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摘要：新一轮课程改革中，“天文学基础”成为高中地理学科选修模块的一个独立内容，重要性突出。天文学理论性强，知识抽象，学习难度大，基础教学较难开展。教学过程中将原理生活化，将理论实践化，激发学生兴趣，是天文学基础课程开展的重要途径。
关键词：高中地理 天文学基础 地理实践力
中图分类号：G4 文献标识码：A
在新一轮课程改革中，“天文学基础”成为高中地理学科选修模块的一个独立内容，课程的重要性突出。天文学理论性强，知识抽象，与数学、物理等学科融合性强，学习难度大，使很多学生对其望而却步，学校天文学基础教学较难开展。如何用浅显的道理和实践活动学好这门学科呢？本文以太阳在天球上的视运动规律为例，提供一些用生活实例和实践操作学习天文现象与原理的方法。
一、用地理原理解释生活现象
在茫茫宇宙中，太阳是肉眼所视天空中最亮最大的恒星，她的出现使其他天体全隐没在她的光辉中，因此，太阳也成了古代人们用来计时辰、辨方位、识季节的主要依据。今天，我们就用所学的天文学知识分析下其中的原理。
1.斗转星移，四季更替
我国古代劳动人民用北斗星的位置变化来确定季节。古籍《鹖冠子》记载：“斗杓东指，天下皆春;斗杓南指，天下皆夏;斗杓西指，天下皆秋;斗杓北指，天下皆冬。”北斗星的杓（斗柄）在不同季节指示不同的方向，原理是什么呢？我们知道天空中的星辰无论远近，都可以投影在以观测者为球心，目力所及处为半径的天穹上，即“天球”上。由于大部分的恒星在天球上位置相对稳定，人们就形象的把这些恒星编成了星座。受地球自转影响，天球上的星座每日绕天北极（北极星）逆时针旋转一周，大熊座的勺状北斗七星也会有同样的运动。
太阳一年中在天球上沿黄道逆时针移动一周，并定时与黄道上的十二星座位置重合，所以西方国家很早用十二星座来表示季节变化，我国古代则用二十四节气来表示季节变化。由于人们多在黄昏后（多为晚9点）观察星空，春季（以春分为例）太阳处于双鱼座附近，当太阳落下地平线时，黄昏的星空北斗星斗柄恰好指东;夏季（以夏至为例）太阳处于双子座附近，黄昏时北斗星斗柄指南;秋季黄昏时北斗星斗柄指西;冬季黄昏时北斗星斗柄指北。其实，如果你有耐心彻夜观察，可以看到北斗星柄绕北极星以每小时15°逆时针旋转，如果白天也能看到星星的话，一天内，理论上你可以观测到四季的星空变化。
2. 日升日落，暑去寒来
在高中地理必修1“地球运动”知识的学习中，太阳周日视运动是老师们难讲解，学生难理解的部分，而在地理选修1“天文学基础”中介绍了天球的相关知识，这部分就很容易学习了。一年中，太阳在天球上沿黄道运动，每天所处的位置不同。由于地球自转，太阳在天球上每天会沿所在赤纬绕天轴顺时针旋转一圈， 就有了一年中太阳在天球上的视运动轨迹（如图1）。如果我们将所在地区的地平圈画出来，就可以看到太阳相对于地平圈的周日视运动图了，地平圈的位置不同，看上去太阳的周日视运动图也会随之变化。利用太阳周日视运动图，可以判断地理方位，当地纬度，太阳在不同时刻的方位和日影朝向，以及每天的昼长状况，正午太阳高度角的大小等等。由于一年中太阳在黄道上所处位置的不同，导致夏季正午太阳高度角大，昼长时间长，光热充足，冬季则恰好相反，这也就是地球上四季更替，寒暑变化的原因了。
3. 晷仪刻漏，日影定时
