一、教材编写意图

温家宝总理说：“一个仰望星空的民族，是大有希望的民族。” 正因为我们的国家与民族对“星空”的关注，才使得我们国家的空间技术取得了瞩目的成就。然而美国上下对“星空”更是关注。二战以后一直与苏联进行“空间竞赛”，争当空间霸主地位，他们的信念：“谁控制太空,谁就控制了地球！” “空间竞赛”使美国在科学教育、科学技术、经济等方面都处在世界领先地位，获益匪浅。现在大约有30万具有科学探索精神的美国人是业余天文爱好者，天文学已成为一种占主导地位的业余爱好。我们周围天文爱好者好像不多，教材旨在通过一系列活动激发学生探索宇宙的乐趣，更希望学生能成为天文爱好者。在活动中获得一些探究宇宙的方法——观察、推理与发现，在感知与所提供的信息的基础上，建立对太阳系、星座、星系等模型的建构，形成初步的、浅显的、有系统的对宇宙的认识，在头脑中形成有一定解释力的宇宙体系或结构模型。

所谓系统，是指由相互影响的任何事物集合而成的有机整体。高层次思维的重要标志之一是具有能从系统的各部分来考虑整体，又能从各部分之间、各部分与总体之间的相互关系来考虑各部分的能力。学生们学习系统的主要目的，不是要他们用抽象的术语去谈论系统，而是要增强他们的能力（以及爱好），去关注某个系统的各个方面，以便理解或处理整个系统。事物的模型是对事物的简化模式。我们希望借助模型加深对事物的理解。一个模型是一个装置、一个计划、一份草图、一个等式、一个计算机程序，甚至可以仅仅是一种想象。不论是物理模型、数学模型、或是概念模型，价值能够解释事物是如何或可能运转的。模型最常见的是指物理模型，即一个真实的装置或一个真实的过程。[1]

本单元探索宇宙的内容：我们的卫星——月球、月相变化、我们来造“环形山”、日食与月食、太阳系、在星空中、探索宇宙。观测探究的天体从近到远，从小范围到大范围，中间穿插空间技术发展的历史。在活动中力求让学生养成正确的态度与价值观，它是人的思维习惯。态度与价值观特别重要的三个方面——好奇心、易于接受新思想、理智的怀疑。在活动中要培养孩子的好奇心，引导他们的好奇心去更好地学习。利用科学史实让学生参与各种矛盾概念的争论过程，在参与中看到对自身和社会的价值。在活动中帮助学生认识到系统的怀疑的社会价值，并培养学生在公开观点和怀疑之间形成健康的平衡。

二、学生知识储备分析

学生通过书本、网络等途径对宇宙已有一定的了解，宇宙对学生具有巨大的魅力。但是学生实地观测时将会遇到很多困难。绝大多数天体学生难以直接观察，将会受天气、灯光等客观条件限制。夜间学生比较疲倦无精力观测，老师不能到场实地指导。具有一般的天文观测技术，对天文观测感兴趣的家人很少。家里有天文望远镜等观测工具的学生可能没有。

三、单元内部结构：

四、核心概念[2]

宇宙是物质的，是可以被观察和认识的，人类已对宇宙有了越来越多地认识，但还有许多没有被认识的问题。

宇宙是庞大和有序的。宇宙中的天体是不断运动和变化的，月相、日食、月食等现象是天体之间的相对运动造成的。大多数天体都有自己的运动模式，都处于规则的可以预测的运动中。

