地球科學「天體運行(周日運動、周年運動、不同季節太陽運行軌跡)」課程學習活動設計


課程單元:恆星運行的規律性 I (周日運動)

以下是簡要文字說明,最下方有影音說明。

自然領綱:

  • EFb-Vc-1 由地球觀察恆星的視運動可以分成周日運動與周年運動。

領綱說明:

  • 1-1 以原理說明為主,可包含天球的概念,但不涉及天球坐標。
  • 1-2 周日運動可說明不同緯度地區觀察的差別。
  • 1-3 周年運動應以定性的概念說明為主。

學習活動準備:

  • 星象模擬軟體(建議使用網頁版星象模擬:https://stellarium-web.org/)。
  • 學生準備手機或平板,課本及筆記本。
  • 學生分組,約每4人一組。
  • 教師準備電腦及投影設備,並提供可上網環境給學生。

學習活動所需時間:2小時。

學習活動流程:

  1. 學習活動目標與背景說明。
  2. 請同學使用手機或平板上網,可以直接輸入https://stellarium-web.org/網址以進入網頁版星象模擬軟體,或以「stellarium web」關鍵字搜尋。
  3. 說明星象軟體操作及設定:關掉大氣散射效果(Atmosphere)、開啟地平座標(Azimuthal Grid)、時間快轉操作方式。
  4. 說明學生分組任務一:觀察星星位置在一天之內隨時間的變化,提出星星位置變化的規律性。
    1. 將觀察結果寫在筆記本上,限時5分鐘,每一項不同的觀察結果加1分。
    2. 限定觀察結果是從星象模擬軟體看得出來的現象,且是在一天之內的變化。
    3. 建議學生將視野面向北方,並協助學生調整畫面比例。
    4. 計分並統整各組觀察結果。
  5. 說明周日運動的現象。
  6. 說明學生個人任務二:將剛剛面向北方所觀察到星星運行的規律性(運行軌跡)畫在筆記本上。說明繪圖內容及步驟:
    1. 繪製地面並標示方位;
    2. 繪製地平座標的仰角(20°);
    3. 繪製北極星位置;
    4. 任意繪製3顆星星及其運行軌跡(示意)。
  7. 說明學生分組任務三:觀察星星運行的立體軌跡。教師以肢體動作表演3種星星運行可能的軌跡:
    1. 正東方地平線升起的星星,繞向子午線偏北的方向,最後落至正西方地平線;
    2. 正東方地平線升起的星星,繞向子午線天頂的方向,最後落至正西方地平線;
    3. 正東方地平線升起的星星,繞向子午線偏南的方向,最後落至正西方地平線。
    4. 請同學操作星象模擬軟體,並藉以說明星星可能的運行軌跡。
    5. 教師可於任務進行數分鐘後提示:同學可觀察面向東方時的星星運行軌跡。
  8. 說明學生個人任務四:繪製面向東方時所看見的星星運行軌跡。
  9. 說明學生個人任務五:將星星運行軌跡繪製成立體運行軌跡。教師提示繪製方法。
  10. 教師說明恆星運行的立體軌跡,以及恆星運行軌跡與北極星的關係。
  11. 說明學生個人任務六:觀察不同緯度星星運行軌跡的不同。教師說明操作方式:
    1. 學生兩人一組,每一組其中一人畫面維持在臺灣地區,另一人將地點切換至北半球高緯度地區(以莫斯科為例)。
    2. 請同學觀察不同緯度在面向北方和面向東方時,星星運行軌跡的差異;
    3. 請同學將北半球高緯度地區面向北方和面向東方的星星運行軌跡畫下來;
    4. 畫出北半球高緯度地區星星運行的立體軌跡。
    5. 教師協助同學調整畫面比例及觀察不同緯度的差異。
  12. 說明不同緯度星星運行軌跡的差異。
  13. 利用課本說明天球的概念。
  14. 利用天球的概念說明不同緯度觀察到星星運行軌跡不同的原理。


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