日晷仪是我国古代用来计时的仪器，是古人智慧的结晶。设置日晷时，晷针指向北极星（天北极）和天南极的方向，晷盘与天赤道平行，晷面南北两面均刻有指示時辰的文字和图案（图2）。一年中，夏半年，太阳照射在晷盘的北侧，晷针的影子与太阳方位相反投射在晷面上，每2小时移动30°，即移过晷面上的一个时辰，且晷影扫过的范围大于180°。冬半年，太阳照射在晷盘南侧，晷针的影子在南侧晷面上指示时辰，且晷影扫过的范围小于180°。日晷仪巧妙地利用了太阳视运动的原理，创造了自然界的钟表，但是在阴天和晚上却无法工作，于是古人又发明了刻漏、沙漏、水运浑天仪等计时工具。
二、 用地理实践巩固所学知识
观星看月，守望晨曦和落日是件浪漫的事情，也是天文学习必不可少的部分，所学的天文学原理只有在生活的实践中加以落实，才会更加真实有趣。下面是与太阳视运动相关的两个地理实践活动，简单易操作，推荐给大家。
1.跟远方的朋友相约看日落
时间：2018年2月21日 19：30
地点：云南曲靖陆良、云南昆明呈贡、云南大理洱源
活动目的：约定时间共同观察日落，并用视频记录，讨论分析影响日落早晚的因素。
结论：在纬度接近的地方，天气晴朗时，日落的早晚与当地的经度有关，偏东的地方早迎来日落（见图3，曲靖比昆明更早迎来日落）。但观测中发现大理的太阳比昆明的更早落下，这是为什么呢？原来大理洱海坝子西侧是巍峨的云岭苍山，受地形阻挡，大理的日落要早于昆明。因此，本次活动可以得出结论：日落时间与经度和地形有关。
思考：如果观测的地方处于不同的纬度呢？如果观测地选在海边呢？日出的早晚与日落的情况是否相似呢？那么和远方的朋友开个视频吧，一起观测并把它记录下来。
2. 观测冬夏日影的变化
时间：2018年1月28日和5月20日 地点：云南昆明呈贡大学城
实验器材：罗盘、水瓶、粉笔、白色泡沫保护的摄像设备（防止太阳曝晒），如（图4）。
活动目的：通过观测冬夏半年中两天的日影变化，来对太阳周日视运动的规律进行验证。
结论：冬夏太阳方位和日影长短变化规律的总结记录。
三、感受传统文化中的天文常识
中国高考评价体系的一个重要原则是体现民族性，引导学生培育和践行社会主义核心价值观，弘扬中华优秀传统文化，树立正确的历史观、民族观、国家观和文化观，切实增强文化自信。[4]我国历史悠久绵长，文化博大精深，在天文学方面的研究也是中华璀璨文化的重要组成部分。2016年11月30日，我国申报的“二十四节气”被正式列入联合国教科文组织人类非物质文化遗产名录，这对传承和发扬我国传统文化具有重大意义。二十四节气产生于黄河流域，是古代中国人通过观察太阳周年运动，总结一年中时令、气候、物候等方面的变化规律所形成的知识体系。它深刻影响着人们的农业生产、风俗习惯、传统节日和祭祀等活动。利用天文学基础中太阳在天球上的周年视运动规律来理解二十四节气的相关常识，既有利于天文学知识的巩固，又有利于对我国传统文化的了解和传承。 1.二十四节气的原理与测定
我国古代将地球绕日公转的规律与地球上的气候变化、动植物生长等自然现象变化规律相结合，将一年分为24个等份，并给每一个等份取了个专有名称，合称为二十四节气。[2]其原理是将地球绕太阳公转的黄道划分为24等份，每一份对应一个节气。如果以春分点作为0°起点，地球每运行15°，日期大约经过15天，对应一个节气。我国古代利用圭表测日影的方法测定节气，即用一根直立的、固定长度的竹竿立在地上，将每天正午竹竿的投影记录在地面正对的一条土埂上，利用竿影的长短标识二十四节气。
2.二十四节气与农事活动
“因地制宜，不违农时”是农业生产的基本原则。二十四节气与农业生产关系密切，一些节气的名称就由农事活动而来。例如，“谷雨”是说降雨增多对谷类作物有利;“小满”是指麦类等夏熟作物开始灌浆，籽粒逐渐饱满但尚未成熟;“芒种”代表麦类等有芒作物已经成熟。华北地区的农谚“麦到芒种谷到秋，寒露才把豆子收”，既说明了当地主要的农作物冬小麦、谷子和豆类的生长周期与节气的关系，也反映了华北地区两年三熟的耕作制度。
