立竹竿，并测量竹竿在地上部分的长度（设为b）；

图1　正午太阳高度角测量示意图

②以竹竿所插点（图中O点）为圆心，于上午9时在地面上画一个半径略短于当时竿影长的半圆；

③当上午竹竿的影端落在圆周上时，标记为A点；下午竹竿的影端又落在圆周上时，再标记为B点；将A、B两点连成直线，取其中点C，将中点与圆心连成直线OC；

④秋分日及其前后，当竹竿的影子与直线OC重合的时刻，记下此时刻的北京时间（设为T，单位为小时），并测量此时竹竿影子的长度（设为a）；

⑤ 利用下列公式进行计算：

正午太阳高度角=arctanb/a

当地经度=120°-（T-12）×15

当地纬度=90°- arctanb/a

太阳从正南照过来的时间（即当地的地方时12：00）分别为北京时间2012年9月22日12：15、2012年9月23日12：15、2012年9月24日12：16，测量数据记录如表1：

表1　正午太阳高度角测量记录

依据以上数据计算出该地的纬度分别约为62.54°、62.46°、62.58°；经度分别约为116.25°、116.25°、116°。

（2）案例分析与反思

①课外观测活动符合学生认知规律，有利于形成科学方法，培养科学态度，追求科学精神。

从本案例可看出，课外观测摆脱了单纯的课本知识，不仅仅需要教材中关于太阳高度角的计算方法： H=90°-│α ±β│（α是当地地理纬度， β是太阳直射点地理纬度），更需要拓展一些课外知识及其他学科知识，以激发学生强烈的好奇心和求知欲。学生学会了科学观测，如观测内容的确定、记录表格的设计、观测器材的准备等都需要在实践中摸索出来。最后，活学活用了教材中的知识，学会了科学的归纳和计算方法。

由于当地地方时不是北京时间，必须用到东早西晚的原理计算当地正午地方时12时与北京时间的差值，从而推算出当地与120°E的经度差。再根据地方时正午是早于还是迟于北京时间12时出现，就可以在120°E的基础上加上或减去经度差值数，推算出具体经度。然后将结果进行分类整理、比较和分析，并逐步将其内在分布规律揭示出来，真正感受到地理的实用性，体会到地理探究、思考、求真的过程，体会到成功的喜悦，有利于学生科学素养的培养。

②以观测为载体，搭建学生互动互学的平台，培养了学生的团队精神。

古人云：“独学无友，孤陋寡闻。”通过小组合作观测，学生相互之间进行思维碰撞和语言交流，可以诱发灵感，激发学习兴趣，使学生感到学习的乐趣和责任，从而进行深入探究。这既培养了学生的人际交往技能，使学生学会交往，学会参与，学会倾听，学会尊重他人，而且还培养了学生的团队精神，有利于其健康的身心素养的培养。

2.月相观测活动

很多学校开展了月相观测活动，利用照相机拍摄获取月相图片。下表展示了某中学学生观测月相的记录情况。

表2　月相变化观察与记录表

（续表）

从拍摄的效果看，图像并不清晰，一方面和拍摄的相机与技术有关，另一方面和拍摄时的天气状况有关。虽达不到教材上图片的清晰度，却让学生感受到了科学知识的来之不易，感觉到了观测探究的艰辛，会激发他们更加奋发学习，使他们养成坚持不懈观察的毅力以及热爱科学、寻求真理的科学态度。

在网上众多的案例中，有一个观测小组发现了月亮每天升起的时间都向后推迟一些，并利用所学知识推算出每天大约推迟的时间，即T=24/29.53=0.813（小时）=49（分钟）。这种发现问题的能力在地理观测活动中得到了施展，有利于严谨细致观测习惯的培养。

3.校园气象观测活动

学校的气象观测活动是从简单的地面气象观测开始的。我校为研究性学习的开展建立了一个小型的气象站，气象站的主要配置为：百叶箱内装有干湿球温度表、最高温度表、最低温度表，离百叶箱不远处放置雨量器。学校实验楼顶安放着风向风速计，测定的仪表通过连线放在二楼的广播室，方便学生观测。另外，学生手中还有一个气压表。