五、单元教学策略建议

1、激发兴趣，指导学生有效观察。

2、通过画月相、月球公转、造环形山、日食和月食、建太阳系、建北斗七星等系列的建立模型的活动，加强学生对有关宇宙的感知和理解力，促进形成本单元的核心概念。

3、通过书本、网络、询问、电视等途径收集信息，整理信息，并尝试对信息的可信度进行判断。

六、分课时分析与建议

第1课、我们的卫星——月球

1、本课结构

2、教学建议

（1）注意引发对收集信息途径和信息可信度的探讨，这本单元教学有重要的意义。

（2）建立月球知识之间的内在联系。

（3）注重通过月球卡整理关于月球的信息。

（4）发给学生制作简易天文望远镜的资料让学生课外制作，可能更易激发学生观测天体的兴趣。

3、知识点探讨

月球的公转方向：我认为自西向东比逆时针方向的说法更科学。

第2课、月相变化

1、本课结构2、月相的画法

月相明暗相接的圆弧两个端点的连线要等于或稍小于圆的直径。

    正确画法                             错误画法

           正确画法                                 错误画法

3、月相的变化规律

l        初一月相全黑，叫“朔”，也叫新月，十五（或十六）月相全亮，叫“望”，也叫满月。

l        初一到十五月相越来越“胖”，是“盈”的过程；下半月月相越来越“瘦”，是“亏”的过程。

l        月相变化的周期是29.5306天，叫朔望月，这也是农历的一个月来历。

l        上半月月相亮面朝西（右），下半月月相亮面朝东（左）。

l        月相盈亏边缘的两个端点连线组成的（亮面多的）部分等于或小于半圆。

l        月亮始终以同一个半球朝向地球，满月的月相是一样的。

4、几个注意点

l      月相变化过程中，月亮没有变，变化的是地球上看到的月亮亮面面积。

l      月球每天从东边升起的时间是不一样的。

l      月球、地球、太阳的相对位置变化引起我们看到的月亮圆缺变化。

l     如何理解苏轼名句“人有悲欢离合，月有阴晴圆缺，此事古难全”。

5、有助于更精确观测的仪器

l        可以用来收集数据的观测仪器：用指南针测月球方位角、六分仪测月球仰角。

l        学生买来的天文望远镜或自制的天文望远镜。

第3课、我们来造环形山

1、环形山（又叫月坑）特点：

近似圆形，中间地势低平，有的还分布着小的山峰。内侧比较陡峭，外侧较平缓。有些环形山的周围向外辐射出许多明亮的条纹。

2、本课结构

3、教学建议

l      强调依据环形山的特点推测环形山的成因，整节课的主旋律是寻找论据论证自己论点的思维过程，是一个思维火花碰撞的过程。

l      重视采用合适的材料。

第4课、日食和月食

1、本课结构

2、知识点：日食时先亏西，月食时先亏东。

3、学生可能有的疑问

l      月球比太阳小的多，为什么会遮住太阳？

l      为什么有日环食却没有月环食？

第5课、太阳系

1、本课结构

2、教学建议

l        了解太阳系知识要注意分类认识与个体认识结合，要注意让学生自己提出问题（关注理由），要注意以如何才能收集到太阳系信息的方法为重点。

l        重视建立太阳系模型，这是全课重点。

l        为什么冥王星不属于行星。

国际天文学联合会第26届大会，经两千余天文学家表决通过———太阳系只有八大行星。不再将传统九大行星之一的冥王星视为行星，而将其列入“矮行星”。

    那么，到底行星的定义是什么？

    这届大会为此讨论了9天。终于在昨晚得以定论：

    一是必须围绕太阳运转的天体；二是质量足够大，能依靠自身引力使天体呈圆球状；三是其轨道附近应该没有其他物体。

1999年，冥王星就差一点在国际天文学联合会的电子邮件投票中失去行星的地位。原因是，它与其他八大行星太不同了：一是体积过小，它的质量只有月亮的1/3；二是轨道过于椭圆；三是八星轨道几乎在同一平面，而冥王星与八星轨道平面倾斜角达17度。

第6课、星    座

1、星座两课结构

2、知识点

l      星座1928年，国际天文学联合会决定，将全天划分成88个星区，叫星座。星座名称是由亮星组成的图形，结合神话故事，用人物、动物和器具给予命名的。

l      如何看星空图。

l      北斗七星的斗柄春夏秋冬分别指向东南西北。

l      《三字经》：曰春夏，曰秋冬，此四时，运不穷。
   春夏秋冬为四季，又叫四时，应乎北斗七星。北斗七星的勺柄总是围绕着北极星转的，所谓“斗柄指东天下皆春，斗柄指南天下皆夏，斗柄指西天下皆秋，斗柄指北天下皆冬”。北斗七星不停地转动，就代表了一年四季不断地推移交替，循环运转，没有穷尽。

