论文部分内容阅读
日晷是古人发明的测时的工具，拥有悠久的历史。我国是世界上较早运用日晷测时的文明古国之一。南宋人曾敏行在《独醒杂志》卷二中记载了当时学者曾南钟设计日晷一事。从记述看，曾南钟设计的日晷是中国最早的赤道式日晷。考古发现，早在西汉之前，日晷就被用于测定时间了。日晷毫无疑议地成为中国古老文明的象征之一。
时到今日，科学进步，技术繁荣，机械钟、石英钟、电子表、原子种等各种高精度高灵敏度计时仪器给人们的生产生活带来了方便。但日晷不仅没有消失，还在国内外诸多地方被保存或新建，不仅延续着其观测时间和节气的功能，还被作为一种文化景观发挥着更多的功能。
2018年，我校日晷园落成为我校推动素质教育，提高学生核心素养提供了阵地。利用日晷的独特价值，充分开发日晷（园）教育功能成为我校的重要课题。笔者不揣冒昧，做此拙文以求抛砖引玉之效。
一、育人功能
“日晷” 又称“日规”，本义指太阳的影子，后泛指利用太阳投射的影子来测定时刻的装置。如前文所述，这种计时方法古巴比伦在6000年前就开始使用，我国在3000年前的周朝开始使用。我国是最早发明使用日晷的国家之一。
古代的日晷通常由铜制的指针和石制的圆盘组成。铜制的指针叫做“晷针”，垂直地穿过圆盘中心，起着圭表中立竿的作用。因此，晷针又叫“表”，石制的圆盘叫做“晷面”；晷的两面都有刻度，分子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥十二时辰；它不仅能显示一天之内的时刻，还能显示节气和月份。日晷将我国的“干支”计时和 “二十四节气”有机地进行统一，充分展示我国古人的智慧，有利于抵制民族虚无主义，培养民族自信心和自豪感。
其次，日晷利用四季更迭和太阳东升西落原理，日影渐次东移的周期性变化进行测时的。晷面上日影徐徐变化永不停息，形象地表现了时间一往直前，不断流逝的特征。晷面日影的变化时刻告诫人们“时不我待”，有利于培养学生珍惜时间，遵守时间的“惜惜守诺”的信用精神，有利于引导学生将有限的时间投入到无限的学习和为民族伟大复兴而奋斗的历史史命之中。
二、科学教育功能
日晷是一种测时仪器，其科学教育的功能在于要测时准确，要保证测时的精准必须保证设计和安装的科学严谨。
设计的难点在于晷面线图，晷面线图的设计方法有两种：其一是借助天球座标和球面三角有关理论，专业性强，难度大，往往为天文工作者所采用；其二是借助画法几何和解析几何的有关原理，通过三角函数的计算加以推演，中等文化以上程度者可以掌握。不管是哪一种法，晷面线图的设计都蕴含着丰富的数学知识，设计者要通过严密的推理、精准的计算才能保证晷面线图精确美观。
正确的晷面线图是日晷精准测时的必要条件，而非充分条件。正确地安装日晷是日晷精准测时的重要保证。赤道式日晷、地平式日晷、子午式日晷、卯酉式日晷等不同种类的日晷安装的具要求不同，但也有其共性要求。这个共性要求就是测定南北线（即子午线）和当地地理纬度，确保晷针、晷面之间的角度关系。安装地子午线、地理纬度及晷针和晷面角度关系是有格数量关系，把握不当日晷就难以测时。
其三，日晷科学教育的功能还在于时间的概念及转换。一般而言，日晷都会给出一个公式：
标准时=日晷时 修正值
此处：修正值=-（时差 经度时差）
这个公式包含多个概念，如真太阳时、平太阳时、真平时差、经度时差等。这里的每一个概念都蕴含丰富的科学知识，体现着日晷的科学教育功能。
三、美育功能