观测的时间：一般是每天三次，分别是北京时间8时（最低气温）、14时（最高气温）、17时（平时气温）。

观测的项目：风力、风向、气压、最高气温、最低气温、湿度（干湿球温度表）、降水、气压等。观测记录表都装订成册，每月交给指导教师一次。

任务分配：由初中学生负责每天的观测登记，记录的数据交给高中学生分析。

气象观测活动对学生有以下身心发展的益处：

（1）激发了学生爱校园、爱科学、学科学的热情

成立气象活动小组后，指导教师给学生们进行了气象科普知识讲座，详细介绍了气象与人类生产、生活的密切关系，重点介绍了百叶箱、雨量器的构造、安装、维护、用途等知识，以及温度、湿度和降水的观测方法，提升了学生的实践能力和观察能力，激发了学生爱校园、爱科学、学科学的热情。

（2）培养了学生坚韧不拔的“爱岗敬业”精神以及对社会的责任心和使命感

随着观测的持续，学生们逐渐感觉到了气象数据的记录工作不像原来想象的那么光鲜，而是非常的枯燥乏味，时常的恶劣天气使观测记录更加艰难，因此有部分学生想打退堂鼓。这时需要教师正确引导，表扬优秀的学生，通过一些优秀的气象预报员的事例鼓舞他们坚持下去，使学生体会到 “爱岗敬业”的艰辛，增强他们的社会责任感和使命感。

（3）有利于学生科学能力的培养，帮助学生树立严谨的科学态度

能力的获取是在参与中实现的。在气象观测活动中，运用自己的感官及工具获取数据记录信息、描述证据，并和其他同学通过比较、计算等方式交流，不仅培养了学生的科学思维能力，也有助于学生发现问题、分析问题、思考问题、解决问题的科学探究精神的培养。如一般情况下是干球温度表上的数值高于湿球温度表上的数值，但在观测中有时会发现相反的情况，由此引发了学生的深入思考。结合当时的天气状况，学生们分析出了在空气湿度很大或有雾的情况下，偶尔会有湿球温度高于干球温度的现象，这是由于空气湿度过大，两只温度表的数值比较接近，加之表的性能差异等因素的影响，引起湿球温度表数值高于干球温度表数值的状况。

三、地理观测中的育人价值思考

1.用观测方法引导学生合作探索，培养求真务实的科学态度

从观测的数据入手，运用逻辑推理将已有的知识联系起来，避免了枯燥的纯理论学习。学生从活动中学到了更多的地理知识，学会用实际的观测数据说话，在真正的体验中培养了求真务实、追求真理的科学态度。

2.改变评价机制，使学生有更多的时间参与课外观测，挖掘学生多方面的潜能，树立学生的自信和自尊

布鲁纳说过：最佳的学习方式是发现学习。学习应该是让学生自己在情境中去探索、发现问题，并努力提出解决问题的设想，以达到掌握知识的目的。传统教学都是利用课本来传授知识，并且用考试的方式来检验学生的掌握程度，这限制了学生的自主发展和潜能激发。

课外地理观测有助于创设发现学生闪光点的情境；有助于拓展学生视野；有助于改善评价机制，从多角度评价、观察和接纳学生；有助于发现、挖掘和发展学生的潜能，树立学生的自尊和自信。

3.注意多方面的配合，培养团队合作意识

人们认识客观世界是从感觉和知觉开始的，没有正确的感觉和知觉，就不可能认识事物的本质规律，也不可能获得任何知识。地理作为一门科学，是人们在长期的社会生产实践中总结出来的，没有长期的观测活动和数据积累，就没有现在的地理科学。地理观测是一项长期而枯燥的工作，需要学生的耐心和毅力，也考验学生的团队合作精神。

观测活动中蕴含着大量的科学探究方法、科学态度以及科学精神方面的育人素材，值得我们去不懈地发现和运用。