3、教学建议

l      要重视从不同角度看观察北斗七星，发现七颗星构成图形不同的意义。

l      建造北斗七星模型材料的创新。

第7课、探索宇宙

1、本课结构

初步认识宇宙→ 如何研究或了解宇宙 → 人类对宇宙的探索

2、知识点：

恒星的一生

银河星系

3、教学建议

可建议学生阅读：

l      《宇宙间史》[英]斯蒂芬·霍金  当代最重要的广义相对论和宇宙论家 霍金辐射预言给科学界以革命性的振动

l      《飞离地球》[英]彼得·阿克罗伊德  苏联与美国的“空间竞赛”即空间技术发展史

附件1《星图运用及辨认星座的方法》

要辨认天上的星座，首先要学识使用星图。星图描述了星星的排列形状及光度，是辨认星座的十分重要工具。

星图道主要分为四种：四季星图、每月星图、旋转星图及全天星图（寻星图）。前三种星图需要配合观测地点的纬度使用。四季星图及每月星图可以被旋转星图取代。

不同纬度的星图，北极星的高度不相同，星图显示出来的星空会和实际星空有出入，纬度相距越大出入越大。台湾的纬度和香港相差不远，所以我们使用台湾出的星图并没有大问题。相反，把北半球用的星图携带到南半球使用（如澳洲及纽西兰），你会发觉星图显示出来的星空会和你所看到的星空有很大分别。

而全天星图所记录的星等一般比较暗，看来有些像地图般，星图显示着一些经纬度，这些经纬度和地面使用的并不同，我们称这些为赤经和赤纬。这种星图一般用于寻找深空天体及彗星等，很少用来辨别星座。

旋转星图的使用方法非常简单，一般旋转星图是由两个圆盘所组成，在下面的大圆盘最外侧是印上日期，迭在上面的小圆盘则写上时间。

首先把星图上的日期及时间对准，例如观察时间是1月1日晚上10时，把小圆盘的晚上10时的刻度与大圆盘的1月1日的刻度重迭，在旋转星图上就会出现当时的星空了。

接着，便是要辨别好和校正方向，当你朝向西方时，把星图西边的部分向下，高举星图，慢慢和实际的星空对照，便可以开始观测星座。

观察星座最好由西边开始，因为西边的星座会首先沉到地平。首先以光星（即星图上较大的圆点）开始辨认。选取一个拥有光星及形态明显容易辨认的星座作为观测对象。狮子座、天蝎座、人马座、天鹅座、猎户座、仙后座及北斗七星都十分适合作为开始辨认的对象。从星图的协助下，估计该星座在天上的范围。在这范围内，尝试找出属于该个星座的其它星星，并运用联想力，把各星点连系，然后试看出该星座的形态。明成功认出该个星座后，再在他旁边选取另一个星座辨认。

请注意：当我们使用地图时，我们会把它平放在地上。但当我们使用星图时，我们须要把星图高举，仰望。你可有留意，星图上的东西方向和普通地图相反。

我常常被闪烁的群星，浩淼的宇宙吸引，很想成为能够欣赏宁宙奇观、领略星空奥秘的天文爱好者，那么怎样开始呢？

 附件2  《如何成为天文爱好者》

    许多人认为欣赏星空、掌握一定天文知识是一件很难的事。这种观点是不对的。事实上，只要有一个正确、良好的开端，欣赏星空就一定会成为你一生的爱好。因为观察星空，能体会到宇宙的博大，使你心胸开阔。辨认星座、恒星以及其它天体，了解有关它们的知识等极富乐趣，极具挑战性。当你沉浸在星光中时，你的身心都得到充分而积极的放松。请你在繁忙，紧张的工作学习之余，将目光投向那奥妙无穷的夜空吧！

用肉眼欣赏夜空

    首先买一个认星空用的活动星图和一本有关星座故事及介绍星空随时间变化知识的书，然后按照星图使用说明，在晴朗的夜晚对照星空辩认星座。你会惊喜地发现，只要几个晚上，那些向你眨眼的星星，再也不是杂乱无章的了。你会轻松地指出：“那是狮子座，那是北极星”。

不要急于买望远镜

    许多人认为只有用望远镜才能领略星空的美丽，才能成为天文爱好者。这是错误的想法。实际上如果你不熟悉星空，不认识任何星座及亮星，即使你拥有一架望远镜，你也不知道要指向哪里！

