尹志和

（浙江省湖州市第一中學(xué)，浙江 湖州 313000）

《普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版2020 年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”）提出了重視基于項(xiàng)目的問題教學(xué)，其核心是以項(xiàng)目的方式向?qū)W生提出富有挑戰(zhàn)性的問題或任務(wù)，學(xué)生通過設(shè)計(jì)問題解決方案、自主決策或合作探究，最終以作品的形式展示學(xué)習(xí)成果。［1］與項(xiàng)目化學(xué)習(xí)相比，微項(xiàng)目化學(xué)習(xí)就是借用項(xiàng)目化的形式，以主題微項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生在較短的時(shí)間（1～2節(jié)課）進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)，從而激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維、發(fā)散思維、邏輯思維等思維品質(zhì)的提升，學(xué)生在完成項(xiàng)目的過程中不斷實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的內(nèi)化和吸收，真正從淺層學(xué)習(xí)向深度學(xué)習(xí)進(jìn)階。［2］

一、微項(xiàng)目引入：以真實(shí)情境驅(qū)動(dòng)思維課堂

情境是將抽象的知識(shí)與真實(shí)世界建立聯(lián)系，引領(lǐng)學(xué)生認(rèn)知現(xiàn)實(shí)世界。［3］教師進(jìn)行微項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)要依托真實(shí)問題情境，綜合考慮學(xué)生已有知識(shí)和認(rèn)知規(guī)律，精準(zhǔn)設(shè)計(jì)項(xiàng)目任務(wù)，借助真實(shí)情境微項(xiàng)目激發(fā)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，重視知識(shí)的遷移應(yīng)用，促使學(xué)生由知識(shí)走向?qū)嵺`，再轉(zhuǎn)化為應(yīng)用的創(chuàng)造，有效地落實(shí)思維課堂的構(gòu)建。

1.研讀新課標(biāo)，巧設(shè)微項(xiàng)目

“地球運(yùn)動(dòng)”知識(shí)模塊在湘教版選必一第一章，新課標(biāo)的要求為“結(jié)合實(shí)例，說明地球運(yùn)動(dòng)的地理意義”。新課標(biāo)要求掌握的核心知識(shí)有地球自轉(zhuǎn)、地球公轉(zhuǎn)、黃赤交角、地球運(yùn)動(dòng)的地理意義等四方面內(nèi)容。筆者基于新課標(biāo)，深入研究教材，依據(jù)本模塊知識(shí)點(diǎn)的邏輯，在了解學(xué)情的基礎(chǔ)上確定微項(xiàng)目的主題是“赤道日晷儀”制作及應(yīng)用，以期增強(qiáng)學(xué)生對(duì)生活中的自然地理現(xiàn)象進(jìn)行觀察、識(shí)別、描述、解釋、欣賞的意識(shí)與能力。

本模塊的重點(diǎn)和難點(diǎn)為地球運(yùn)動(dòng)的地理意義，破解此難點(diǎn)是要理解地球運(yùn)動(dòng)的規(guī)律：“一方面，根據(jù)不同的參照系，地球有真運(yùn)動(dòng)和視運(yùn)動(dòng)的不同；另一方面，地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)是同時(shí)進(jìn)行的，由此形成了黃赤交角，正是因其的存在才出現(xiàn)了各種地理現(xiàn)象?！蓖ㄟ^引入這些真實(shí)存在的現(xiàn)象作為微項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的實(shí)例，可以引導(dǎo)學(xué)生從多角度、多層次地理解地球運(yùn)動(dòng)的地理意義（表1）。［1］

表1 赤道日晷儀與新課標(biāo)要求核心知識(shí)的關(guān)系

2.創(chuàng)設(shè)情境問題，活躍地理思維

教師設(shè)置微項(xiàng)目學(xué)習(xí)時(shí)，必須將微項(xiàng)目置于特定具體的問題情境中，將問題貫穿于整個(gè)微項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程，通過設(shè)置層層遞進(jìn)的問題鏈，驅(qū)動(dòng)學(xué)生實(shí)現(xiàn)從低階思維到高階思維的進(jìn)階（表2）。問題設(shè)計(jì)要結(jié)合新課標(biāo)和學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，不僅要激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，而且要能引發(fā)深思。

本微項(xiàng)目學(xué)習(xí)任務(wù)主要是制作和演示赤道式日晷儀，學(xué)生遇到的情境問題有：晷盤為什么要等分；晷針為什么要與晷盤垂直；夏半年為什么要在晷盤上面觀察；冬半年為什么要在晷盤下面觀察；一年中太陽照射在晷盤上和晷盤下的時(shí)間是否一樣；二分日為何無法判斷時(shí)間等。教師可以預(yù)先設(shè)置這些問題鏈，也可以啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)相關(guān)問題，然后鼓勵(lì)學(xué)生分析、解決真實(shí)情境問題，一步一步走向深度學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)培育學(xué)生地理思維的素養(yǎng)目標(biāo)。