3.二十四节气与节庆民俗
二十四节气与中国人的节庆、民俗也密不可分。立春打春迎春、清明祭祀踏青、立秋吃瓜秋游、大寒咏雪赏梅都是极富传统文化色彩的民俗活动。二十四节气中的立春，俗称“打春”，是二十四节气中的第一个节气。古籍《群芳谱》中记载：“立，始建也。春气始而建立。”“寒随一夜去，春逐五更来”，这一天，太阳到达黄经315°，太阳直射点北移，白天逐渐增长，气温趋于上升。立春之后，万物复苏生机勃勃，一年四季又开始新的轮回了。立春时迎春，是我國一项很有仪式感的风俗。唐代元稹《生春》一诗中“鞭牛县门外，争土盖春蚕”，就是对打春牛民俗的生动描绘。咬春是指立春日的饮食忌吃荤，而讲究吃“春卷”和用五种辛辣菜拼成的“五辛盘”，以表达对来年五谷丰登、人畜兴旺的期盼。
通过以上对生活中与天文学常识有关的现象和事物的了解，你是否觉得太阳这个天体的运动规律，没有想象的那么复杂。其实日、月、星辰的产生、发展、消亡都有着共性的规律，而且相互间又有着紧密的联系。培养对天文学的兴趣，肯动脑思考遇到的问题，多钻研相关的书籍，并养成动手实践的好习惯，是学好这门学科的关键。
参考文献
[1]人民教育出版社 课程教材研究所 .地理 选修1 宇宙与地球.天体与星空，，北京：人民教育出版社，2015（2—14）
[2]文熙. 图解二十四节气知识 .二十四节气与季节，北京：中国华侨出版社（33—65）
[3]中华人民共和国教育部.普通高中地理课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2020（16，34—35）
[4]教育部考试中心.中国高考评价体系（2019年版）[M].北京：人民教育出版社，2020（5）
[5]本文图1和图2摘自人民教育出版社 课程教材研究所 .地理 选修1 宇宙与地球.天体与星空;图3和图4为作者自己拍摄.
关键词：高中地理 天文学基础 地理实践力
中图分类号：G4 文献标识码：A
在新一轮课程改革中，“天文学基础”成为高中地理学科选修模块的一个独立内容，课程的重要性突出。天文学理论性强，知识抽象，与数学、物理等学科融合性强，学习难度大，使很多学生对其望而却步，学校天文学基础教学较难开展。如何用浅显的道理和实践活动学好这门学科呢？本文以太阳在天球上的视运动规律为例，提供一些用生活实例和实践操作学习天文现象与原理的方法。
一、用地理原理解释生活现象
在茫茫宇宙中，太阳是肉眼所视天空中最亮最大的恒星，她的出现使其他天体全隐没在她的光辉中，因此，太阳也成了古代人们用来计时辰、辨方位、识季节的主要依据。今天，我们就用所学的天文学知识分析下其中的原理。
1.斗转星移，四季更替
我国古代劳动人民用北斗星的位置变化来确定季节。古籍《鹖冠子》记载：“斗杓东指，天下皆春;斗杓南指，天下皆夏;斗杓西指，天下皆秋;斗杓北指，天下皆冬。”北斗星的杓（斗柄）在不同季节指示不同的方向，原理是什么呢？我们知道天空中的星辰无论远近，都可以投影在以观测者为球心，目力所及处为半径的天穹上，即“天球”上。由于大部分的恒星在天球上位置相对稳定，人们就形象的把这些恒星编成了星座。受地球自转影响，天球上的星座每日绕天北极（北极星）逆时针旋转一周，大熊座的勺状北斗七星也会有同样的运动。