    最成功的天文爱好者常常先买一些供学习用的书籍和星图，然后不断地观察星空，最后达到熟悉夜幕上肉眼可见的每一个天体的情况，充分体味观星的快乐。

先买双筒里远镜

    对于刚刚跨入天文爱好之门的人来说，双筒望远镜是应该拥有的最理想的“第一架望远镜”。这是因为：首先双筒望远镜有较大的视场，很容易寻找到目标；另外双筒望远镜所成的像是正像，很容易辨认出视场中出现的景象是夜空中的什么位置。一般的天文望远镜所成的像往往是倒像，有的上下颠倒，有的上下左右全颠倒。还有，双筒望远镜相当便宜，除观星用外还可有许多其它用途，如看演出及体育比赛，观远处风景或天空中的飞鸟等，并且轻便、易携带。最重要的，双筒望远镜表现十分出色，一般7～10倍的双筒望远镜提高肉眼观测能力的程度。相当于普通爱好者用天文望远镜提高双筒望远镜观测能力的程度，即双筒望远镜的观测能力相当于普通爱好者用天文望远镜能力的一半，而其价格只有普通天文望远镜的1/4。这表明双筒望远镜的性能价格比很好。

    对于天文观测，望远镜主镜越大越好，但光学质量优越也是十分重要的，许多双筒望远镜的光学质量都很好，完全能达到观星要求。

如何用双筒望远镜欣赏星空？

    一旦拥有了自己的双筒望远镜，如何使用它呢？你可以对着明月看环形山，可以在银河系畅游，而后再看些什么呢？如果你熟悉星座，有一本详细的星图，那么用双筒望远镜的观星计划可以将你的一生时间全部排满！

值得你去看的有：

    1、110个梅西叶天体。它们是星云、星团和星系。是18世纪后期天文学家梅西叶编写的星表中的天体。

    2、不断变化位置的木星的四颗卫星。

    3、金星的盈缺变化。

    4、月球上的月陆、月海及环形山。

    5、流星。

    6、彗星。

    7、火星、土星、天王星。

    8、跟踪变星的光度变化。

    一本好的星图能描绘出隐藏在星空暗处的秘密，一些描述如何用双筒望远镜观测星空以及可观测到天体的知识的书，都是充用利用双筒望远镜欣赏夜空必不可少的帮手。注意选择一本好星图及一些好的书吧！

    双筒望远镜最大的缺点是不稳定。只要你想办法将其固定在支架上，如相机三角架，则可解决此问题。

结交有共同爱好的朋友

    自己观测星空会充满乐趣，与有共同爱好的朋友，一同搜索星空，交流感想及经验，则更是乐趣无穷！

何时购买望远镜，搜索更深远的宇宙？

    你已经知道星空的许多知识，能够熟练使用双筒望远镜观察各类天体，了解望远镜有几种，知道它们的优缺点，明确你要用望远镜做什么，这时你可以买望远镜了。

    选择望远镜要注意两点，一是具有坚固、稳定、调整灵活的支架，二是具有很好的光学质量。也许你期望购买口径大些的望远镜，但倒忘了对灵活方便的要求。望远镜要轻便易携带，因为你总是要把它搬到屋外去使用，有一经验之谈；“对你来说最好的望远镜是你能够最大限度地使用它！”

    如果你选到了你中意的望远镜，但价格却超出你的支付能力，那么就继续存钱，直到你能买得起的时候再买。在此期间，继续使用你的双筒望远镜漫游宇宙。不要购买便宜、而你不十分满意的望远镜，否则你会后悔的。

欣赏星空要求你要有毅力与耐心，需要开朗与乐观

    当你正欣赏星空时，一片乌云飘来，此时你毫无办法；对于极深远暗弱的天体，你无法让它们近一些、亮一些以便于你清楚地去观看；对于长时间期待，做各种观测准备的天文事件，真正发生时，持续的时间极其短暂，如日全食，更糟糕的s是在这极短的时间里，一片云遮挡了你的视线。所有这些都需要你具有相当的耐心，宇宙不会以任何人的意志而改变。做为我们人类，只能凭毅力与耐心，去欣赏它的和谐与美丽。