二、微項(xiàng)目分析：以核心知識(shí)構(gòu)建思維課堂

微項(xiàng)目學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)的是地理核心知識(shí)，最終是要學(xué)生發(fā)生深度學(xué)習(xí)，即能將核心知識(shí)在新的情境中遷移、運(yùn)用、轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生新的知識(shí)。［4］在微項(xiàng)目學(xué)習(xí)中，涉及許多不同層級(jí)的地理概念或地理知識(shí)體系，從小的知識(shí)點(diǎn)到大的地理概念或地理知識(shí)體系。教師需要將教材中的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行篩選，重新組合形成一個(gè)合適的微項(xiàng)目主題來推進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)。學(xué)生在參與微項(xiàng)目化學(xué)習(xí)過程中，循序漸進(jìn)、逐個(gè)突破，記錄下所學(xué)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)結(jié)構(gòu)化、思維具象化和思維的可調(diào)控化，并在頭腦中形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)體系。本微項(xiàng)目主要涉及的地理核心知識(shí)為地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的主干知識(shí)。地球繞地軸不停地自西向東旋轉(zhuǎn)，同時(shí)地球繞太陽不停地公轉(zhuǎn)，導(dǎo)致太陽直射點(diǎn)在地表做回歸運(yùn)動(dòng)（圖1）。引起正午太陽高度角有時(shí)空規(guī)律的變化，導(dǎo)致物體影子也按照一定時(shí)空規(guī)律變化，這就是制作日晷儀的原理（圖2）。

晷針與晷面（晷盤）是相互垂直的，晷針指向北極星。圖3中α角是同位角，度數(shù)相等，根據(jù)直角互余的關(guān)系，可知晷面與赤道是平行的，可以說赤道式日晷是一個(gè)濃縮版的地球（圖3）。地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的太陽周日視運(yùn)動(dòng)，表現(xiàn)為太陽繞晷針的圓周運(yùn)動(dòng)。一天中太陽光始終圍繞晷針作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，不管太陽高度如何變化，晷針在晷面上的影子變化都是均勻的（圖4）。因此，太陽在晷針上投下的影子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度是均勻的，也就是地球自轉(zhuǎn)的角速度即每小時(shí)15 度。晷針形成的影子在晷盤上所指示的時(shí)刻就表示當(dāng)?shù)氐牡胤綍r(shí)。在日晷面的正反兩面都刻出12 個(gè)大格，每個(gè)大格顯示30度代表兩個(gè)小時(shí)。當(dāng)太陽光照在日晷上時(shí)，晷針的影子就會(huì)投向晷面，太陽東升西落，投向晷面的晷針影子也慢慢地由西向東移動(dòng)。移動(dòng)著的晷針影子好像是現(xiàn)代鐘表的指針，晷面則是鐘表的表面，以此來顯示時(shí)刻。

圖3 赤道式日晷工作原理（湖州市）

圖4 太陽視運(yùn)動(dòng)下的赤道式日晷（湖州市）

三、微項(xiàng)目實(shí)施：以合作探究啟迪思維課堂

小組合作探究學(xué)習(xí)是微項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的主要形式，也是微項(xiàng)目實(shí)施過程中最重要的環(huán)節(jié)，學(xué)生合作的效果決定了微項(xiàng)目學(xué)習(xí)的成敗。教師將全班分成若干學(xué)習(xí)小組，讓每個(gè)小組完成一個(gè)微項(xiàng)目“赤道式日晷”。制作材料和工具需要小組成員自備，如硬紙板、圓規(guī)、直尺、指針等。在微項(xiàng)目學(xué)習(xí)的過程會(huì)遇到各種各樣的問題，這就需要教師提供必要的指導(dǎo)和支持，使學(xué)生能夠順利完成微項(xiàng)目學(xué)習(xí)。學(xué)生的獨(dú)立思考、合作探究是完成微項(xiàng)目學(xué)習(xí)的重要形式。

1.探日晷之“理”