太阳一年中在天球上沿黄道逆时针移动一周，并定时与黄道上的十二星座位置重合，所以西方国家很早用十二星座来表示季节变化，我国古代则用二十四节气来表示季节变化。由于人们多在黄昏后（多为晚9点）观察星空，春季（以春分为例）太阳处于双鱼座附近，当太阳落下地平线时，黄昏的星空北斗星斗柄恰好指东;夏季（以夏至为例）太阳处于双子座附近，黄昏时北斗星斗柄指南;秋季黄昏时北斗星斗柄指西;冬季黄昏时北斗星斗柄指北。其实，如果你有耐心彻夜观察，可以看到北斗星柄绕北极星以每小时15°逆时针旋转，如果白天也能看到星星的话，一天内，理论上你可以观测到四季的星空变化。
2. 日升日落，暑去寒来
在高中地理必修1“地球运动”知识的学习中，太阳周日视运动是老师们难讲解，学生难理解的部分，而在地理选修1“天文学基础”中介绍了天球的相关知识，这部分就很容易学习了。一年中，太阳在天球上沿黄道运动，每天所处的位置不同。由于地球自转，太阳在天球上每天会沿所在赤纬绕天轴顺时针旋转一圈， 就有了一年中太阳在天球上的视运动轨迹（如图1）。如果我们将所在地区的地平圈画出来，就可以看到太阳相对于地平圈的周日视运动图了，地平圈的位置不同，看上去太阳的周日视运动图也会随之变化。利用太阳周日视运动图，可以判断地理方位，当地纬度，太阳在不同时刻的方位和日影朝向，以及每天的昼长状况，正午太阳高度角的大小等等。由于一年中太阳在黄道上所处位置的不同，导致夏季正午太阳高度角大，昼长时间长，光热充足，冬季则恰好相反，这也就是地球上四季更替，寒暑变化的原因了。
3. 晷仪刻漏，日影定时
日晷仪是我国古代用来计时的仪器，是古人智慧的结晶。设置日晷时，晷针指向北极星（天北极）和天南极的方向，晷盘与天赤道平行，晷面南北两面均刻有指示時辰的文字和图案（图2）。一年中，夏半年，太阳照射在晷盘的北侧，晷针的影子与太阳方位相反投射在晷面上，每2小时移动30°，即移过晷面上的一个时辰，且晷影扫过的范围大于180°。冬半年，太阳照射在晷盘南侧，晷针的影子在南侧晷面上指示时辰，且晷影扫过的范围小于180°。日晷仪巧妙地利用了太阳视运动的原理，创造了自然界的钟表，但是在阴天和晚上却无法工作，于是古人又发明了刻漏、沙漏、水运浑天仪等计时工具。
二、 用地理实践巩固所学知识
观星看月，守望晨曦和落日是件浪漫的事情，也是天文学习必不可少的部分，所学的天文学原理只有在生活的实践中加以落实，才会更加真实有趣。下面是与太阳视运动相关的两个地理实践活动，简单易操作，推荐给大家。
1.跟远方的朋友相约看日落
时间：2018年2月21日 19：30
地点：云南曲靖陆良、云南昆明呈贡、云南大理洱源
活动目的：约定时间共同观察日落，并用视频记录，讨论分析影响日落早晚的因素。
结论：在纬度接近的地方，天气晴朗时，日落的早晚与当地的经度有关，偏东的地方早迎来日落（见图3，曲靖比昆明更早迎来日落）。但观测中发现大理的太阳比昆明的更早落下，这是为什么呢？原来大理洱海坝子西侧是巍峨的云岭苍山，受地形阻挡，大理的日落要早于昆明。因此，本次活动可以得出结论：日落时间与经度和地形有关。
思考：如果观测的地方处于不同的纬度呢？如果观测地选在海边呢？日出的早晚与日落的情况是否相似呢？那么和远方的朋友开个视频吧，一起观测并把它记录下来。
2. 观测冬夏日影的变化
时间：2018年1月28日和5月20日 地点：云南昆明呈贡大学城
实验器材：罗盘、水瓶、粉笔、白色泡沫保护的摄像设备（防止太阳曝晒），如（图4）。
活动目的：通过观测冬夏半年中两天的日影变化，来对太阳周日视运动的规律进行验证。
结论：冬夏太阳方位和日影长短变化规律的总结记录。
三、感受传统文化中的天文常识