日晷由晷针、晷体和晷台三部份组成。晷针是日晷结构中的重要零件，在以针端影位读取时间和节气的日晷中，要计算好晷针的长度，确保晷针针端影位能够在晷面线图内，能够读取节气。在以晷针影位读取时间的日晷，则要注意晷针的粗细，晷针太粗，影位太宽或晷针太细，影位不清都难以读取时值。因此，晷针的粗细长短要与晷体的大小相适应，结构上才有匀称之美。
如果在晷体、晷台上辅之以祥云、幸福节等传统文化要素，日晷便更具观赏性，拥有艺术之美。当然，日晷首要任务是测时，要充分考虑观测者的需要，故此，日晷的高度、大小要考虑人的平均身高，过高和过矮都不可取，日晷的设计制作中都体现以人为本的人性美。
部分日晷具有文化景观的功能，要与周边建筑、园林等环境要素融为一体，形成日晷与环境共生的和谐之美（见图1 陕西蒲城 “日晷”全景）。子午式日晷、卯酉式日晷可以与建筑物立面相结合，成为建筑文化的一部分，为建筑增添不少意趣。平面日晷、斜面日晷、曲面日晷等各式日晷一改日晷刻板单一的形式，为日晷家庭增添多样之美。
我校日晷园以人体投影太阳钟（又称“人晷”）、组合式日晷（含轴针地平式日晷、轴针赤道环式日晷）、卯酉式日晷、轴针极向平面日晷为中轴线，东西两侧对称分着子午式日晷、八卦日晷（垂直地平式日晷），经典赤道式日晷和校正后直接读取标准时的赤道环式日晷等共九种日晷组成，如图2所示。日晷园座落于宗惠广场东部，明理楼南侧，田径运动侧北侧，中心花坛西侧，与周围红墙黛瓦、绿树红花、蓝天白云形成和谐之美。
四、实践教学功能
马克思主义认为人类的生产活动是最基本的实践活动。毛泽东同志在《实践论》一文中指出“无论从认识的源泉，认识的发展动力，还是检验认识正确与否的标准来看，都离不开人的实践活动。”正是实践，认识，再实践，再认识推动着计时仪器圭表、日晷、滴漏到机械钟、石英钟、原子钟不断变革。日晷的保存、复制与创新极具实践意义，既是对古代文明的继承与发扬，也是对现代人们创新意识与创新精神的激发与培养。
日晷具有实践教学功能，契合培养学生地理实践力的时代需求。地理实践力素养指通过实践活动形成的意志品质和能力，强调地理课程落实在“考察、調查、模拟实验”等实践活动中，让学生在“真实情境中观察、感悟、理解地理环境及其与人类活动的关系，增强社会责任感。”
日晷的实践教学功能首先体现在观测上，通过观测日影的变化来测定时间，通过观测日影的变化来理解太阳周日视运动变化，通过观测日影与节气线来了解探究太阳周年运动变化规律。这种持之以恒的观测探究在培养学生意志品质的同时，也锻炼学生观察能力、数据收集与处理能力和团队协作能力。
日晷的实践教学功能还表现在制作上。结合教学实际，利用简易材料，组织学生进行日晷的设计制作既是对现有日晷的一种验证，也可以培养学生质疑思辩能力。小组合作动手制作不同形式的日晷可以充分让学生开动脑筋，相互启发，相互借鉴，又可以让学生在合作中体现成功的快乐和助人人助的意趣。
2014年，教育部颁布了《完善中华优秀传统文化教育指导纲要》，要求把中华优秀传统文化融入课程和教材体系，有序推进中华优秀传统文化教育；2017年1月，国务院办公厅发布《关于实施中华优秀传统文化传承发展工程的意见》，希望以优秀传统文化为抓手，建设社会主义文化强国，增强国家文化软实力。伴随国家大力弘扬优秀传统文化，推动优秀传统文化进课堂的契机。日晷必将在提高学生核心素养，推动教育持续发展中发挥更大的作用。
参考文献：
[1]“日晷”向我们讲述时间故事.陕西日报，2016，8，11.
