前言︰中國古代天文文物與小學常識科教學活動

亞太科學教育論壇, 第二期, 第二冊, 前言(二零零一年十二月)
葉賜權
中國古代天文文物與小學常識科教學活動

北方與正午

有關科目小學常識科

年級小學一年級∕小學六年級(此活動舉隅中較淺易的部分可以作為一年級授課之用，但若希望引入季節的概念，則適宜與下一活動舉隅一併在六年級教授。)

學習單元星星、月亮、太陽∕天文現象

學習綱目太陽∕地球的運動

活動名稱北方與正午

預算節數一節至二節，並需要跨越正午的時間(查看每日的正午時間可參考天文台網頁 http://www.weather.gov.hk/gts/astron2002/sunrise_main_c.htm , 日出與日落時間之中間便約是正午，約在十二時半至一時之間出現)

目標學生應能

明白東、南、西和北的方向

知道日影會隨著時間變化

認識中國古代利用日影找尋方向的方法

概念

若學生沒有左、右和前、後的概念，便需要加入適當的活動介紹有關概念。

太陽每天從東方升起，在西方落下，是認識方向的第一步。

若東方在左邊，西方在右邊，則前面便是南，後面是北。(要注意由於雀局的南北方向是與此相反的，會有一些學生受到影響而將南北方向互換，老師可能需要加以改正。)

太陽升起和落下的方向在大部分時間均並非正東和正西，利用日影位置的變化加上一個圓圈可以更準確地找到正確的東、南、西和北方向。中國古代便是以此來尋找準確的方向。

*中國古代除了用東南西北來表示方向外，並使用十二地支，即子丑寅卯等來表示方向，子為北、卯為東、午為南、酉為西。正午即正南，相當於太陽位於正南位置的時間。

活動前準備

此節課需要在戶外並且天色晴朗時在中午前至後進行。

找一枝可以在正午時有太陽照到的旗桿(或找一個可以豎立一枝直桿的地方並令直桿垂直地面)。

一根長繩。

一枝粉筆。

活動過程

約在正午十二時前，觀看旗桿頂端的影子。著學生以旗桿為中心(A)，用繩子及粉筆畫一個直徑稍短於旗桿影子的大圓圈。

著學生觀看在陽光下旗桿影子長度與方向的變化，當旗桿的頂端與粉筆所畫的大圓圈相交時，用粉筆記下相交的位置(B)，並記下當時的時間。

著學生繼續觀察旗桿影子的變化，並用粉筆記下每五分鐘旗桿頂端的位置。

繼續觀察，直至影子離開大圓圈為止。同樣地記下相交的位置(C)和時間。(整個過程可能需要個多小時。)

用繩子和粉筆將位置(B)和位置(C)之間畫上一條直線(D)。說明直線(D)為東西向，位置(C)的方向為東，位置(B)的方向為西。

利用繩子將直線(D)分成兩半，在線的中央畫上位置(E)。

將中心(A)和位置(E)用直線連接在一起，向學生說明這條線便是子午線，即連接南北的線；當站在位置(E)時，若左邊為東，右邊為西，則前面為南，後面為北。

*說明子午線名稱的由來。(中國古代以子為北方，午為南方。)

