石晶華

（浙江省新昌縣南明小學(xué)）

腳踏實地仰望星空
——基于觀察基礎(chǔ)上的“宇宙”單元概念與建模

石晶華

（浙江省新昌縣南明小學(xué)）

地球空間單元的概念是在一次次的觀察和建模中逐漸清晰起來的，而腳踏實地地觀察和記錄，是進行一系列建模的基礎(chǔ)，同時對學(xué)生興趣的開發(fā)、能力的培養(yǎng)都有著重要的作用。因此，教師要以教學(xué)難點的突破為出發(fā)點，在積極提高自身專業(yè)能力的同時，裹挾著學(xué)生一起腳踏實地地觀察，在擁有更多直觀、深刻印象的基礎(chǔ)上，最大限度地滿足學(xué)生的求知欲，保持學(xué)生的探究興趣，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

觀察；記錄；模擬；概念

一、一堂學(xué)生自己上的宇宙課

學(xué)生的關(guān)注點包括：

1.關(guān)于月球（包括月球環(huán)形山、月球表面溫度、沒有空氣及與地球關(guān)系等）

2.關(guān)于太陽系（包括火星、金星、木星、土星、冥王星等，不包括太陽和地球，但是講到流星）3.關(guān)于銀河系（包括太陽系在銀河系中的位置，銀河系特點等）4.關(guān)于宇宙（包括宇宙大爆炸、光年、星座、北極星、黑洞、白洞、蟲洞等）

這一課，學(xué)生沒有關(guān)注的點為：月相形成原因、太陽特點、地球的特點、日地月三者的關(guān)系等。

地球空間單元的概念就是在一次次的觀察和建模中逐漸清晰起來的，而腳踏實地地觀察和記錄，是進行一系列建模的基礎(chǔ)，同時對學(xué)生興趣的開發(fā)、能力的培養(yǎng)都有著重要的作用。

二、全面體驗觀月，感知天文

1.引領(lǐng)學(xué)生長期觀察月相變化

學(xué)期伊始，教師就確定本學(xué)期的重點觀察對象為星空，同時，提前學(xué)會使用星座圖，學(xué)會利用星座圖觀察星空，確定星座位置。

我把學(xué)生按照興趣分成幾個觀察小組（可以是朋友，可以是同桌，也可以是鄰居等），每天早晨或傍晚7：00，觀察并記錄月相的形狀、相對建筑物的位置（提醒學(xué)生，按照農(nóng)歷的日期記錄），用簡圖畫下來或拍下來，并在每節(jié)科學(xué)課上展示，教師及時進行獎勵。連續(xù)觀察兩個月以上（以防天氣變化，連續(xù)幾天看不到月相），直到上“月相”一課集中展示。

2.及時解決觀月中遇到的問題

收集學(xué)生在觀察中遇到的問題，用即時貼的方式征集答案，預(yù)熱對月相形成的思考，教師也提出一些有針對性的觀察要求，引領(lǐng)學(xué)生思考。

古詩中描述的月相是農(nóng)歷什么時候的月相？月亮圓缺一次的周期是多少？

為什么有時候能在白天看到月亮？

你看到連續(xù)幾天的月相亮面有什么特點？

在實際操作中，我還是遇到了一些困難：2015年春天連續(xù)一個多月的陰雨使第一個月的月相觀察成為泡影，偶爾一天晴朗，我立即讓學(xué)生觀察記錄，但還是沒法形成規(guī)律：3月11日～13日（農(nóng)歷二月十九～二十一）天晴，接近下弦月，沒有看到朔。3月24日～28日（農(nóng)歷三月初三～初七）接近上弦月。4月6日（農(nóng)歷三月十六）上“月相”新課。

在這種情況下，我及時調(diào)整了記錄方法：全班每個人都去查找自己農(nóng)歷生日的月相，并剪下來，在教師的幫助下貼到觀察圖上，結(jié)果我們就有了一張比較完整的月相圖。

3.充分暴露前概念，提供新的證據(jù)

在學(xué)生沒有充分認(rèn)知月相的情況下，我們?nèi)绾蚊枋鲈孪?？我還是從學(xué)生最感興趣的點——自己生日的月相入手。我讓學(xué)生把自己的月相排列在黑板上，但是，無論是形狀還是亮面朝向都出現(xiàn)了一些問題，而這恰恰也充分暴露了學(xué)生的前概念。

這時，我把一張全月月相圖投影給學(xué)生，讓他們自己對照，重新排列，并提醒學(xué)生說出他們調(diào)整的依據(jù)：月相的變化是有規(guī)律的，上半月的月相亮面朝西，并逐漸變大變圓，下半月的月相剛好相反，亮面朝東，逐漸變小變?nèi)?，直到朔日看不到月相?/p>

同時，教師還需要提供新的證據(jù)：每天同一時間觀察月相，月亮的位置每天都會往東移一點點，周而復(fù)始。進一步提問：這說明了什么？你能試著解釋一下嗎？

在學(xué)生初步提出猜想“月相的形成與月亮繞地球逆時針運行有關(guān)，并且月亮是靠反射太陽光發(fā)亮”后，利用動畫再現(xiàn)學(xué)生的猜想，并請學(xué)生思考：你看到所有月相的變化形成了嗎？月球和地球、太陽的相對位置有什么特點？月球怎樣才能發(fā)亮？