中国高考评价体系的一个重要原则是体现民族性，引导学生培育和践行社会主义核心价值观，弘扬中华优秀传统文化，树立正确的历史观、民族观、国家观和文化观，切实增强文化自信。[4]我国历史悠久绵长，文化博大精深，在天文学方面的研究也是中华璀璨文化的重要组成部分。2016年11月30日，我国申报的“二十四节气”被正式列入联合国教科文组织人类非物质文化遗产名录，这对传承和发扬我国传统文化具有重大意义。二十四节气产生于黄河流域，是古代中国人通过观察太阳周年运动，总结一年中时令、气候、物候等方面的变化规律所形成的知识体系。它深刻影响着人们的农业生产、风俗习惯、传统节日和祭祀等活动。利用天文学基础中太阳在天球上的周年视运动规律来理解二十四节气的相关常识，既有利于天文学知识的巩固，又有利于对我国传统文化的了解和传承。 1.二十四节气的原理与测定
我国古代将地球绕日公转的规律与地球上的气候变化、动植物生长等自然现象变化规律相结合，将一年分为24个等份，并给每一个等份取了个专有名称，合称为二十四节气。[2]其原理是将地球绕太阳公转的黄道划分为24等份，每一份对应一个节气。如果以春分点作为0°起点，地球每运行15°，日期大约经过15天，对应一个节气。我国古代利用圭表测日影的方法测定节气，即用一根直立的、固定长度的竹竿立在地上，将每天正午竹竿的投影记录在地面正对的一条土埂上，利用竿影的长短标识二十四节气。
2.二十四节气与农事活动
“因地制宜，不违农时”是农业生产的基本原则。二十四节气与农业生产关系密切，一些节气的名称就由农事活动而来。例如，“谷雨”是说降雨增多对谷类作物有利;“小满”是指麦类等夏熟作物开始灌浆，籽粒逐渐饱满但尚未成熟;“芒种”代表麦类等有芒作物已经成熟。华北地区的农谚“麦到芒种谷到秋，寒露才把豆子收”，既说明了当地主要的农作物冬小麦、谷子和豆类的生长周期与节气的关系，也反映了华北地区两年三熟的耕作制度。
3.二十四节气与节庆民俗
二十四节气与中国人的节庆、民俗也密不可分。立春打春迎春、清明祭祀踏青、立秋吃瓜秋游、大寒咏雪赏梅都是极富传统文化色彩的民俗活动。二十四节气中的立春，俗称“打春”，是二十四节气中的第一个节气。古籍《群芳谱》中记载：“立，始建也。春气始而建立。”“寒随一夜去，春逐五更来”，这一天，太阳到达黄经315°，太阳直射点北移，白天逐渐增长，气温趋于上升。立春之后，万物复苏生机勃勃，一年四季又开始新的轮回了。立春时迎春，是我國一项很有仪式感的风俗。唐代元稹《生春》一诗中“鞭牛县门外，争土盖春蚕”，就是对打春牛民俗的生动描绘。咬春是指立春日的饮食忌吃荤，而讲究吃“春卷”和用五种辛辣菜拼成的“五辛盘”，以表达对来年五谷丰登、人畜兴旺的期盼。
通过以上对生活中与天文学常识有关的现象和事物的了解，你是否觉得太阳这个天体的运动规律，没有想象的那么复杂。其实日、月、星辰的产生、发展、消亡都有着共性的规律，而且相互间又有着紧密的联系。培养对天文学的兴趣，肯动脑思考遇到的问题，多钻研相关的书籍，并养成动手实践的好习惯，是学好这门学科的关键。
参考文献
[1]人民教育出版社 课程教材研究所 .地理 选修1 宇宙与地球.天体与星空，，北京：人民教育出版社，2015（2—14）
[2]文熙. 图解二十四节气知识 .二十四节气与季节，北京：中国华侨出版社（33—65）
[3]中华人民共和国教育部.普通高中地理课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2020（16，34—35）
[4]教育部考试中心.中国高考评价体系（2019年版）[M].北京：人民教育出版社，2020（5）
[5]本文图1和图2摘自人民教育出版社 课程教材研究所 .地理 选修1 宇宙与地球.天体与星空;图3和图4为作者自己拍摄.