    有时，你会对你的望远镜失望。记住，世界上没有绝对完美的东西，花多少钱也不会买到十全十美的望远镜。

    记住，观测时要带观测笔记，观测后要写观测报告，这些会增加人类对宇宙的认识，你所做的努力也许十分微小，但却十分重要！人类对”宇宙的了解正是这样由许许多多生活在不同时代、不同国度的人们努力的结果。也许将来的你会从星空爱好者成为一个真正的为人类认识宇宙做出伟大贡献的星空研究者──天文学家！

爱好天文应该是一件令人快乐的事情。如果你虽十分努力，但还是没有达到预期目的，如，你计划要用望远镜观察天王星，结果花去几个小时也没能成功。这时的你应深吸一口气，然后对自己说，虽然如此，你也不抱怨，因为你为寻找天王星所做的一切努力都让你觉得十分有趣！

记住：爱好天文，一定要乐观，开朗！http://www.pmo.jsinfo.net/wenben/2005/tianwenaihaozhe.htm

附件3《天球揭密》

我们站在地球上仰望星空，看到天上的星星好像都离我们一样远。星星就好像镶嵌在一个圆形天幕上的宝石。

实际星星和我们的距离有远有近，我们看到的是它们在这个巨大的圆球球面上的投影，这个假想的圆球就称为天球，它的半径是无限大。而地球就悬挂在这个天球中央。

星星在天空中移动的方向并不是杂乱无章的，而且星座的形状并不会改变。星星从东方的地平线爬上来，爬到最高点（中天），然后往西方沉下去。看起来就像整个天球围绕着地球旋转一样。相信大家都明白，地球并不是宇宙的中心，星体并不会绕着地球转。星体在天空中绕着我们旋转，是因为地球自转而产生的错觉，天球本身是不会移动的。我们身在地球中，并不会感觉自己在转动的，就好像我们乘坐火车时看见窗外的景物向后移动，而并不感觉到自己在移动中。

周日运动

星星在天上每日旋转一圈，这运动称为周日运动。把地球自转轴延伸到天球上的位置，就是天球的北极和南极。把地球的赤道伸延到天球上的位置，就是天球赤道了。

有一颗2等星非常接近天球北极，所以看来似乎永远静止不动，其它的星就好像绕着他旋转。我们称这颗星为北极星。因为北极星看来永远静止不动停留在正北方及不会下山，所以我们像居住在北半球的人便可以利用北极星来辨别方向。可惜的是，天球南极附近没有光星，所以没有「南」极星为南半球居民引路。

北极星相对于地面的高度取决于观测者所在地的纬度，例如在北京，北极星会在正北，离地面40 度；在北极，北极星会在头顶（天顶）；在赤道的地方，北极星刚好躺在水平线上；而在南半球，北极星是永远不会升出地平在线，所以在南半球是永远看不到北极星。

同样道理，有些星永远不会东升。居住在北半球的人永远看不到接近南天极的星，而居住在南半球的人同样也看不到接近北天极的星。

以上三幅模拟图例显示在北半球可以见到的恒星运动，第一幅指向天球北极方向（你会发现其实北极星并不是完全固定不动的) ，第二及第三幅分别指向南方及东方。

天球上的坐标系统

为了准确形容天上星体的位置，天文学家制订了一套坐标系统来标示星体在天球上的位置。这套坐标系统和地球上惯用的经纬度坐标十分相似。

这套坐标系统把天球分为赤纬及赤经。赤纬的算法是从天球赤道开始至两极止，天球赤道是0度，向北至天球北极是+90 度， 向南至天球南极是 -90 度。赤经的算法较特别，和地球经度（由-180度至+180度）的算法不同， 赤经是在天球赤道自西向东由0小时至24 小时。和时间一样，赤经的每小时可分为60分，每分可再细分为60秒（注：赤经的分秒并不等如角度用的角分角秒） 。赤经计算的起点为春分点，春分点是天球赤道和黄道的两个相交点其中一个（另一个是秋分点）。

像转动中的陀螺一样，地球的自转轴在太空中其实并不固定，而是以26000年的周期在转动，这个运动称为岁差，所以，春分点和天球北极的位置亦会非常缓慢地移动。所以，当我们使用天球坐标来标示天体的位置时，应该同时指出是哪一年的坐标，例如公元2000.0年。