虚拟星象仪软件在地理教学中的应用.docx

虚拟星象仪软件在地理教学中的应用 朱利青 石慧摘要：本文通过介绍虚拟星象仪软件——Stellarium，并对其进行地理教学辅助设计，为广大的地理教师提供更好的地理教学辅助工具，让地理课堂更加高效和富有趣味性关键词：虚拟星象仪；地理教学；应用；研究一、Stellarium概况1.Stellarium 简介与安装Stellarium 是一款免费的虚拟星象仪软件，它使用openGL技术对星空进行实时渲染软件可以根据观测者所处的时间和地点，真实地表现通过肉眼、双筒望远镜和小型天文望远镜看到的天空它不仅可以用作学习夜空知识的教具，还可以作为天文爱好者星空观测的辅助工具，并且由于其高质量的画面，一些天象馆将Stellarium 用于实际的天象放映中，由此可见它在星空观测活动中的地位Stellarium对计算机操作系统要求不高，Linux/Unix、Windows95/98/2000/NT/XP/7000、Mac OS X10.3等都可以支持OpenGL的3D显示卡，要显示流畅动画，建议使用Voodoo3或TNT2以上显卡从Stellarium的官方网站http：//www.stellarium.org/或其它网站下载好之后，双击下载的exe文件安装包，按照程序的提示逐步进行。

安装程序会在“开始”菜单的“程序”中生成 Stellarium 程序目录，选择 Stellarium 项即可运行，也可以创建桌面快捷方式，双击快捷方式图标就可以将其打开2.Stellarium的基本设置Stellarium涉及到较多的相关设置，下面主要介绍在辅助地理教学中需要涉及的几个基本设置，有些基本设置可以通过多种方式达成，文章主要介绍最为简易的一种1）语言设置Stellarium支持多语言，安装成功后首次运行，一般默认为英语如果想更改语言可通过如下操作完成单击主界面左侧主工具条第五个按钮■，或者打开主界面后直接按快捷键F2弹出“设置窗口（Configuration window）”，设置窗口上方有5个标签用来进行不同设置，语言设置在主设定画面标签里，单击“主设定画面”窗口中 “程序界面语言”下拉按钮，选择想更改的语言，如选择“中文、汉语、漢語（China）”2）观测点设置抬头所见的星空与观测者所处的位置紧密相关，打开主界面后看到的是默认地点巴黎的星空，若想以其它位置为观测点，则需重新设置这个设置主要通过“地点设置窗口”进行设置单击左侧主工具条第一个按钮■，或者打开主界面后直接按快捷键F6弹出“所在地点窗口（Location window）”，在该窗口中，如果只想设置大致位置，则只需在左上角地图上点击所要选择的位置。

这种方式非常便捷，但不是很精确如果要设置准确地点，则需要在左下角的“目前位置资讯”中把该地点的经纬度以及海拔高度输入进去，还包括地点/城市名称、国家/地区名称以及所在行星3）日期与时间设置星空的观测不仅与观测地点有关，也与观测时间紧密相关日期与时间的设置主要通过“日期/时间窗口”进行设置单击左侧主工具条第二个按钮■，或者打开主界面后直接按快捷键F6弹出“日期/时间窗口（date/time window）”，然后设置成预想的时间二、Stellarium辅助地理教学1.Stellarium在高中地理教学中的应用范围分析Stellarium在天文观测中有着重要作用天文知识不仅是高中地理必修Ⅰ重要的入门基础知识，也是地理选修1《宇宙与地球》的主体知识，在整个高中地理教学中有着重要地位从地理课标内容可以看出，地理与宇宙部分的地理内容涉及大量宇宙事物的观察与辨认，主要包括认识地球的宇宙环境、观测天象、观察天体、辨认星座四大类，课标中建议用天球坐标系、星图、天文望远镜来进行教学总体来说，这些工具的准备不仅耗费时间、人力、财力，而且时空灵活性差，在实际地理教学中应用起来比较困难而在Stellarium这款虚拟星象仪软件中，可以尽情遨游宇宙空间，充分认识地球在太阳系中的位置关系；可以通过控制时间流动，模拟天体的运动过程，如月相变化、八大行星绕日公转；可以搜索任何一个天体或天体系统，从不同的角度和距离进行观察和辨认，如土星、月球、猎户座等；可以通过定时定位，再现过去的天文现象，如壮观的流星雨等。