[2]王德昌，张建卫.时间雕塑——日晷.安徽科学技术出版社，2006，5.
[3]吴振华.日晷设计原理.上海交通大学出版社，2001，6.
[4]教育部.普通高中地理课程标准.人民教育出版社，2017.
时到今日，科学进步，技术繁荣，机械钟、石英钟、电子表、原子种等各种高精度高灵敏度计时仪器给人们的生产生活带来了方便。但日晷不仅没有消失，还在国内外诸多地方被保存或新建，不仅延续着其观测时间和节气的功能，还被作为一种文化景观发挥着更多的功能。
2018年，我校日晷园落成为我校推动素质教育，提高学生核心素养提供了阵地。利用日晷的独特价值，充分开发日晷（园）教育功能成为我校的重要课题。笔者不揣冒昧，做此拙文以求抛砖引玉之效。
一、育人功能
“日晷” 又称“日规”，本义指太阳的影子，后泛指利用太阳投射的影子来测定时刻的装置。如前文所述，这种计时方法古巴比伦在6000年前就开始使用，我国在3000年前的周朝开始使用。我国是最早发明使用日晷的国家之一。
古代的日晷通常由铜制的指针和石制的圆盘组成。铜制的指针叫做“晷针”，垂直地穿过圆盘中心，起着圭表中立竿的作用。因此，晷针又叫“表”，石制的圆盘叫做“晷面”；晷的两面都有刻度，分子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥十二时辰；它不仅能显示一天之内的时刻，还能显示节气和月份。日晷将我国的“干支”计时和 “二十四节气”有机地进行统一，充分展示我国古人的智慧，有利于抵制民族虚无主义，培养民族自信心和自豪感。
其次，日晷利用四季更迭和太阳东升西落原理，日影渐次东移的周期性变化进行测时的。晷面上日影徐徐变化永不停息，形象地表现了时间一往直前，不断流逝的特征。晷面日影的变化时刻告诫人们“时不我待”，有利于培养学生珍惜时间，遵守时间的“惜惜守诺”的信用精神，有利于引导学生将有限的时间投入到无限的学习和为民族伟大复兴而奋斗的历史史命之中。
二、科学教育功能
日晷是一种测时仪器，其科学教育的功能在于要测时准确，要保证测时的精准必须保证设计和安装的科学严谨。
设计的难点在于晷面线图，晷面线图的设计方法有两种：其一是借助天球座标和球面三角有关理论，专业性强，难度大，往往为天文工作者所采用；其二是借助画法几何和解析几何的有关原理，通过三角函数的计算加以推演，中等文化以上程度者可以掌握。不管是哪一种法，晷面线图的设计都蕴含着丰富的数学知识，设计者要通过严密的推理、精准的计算才能保证晷面线图精确美观。
正确的晷面线图是日晷精准测时的必要条件，而非充分条件。正确地安装日晷是日晷精准测时的重要保证。赤道式日晷、地平式日晷、子午式日晷、卯酉式日晷等不同种类的日晷安装的具要求不同，但也有其共性要求。这个共性要求就是测定南北线（即子午线）和当地地理纬度，确保晷针、晷面之间的角度关系。安装地子午线、地理纬度及晷针和晷面角度关系是有格数量关系，把握不当日晷就难以测时。
其三，日晷科学教育的功能还在于时间的概念及转换。一般而言，日晷都会给出一个公式：
标准时=日晷时 修正值
此处：修正值=-（时差 经度时差）
这个公式包含多个概念，如真太阳时、平太阳时、真平时差、经度时差等。这里的每一个概念都蕴含丰富的科学知识，体现着日晷的科学教育功能。
三、美育功能
日晷由晷针、晷体和晷台三部份组成。晷针是日晷结构中的重要零件，在以针端影位读取时间和节气的日晷中，要计算好晷针的长度，确保晷针针端影位能够在晷面线图内，能够读取节气。在以晷针影位读取时间的日晷，则要注意晷针的粗细，晷针太粗，影位太宽或晷针太细，影位不清都难以读取时值。因此，晷针的粗细长短要与晷体的大小相适应，结构上才有匀称之美。
