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春分日组织学生开展测定学校地理纬度的活动后,有学生提出:测定地理纬度方法有两个:一是测定北极星与地平面的仰角,但只适用北半球;二是通过测定某天的正午太阳高度和用天文年历查找(二分二至日不用查找)当天的太阳直射点的纬度,然后用正午太阳高度的计算公式:H=90o-|φ-δ|(H为正午太阳高度,φ为当地地理纬度,永远取正值;δ为当天的太阳直射点的纬度)求算出当地的地理纬度。那么,假如没有天文年历的情况下,是否有在任何地点任何日期都能测定当地地理纬度的方法? 借此时机,我组织他们查找资料,认真思考,积极讨论,并适时给以引导﹑提示﹑帮助和鼓励,但不直接给出答案。最后,经过努力和坚持,学生们成功地找到答案(见下面部分)。
读右图可知,太阳光线是平行光线,纬线是平行线,且太阳光线与晨昏线垂直,纬线指示东西方向,由此可推出:∠α=∠δ,即日出或日落时分的太阳方位角等于当天的太阳直射点的纬度。因此,在日出或日落时分用罗盘测出太阳的方位角即为当天的太阳直射点的纬度(设为∠δ):①太阳方位角为东(西)偏北αo,∠δ=北纬αo ②太阳方位角为东(西)偏南αo,∠δ=南纬αo。
测定出当天的太阳直射点的纬度后,在接近中午时分,用一根标杆在平坦的水平面垂直竖立(见下图),当标杆的日影指向正南或正北时,当地与太阳直射点位于同一条经线上,地方时为12时。此时,一方面用直尺测量杆影长度(设为a)和标杆长度(设为b),另一方面记下此刻的当地时间(设为T,单位为小时)。最后用以下公式计算出当地的经纬度位置。
①当地的经度=(12- T)×15o∕小时(正数为东经,负数为西经)
②当地的纬度=90o-arctan b/a±αo(北纬αo用“+”南纬αo用“-”)
可见,探究活动是教师抓住学生有了创新性想法和积极探究的动机,及时组织安排,适时引导提示,并密切关注探究过程的基础上开展的。由于此类活动难度大,问题多,容易放弃,但却是学生的创新精神﹑坚强毅力和兴趣爱好培养的最好机会,需要老师不断的鼓励和帮助,即使最后结果不理想,但能坚持到底,学生得到的锻炼和发展还是很大的。这正如美国心理学家和教育家杰罗姆·布鲁纳所说:“知识的获得是一个主动的过程。学习者不应是信息的被动接受者,而应该是知识获得的主动参与者”。
总而言之,地理作为一门实践性强的学科,为了让学生能有效地从地理教学中获得丰富的地理知识,促进学生对地理概念和规律的深刻理解,必须给广大同学提供更多更充分的动手实践机会或平台。而借助于这种“动手”,不仅可以培养学生的动手能力,更重要的是学生在这个过程中所获得的感悟、所形成的探究能力、所养成的科学研究习惯以及热爱科学、尊重科学的精神更是弥足珍贵。同时,这在客观上也将成为学生创新精神和实践能力形成和发展的原动力。
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