通过分析高中地理课程标准可以看出，这款软件的应用将给高中地理教学带来极大方便2. Stellarium辅助地理教学（1）缩放旋转天幕，遨游浩渺宇宙Stellarium 可以让用户自由地浏览星空并缩放视野在下表中列出了将星空天幕向上、下、左、右移动，将之放大、缩小以及将所选天体置于屏幕中央、选择天体的方法通过简单的缩放旋转操作，可以清楚看到地球在宇宙空间中所处的位置，以及其它任何想了解的天体位置同时，还可以进行不同远近距离的观察2）让时间流动，模拟天体运动启动Stellarium 软件，运行时间为软件的默认时间但在对Stellarium进行时间加快或减慢的操作后，软件的时间将不再与默认的时间相同，连时间的流逝速度都不一样通过时间加快或减慢的图标让时间的流速加快或减慢，可以看到未来和追溯过去在加快时间流逝的过程中，可以在很短的时间内看到昼夜更替、月相变化以及日食、月食、八大行星绕日旋转等现象在减慢时间流速的过程中，即让时间倒流，可以看到曾经发生的日食或月食的回放在使用加速时间流逝或者减慢时间速度的按钮时要注意：点击一下对应秒的变化；点击两下对应分的变化；点击三下对应时的变化；点击四下对应日的变化；点击五下对应月的变化；点击六下对应年的变化。

3）一键搜索，尽享美丽星空利用Stellarium的搜索功能，能方便地查看需要观察的天体，如恒星、行星、卫星、星云、星座等并且可以将地点设置为当地，在软件中所看到的星空即当地真实星空，有利于辨认星座和重要的恒星、行星，帮助学生实践训练和提高学习兴趣具体操作为：单击主界面左侧主工具条第四个按钮■，或者打开主界面后直接按快捷键F3弹出“搜索窗口（search window）”，如图1 然后在输入框中输入需要查找的天体名称或代码，点击■或按回车键，Stellarium将立即在星空中指出该天体的位置，接着通过缩放等操作可以进一步了解所查找的天体4）定时定位，走近遥远天象Stellarium便捷的更改观测点和观测时间的功能，能让我们的视角位于地球上任何一个地方，能让视线在时间上无限延伸，在空间上大幅拓展通过更改时间和调整观测地点，可以看到南北极附近的极光，还可以尽情欣赏平时只能听别人报导的流星雨三、经典案例1.观赏炫目的蟹状星云和土星蟹状星云和土星一直是必修Ⅰ地理课本第一节中很醒目的两幅图片，是学习高中地理入门时最先接触的感性材料，教师可用极尽优美的文字向学生描述这些美丽天体，但是学生可能更倾向于对着这两幅美丽图片进行遥远的宇宙遐思。

如果在讲授这些天体时，运用Stellarium进行实时演示，让学生置身于一个模拟的真实宇宙环境来欣赏这些动态天体，将会对学生初识地理的心灵产生强烈冲击在Stellarium中实现观赏上述天体的具体操作为：单击主界面左侧主工具条第四个按钮■，或者打开主界面后直接按快捷键F3弹出“搜索窗口（search window）”，输入“M1”或“NGC 1952”（蟹状星云代码），然后将界面放大，就可以看到光彩夺目的蟹状星云（如图2）要观赏土星，直接输入“土星”，然后放大（如图3），利用鼠标的移动和通过更改观测时间和地点，可以从不同角度观看土星的美丽光环Stellarium界面可以任意进行缩放操作，缩放到一定大小，还可以看到蟹状星云和土星在天体中的相对位置关系2.辨认大名鼎鼎的北极星北极星属于小熊星座的一部分，位于小熊尾巴的尖端处，距地球约400光年，质量约为太阳的4倍，是夜空能看到的亮度和位置较稳定的恒星由于北极星靠近北天极，现在的角度差还不到1度，几乎是正北方位，千百年来地球上的人们靠它的星光来指引方向方法一：利用与其它星座的位置关系——北极星与北斗七星具体操作：F3——“大熊座”——北斗七星。

北斗七星属大熊星座的一部分，它与北极星总是保持着一定的位置关系并不停地旋转当找到北斗星后，沿着勺边A、B两星的连线，向勺口方向延伸，在约为A、B两星间隔的5倍处，有一颗较明亮的星，就是北极星方法二：综合运用地理知识直接寻找——亮度大，在北方天空，仰角约等于当地的地理纬度（仰极高度=天顶赤纬=当地的纬度）值得注意的是，将软件中的观测点改成当地的地理坐标，在软件中看到的就是实际看到的情形通过Stellarium辅助地理教学，不仅可以让抽象的地理天文知识变得形象生动，更能激发学生对天文知识的兴趣，甚至是对地理的兴趣用好Stellarium可以让地理教师在教授相关内容时起到事半功倍的效果，同时提高自身现代信息技术教学水平这款软件对地理教学的辅助不仅限于此，更广泛的应用领域还有待于广大有志之士进一步开发设计▲参考文献：[1] Matthew Gates著，刘春滨编译. Stellarium 0.9 用户使用手册[M].2007，9.[2] 中华人民共和国教育部制订.普通高中地理课程标准[M].北京：人民教育出版社，2009，8.[3] 张雪松，张继峰等.基于Google Earth 的地理多媒体教学平台的设计和实现[J].中国教育信息化，2009，（08）：79-82.[4] 林培英，朱剑刚.计算机辅助地理教学[M].济南：山东教育出版社，2001. -全文完-。