三、指導(dǎo)建立模型，深化概念

要建構(gòu)學(xué)生宇宙單元的概念，不能停留在教學(xué)知識和概念上，要充分利用模型來模擬天體星系等的運動，這是由地球空間單元的特殊性決定的。本單元，教師要引導(dǎo)學(xué)生充分利用證據(jù)來模擬天體的運動，建立天體運動模型，從而建構(gòu)概念。

1.月相形成模型

在充分認(rèn)知和猜想的基礎(chǔ)上，教師提供黑白半球教具，要求學(xué)生和同伴設(shè)計一個實驗證明月相變化。在建模前，教師先和一位學(xué)生進行互動，其他學(xué)生對照動畫進行修正，如月亮的亮面始終朝向太陽，并圍繞地球逆時針轉(zhuǎn)動，觀察者面向月亮等，這樣就為模擬實驗做了一個很好的示范。然后，讓學(xué)生分組進行模擬，教師進行指導(dǎo)。各小組完成模擬以后，我們又改用兩位學(xué)生的腦袋模擬月相變化過程（臉的半個球面為亮面，頭發(fā)的半個球面為暗面），其他同學(xué)判斷四個特殊的點，會出現(xiàn)什么月相（朔、上弦、望、下弦），這樣新的概念就形成了。

2.日食、月食模型

2009年7月22日的日全食是一次全面普及日食的好機會，我本人也是當(dāng)時迷上天文的。于是，在制作PPT時，我把那時的記憶重現(xiàn)在學(xué)生面前，精美的日食全圖、十八般兵器觀日食等勾起了學(xué)生美好而深刻的回憶，同時，日食觀察的注意點、日月食的類型等知識也迎刃而解。在此基礎(chǔ)上，我設(shè)計了一個問題：你認(rèn)為日食或月食是怎樣形成的？

利用模型模擬日食、月食形成，是本課的重點。教師只要提供合適的材料（手電筒、地球儀和小球），放手讓學(xué)生探究，他們一般都能自主設(shè)計、分工合作，通過建立模型、交流討論等活動自主得出結(jié)論。這樣既能保證學(xué)生獲得概念和經(jīng)驗，又有助于保持學(xué)生的興趣，激發(fā)學(xué)生繼續(xù)探究的欲望。

3.太陽系模型

太陽系的概念是在建立太陽系模型的過程中形成的，在建模前，輔以簡單的動畫演示，可以看到太陽系的整體運行狀況，初步形成學(xué)生對太陽這個天體系統(tǒng)的概念。但是，無論是動畫還是教材中的太陽系圖，都不是真正意義上太陽系的存在狀態(tài)，那么怎樣完善學(xué)生對太陽的概念呢？

建立一個太陽系模型，關(guān)鍵是對數(shù)據(jù)的處理：假若將太陽的直徑縮小到14厘米，其他行星的直徑是多大呢？行星與太陽的距離是多遠(yuǎn)呢？我們能在操場上完成這樣的游戲嗎？

我們按比例縮小了行星與太陽間的距離：把太陽的直徑縮小到14厘米，八大行星的直徑按同樣的比例分別縮小為（單位：厘米）0.05，0.12，0.13，0.07，1.43，1.20，0.51和0.49（可用材料袋里的材料），而他們與太陽的距離為（單位：米）：5.8，10.8，15，22.8，77.8，142.9，287.1和450.4，顯然無法在操場上完成這個模型的構(gòu)建。在這樣的構(gòu)建模型過程中，學(xué)生第一次在頭腦中清晰地認(rèn)識到：八大行星在太陽系的空間分布是不均勻的，八大行星的大小差異很大，在太陽系中，八大行星是十分渺小的，地球更是宇宙中一顆渺小而特別的星球。

4.宇宙模型

有了前面建立星座模型的經(jīng)驗，學(xué)生對于光年的認(rèn)知已經(jīng)初步形成，因此宇宙概念的形成就有了一定的基礎(chǔ)，但是，幾光年或者幾十萬光年、100億和1000億等龐大的數(shù)據(jù)已經(jīng)超越了學(xué)生能直觀感受的程度，所以，在這個層面上，教師要充分利用視頻、動畫等，讓學(xué)生了解宇宙正在膨脹著、不斷運動變化著，還要盡可能科學(xué)地解釋教材中恒星的一生，漸漸地，在學(xué)生頭腦中建構(gòu)一個較完整的、發(fā)展的宇宙觀。

我們可以利用電腦軟件降低“宇宙”單元的學(xué)習(xí)難度，比如通過在電腦中安裝“模擬星空”軟件和“Google earth”軟件來輔助教學(xué)。只要在模擬星空軟件中輸入當(dāng)?shù)氐淖鴺?biāo)、觀察的時間和季節(jié)就可以顯示出星空的景象，并且在主要星座和恒星上作標(biāo)記，這樣便于學(xué)生認(rèn)星。這些三維的動態(tài)軟件極大地豐富了學(xué)生的知識，開闊了學(xué)生的視野。

趙彥美．論小學(xué)科學(xué)課程有效教學(xué)策略［J］．咸陽師范學(xué)院學(xué)報，2012（04）．

·編輯 趙飛飛