著學生說出大約是甚麼時間旗桿的影子會越過子午線？並且能否分辨出這個位置(F)？

說明這就是中國古代量度南北方向的辦法，及認識子午線的位置對擺放日圭很重要。

活動評估著學生利用其他物品代替旗桿，並討論有甚麼優點和缺點。

備註

當所使用的桿子(或物體)的高度越高，桿子頂端的影子便越模糊。中國元代的郭守敬設計了一個「景符」(即針孔投影儀)來解決這個問題。

當天氣陰晴不定時，可能令某些點未能記錄下來，以致浪費了一天的時間。郭守敬設計了「正方案」(即畫上二十個大小不同的圓圈的正方形板)來解決這個問題。

*與高年級的學生可以加上討論為甚麼「正午」(即影子越過子午線的時間)時並不是中午十二時。說明為甚麼要設立時區。

有關科目	小學常識科
年級	小學一年級∕小學六年級(此活動舉隅中較淺易的部分可以作為一年級授課之用，但若希望引入季節的概念，則適宜與下一活動舉隅一併在六年級教授。)
學習單元	星星、月亮、太陽∕天文現象
學習綱目	太陽∕地球的運動
活動名稱	北方與正午
預算節數	一節至二節，並需要跨越正午的時間(查看每日的正午時間可參考天文台網頁 http://www.weather.gov.hk/gts/astron2002/sunrise_main_c.htm , 日出與日落時間之中間便約是正午，約在十二時半至一時之間出現)
目標	學生應能明白東、南、西和北的方向知道日影會隨著時間變化認識中國古代利用日影找尋方向的方法
概念	若學生沒有左、右和前、後的概念，便需要加入適當的活動介紹有關概念。太陽每天從東方升起，在西方落下，是認識方向的第一步。若東方在左邊，西方在右邊，則前面便是南，後面是北。(要注意由於雀局的南北方向是與此相反的，會有一些學生受到影響而將南北方向互換，老師可能需要加以改正。) 太陽升起和落下的方向在大部分時間均並非正東和正西，利用日影位置的變化加上一個圓圈可以更準確地找到正確的東、南、西和北方向。中國古代便是以此來尋找準確的方向。 *中國古代除了用東南西北來表示方向外，並使用十二地支，即子丑寅卯等來表示方向，子為北、卯為東、午為南、酉為西。正午即正南，相當於太陽位於正南位置的時間。
活動前準備	此節課需要在戶外並且天色晴朗時在中午前至後進行。找一枝可以在正午時有太陽照到的旗桿(或找一個可以豎立一枝直桿的地方並令直桿垂直地面)。一根長繩。一枝粉筆。
活動過程	約在正午十二時前，觀看旗桿頂端的影子。著學生以旗桿為中心(A)，用繩子及粉筆畫一個直徑稍短於旗桿影子的大圓圈。著學生觀看在陽光下旗桿影子長度與方向的變化，當旗桿的頂端與粉筆所畫的大圓圈相交時，用粉筆記下相交的位置(B)，並記下當時的時間。著學生繼續觀察旗桿影子的變化，並用粉筆記下每五分鐘旗桿頂端的位置。繼續觀察，直至影子離開大圓圈為止。同樣地記下相交的位置(C)和時間。(整個過程可能需要個多小時。) 用繩子和粉筆將位置(B)和位置(C)之間畫上一條直線(D)。說明直線(D)為東西向，位置(C)的方向為東，位置(B)的方向為西。利用繩子將直線(D)分成兩半，在線的中央畫上位置(E)。將中心(A)和位置(E)用直線連接在一起，向學生說明這條線便是子午線，即連接南北的線；當站在位置(E)時，若左邊為東，右邊為西，則前面為南，後面為北。 *說明子午線名稱的由來。(中國古代以子為北方，午為南方。) 著學生說出大約是甚麼時間旗桿的影子會越過子午線？並且能否分辨出這個位置(F)？說明這就是中國古代量度南北方向的辦法，及認識子午線的位置對擺放日圭很重要。
活動評估	著學生利用其他物品代替旗桿，並討論有甚麼優點和缺點。
備註	當所使用的桿子(或物體)的高度越高，桿子頂端的影子便越模糊。中國元代的郭守敬設計了一個「景符」(即針孔投影儀)來解決這個問題。當天氣陰晴不定時，可能令某些點未能記錄下來，以致浪費了一天的時間。郭守敬設計了「正方案」(即畫上二十個大小不同的圓圈的正方形板)來解決這個問題。 *與高年級的學生可以加上討論為甚麼「正午」(即影子越過子午線的時間)時並不是中午十二時。說明為甚麼要設立時區。