如果在晷体、晷台上辅之以祥云、幸福节等传统文化要素，日晷便更具观赏性，拥有艺术之美。当然，日晷首要任务是测时，要充分考虑观测者的需要，故此，日晷的高度、大小要考虑人的平均身高，过高和过矮都不可取，日晷的设计制作中都体现以人为本的人性美。
部分日晷具有文化景观的功能，要与周边建筑、园林等环境要素融为一体，形成日晷与环境共生的和谐之美（见图1 陕西蒲城 “日晷”全景）。子午式日晷、卯酉式日晷可以与建筑物立面相结合，成为建筑文化的一部分，为建筑增添不少意趣。平面日晷、斜面日晷、曲面日晷等各式日晷一改日晷刻板单一的形式，为日晷家庭增添多样之美。
我校日晷园以人体投影太阳钟（又称“人晷”）、组合式日晷（含轴针地平式日晷、轴针赤道环式日晷）、卯酉式日晷、轴针极向平面日晷为中轴线，东西两侧对称分着子午式日晷、八卦日晷（垂直地平式日晷），经典赤道式日晷和校正后直接读取标准时的赤道环式日晷等共九种日晷组成，如图2所示。日晷园座落于宗惠广场东部，明理楼南侧，田径运动侧北侧，中心花坛西侧，与周围红墙黛瓦、绿树红花、蓝天白云形成和谐之美。
四、实践教学功能
马克思主义认为人类的生产活动是最基本的实践活动。毛泽东同志在《实践论》一文中指出“无论从认识的源泉，认识的发展动力，还是检验认识正确与否的标准来看，都离不开人的实践活动。”正是实践，认识，再实践，再认识推动着计时仪器圭表、日晷、滴漏到机械钟、石英钟、原子钟不断变革。日晷的保存、复制与创新极具实践意义，既是对古代文明的继承与发扬，也是对现代人们创新意识与创新精神的激发与培养。
日晷具有实践教学功能，契合培养学生地理实践力的时代需求。地理实践力素养指通过实践活动形成的意志品质和能力，强调地理课程落实在“考察、調查、模拟实验”等实践活动中，让学生在“真实情境中观察、感悟、理解地理环境及其与人类活动的关系，增强社会责任感。”
日晷的实践教学功能首先体现在观测上，通过观测日影的变化来测定时间，通过观测日影的变化来理解太阳周日视运动变化，通过观测日影与节气线来了解探究太阳周年运动变化规律。这种持之以恒的观测探究在培养学生意志品质的同时，也锻炼学生观察能力、数据收集与处理能力和团队协作能力。
日晷的实践教学功能还表现在制作上。结合教学实际，利用简易材料，组织学生进行日晷的设计制作既是对现有日晷的一种验证，也可以培养学生质疑思辩能力。小组合作动手制作不同形式的日晷可以充分让学生开动脑筋，相互启发，相互借鉴，又可以让学生在合作中体现成功的快乐和助人人助的意趣。
2014年，教育部颁布了《完善中华优秀传统文化教育指导纲要》，要求把中华优秀传统文化融入课程和教材体系，有序推进中华优秀传统文化教育；2017年1月，国务院办公厅发布《关于实施中华优秀传统文化传承发展工程的意见》，希望以优秀传统文化为抓手，建设社会主义文化强国，增强国家文化软实力。伴随国家大力弘扬优秀传统文化，推动优秀传统文化进课堂的契机。日晷必将在提高学生核心素养，推动教育持续发展中发挥更大的作用。
参考文献：
[1]“日晷”向我们讲述时间故事.陕西日报，2016，8，11.
[2]王德昌，张建卫.时间雕塑——日晷.安徽科学技术出版社，2006，5.
[3]吴振华.日晷设计原理.上海交通大学出版社，2001，6.
[4]教育部.普通高中地理课程标准.人民教育出版社，2017.