在微項(xiàng)目學(xué)習(xí)的過程中，首先，小組成員進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，針對(duì)微項(xiàng)目“赤道式日晷”提出自己的疑問，發(fā)表自己的觀點(diǎn)和看法。然后，學(xué)生再通過查找資料、傾聽其他同學(xué)的意見或咨詢教師等途徑，加深對(duì)知識(shí)的深度理解和掌握。不同小組成員之間進(jìn)行辯論交流、互相分享，可以培養(yǎng)學(xué)生的合作溝通能力、批判性思維能力，促使他們從多角度、多方位理解知識(shí)（圖5）。晷盤的制作原理是：當(dāng)太陽直射點(diǎn)位于北半球時(shí)，全球各地（除極晝極夜地區(qū)以外）太陽從東北日出，西北日落；當(dāng)太陽直射點(diǎn)位于南半球時(shí)，全球各地（除極晝極夜地區(qū)以外）太陽從東南日出，西南日落。根據(jù)太陽東升西落的規(guī)律，可確定日晷儀晷盤正面和反面東西方向和刻度。如日晷儀晷盤正面左側(cè)中間為18 點(diǎn)，右側(cè)中間為6 點(diǎn)，最下面12 點(diǎn)，最上面24 點(diǎn)或0 點(diǎn)正反面刻度一致。最后，在討論交流的基礎(chǔ)上，不同小組都已經(jīng)形成解決問題的基本思路，接著運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和能力設(shè)計(jì)和創(chuàng)造微項(xiàng)目“赤道式日晷”作品（圖6），將抽象的理論解決方案轉(zhuǎn)換為微項(xiàng)目成果（圖7）。

圖5 學(xué)生分小組制作赤道式日晷

圖6 學(xué)生赤道式日晷作品

圖7 赤道式日晷微項(xiàng)目探究清單

2.追日晷之“光”

完成日晷的制作后，教師選取夏季和冬季某個(gè)晴天的上午和下午，帶領(lǐng)學(xué)生在學(xué)校空地上進(jìn)行日晷原理的講解并實(shí)際觀測(cè)，測(cè)量時(shí)間并記錄結(jié)果，檢驗(yàn)日晷的精確度（圖8、圖9）。赤道式日晷放置要求：晷針垂直穿過晷面中心，晷盤呈南高北低，晷盤與地平面的傾斜角度θ=90°-φ，（θ為晷盤與地平面的傾角，φ是當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥龋?。確保晷針與地平面夾角等于當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥圈眨嗅樕隙藢?duì)準(zhǔn)北極星。

圖8 學(xué)生在學(xué)校廣場(chǎng)演示赤道式日晷

圖9 學(xué)生分小組演示赤道式日晷

深度思維1：在北半球，為什么夏半年時(shí)讀取日晷上面的刻度，而冬半年讀取日晷下面的刻度？

思維路徑：從春分日到秋分日即北半球的夏半年，用北盤面（朝上的一面）記時(shí)，從秋分日到次年春分日即北半球的冬半年，則用南盤面（朝下的一面）記時(shí)。每年北半球的夏半年，太陽視運(yùn)行軌跡高于日晷盤面，晷針正面的影子在晷盤上面指示時(shí)間。每年北半球的冬半年，太陽視運(yùn)行軌跡低于日晷盤面，晷針背面的影子在晷盤下面指示時(shí)間。

深度思維2：春分日和秋分日能否使用赤道式日晷？除此之外，還有哪些情況下不能使用赤道式日晷？

思維路徑：每年春（秋）分日，太陽視運(yùn)動(dòng)軌跡平行于赤道式日晷的盤面，這兩天赤道式日晷正面和背面的晷針都沒有影子，無法從晷面上獲取讀數(shù)，因此，赤道式日晷無法使用。為了解決該問題，可以使用垂直式日晷，它的指針可以指向東或西兩個(gè)方向。為了激發(fā)學(xué)生興趣，鼓勵(lì)學(xué)生課后自主研究其他種類的日晷。除此之外，陰天、晚上等情況也不能使用日晷，可以使用水鐘等計(jì)時(shí)。

深度思維3：在北半球，一年中在赤道式日晷上面觀測(cè)的時(shí)間要長(zhǎng)于在赤道式日晷下面觀測(cè)的時(shí)間。

思維路徑：在北半球，赤道式日晷上面觀測(cè)的時(shí)間為夏半年，7月份地球公轉(zhuǎn)到了遠(yuǎn)日點(diǎn)附近，公轉(zhuǎn)速度慢，時(shí)間長(zhǎng)，同時(shí)也造成真太陽日長(zhǎng)一些。而冬半年，1月份地球公轉(zhuǎn)到了近日點(diǎn)附近，公轉(zhuǎn)速度快、時(shí)間短，同時(shí)也造成真太陽日短一些。因此，北半球一年中在晷盤上面觀測(cè)的時(shí)間要長(zhǎng)于晷盤下面觀測(cè)的時(shí)間。

深度思維4：在北半球，冬至日和夏至日赤道式日晷晷面上的影子移動(dòng)方向是否一致？在南半球，赤道式日晷如何放置？

思維路徑：在北半球，夏至日太陽光在晷面上方，按順時(shí)針方向移動(dòng)，影子也按順時(shí)針方向移動(dòng)；冬至日太陽光在晷面下方，按逆時(shí)針方向移動(dòng)，影子也按逆時(shí)針方向移動(dòng)。在南半球，晷針指向天球的南極點(diǎn)，晷盤與地面的夾角等于當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥取?/p>

四、微項(xiàng)目評(píng)價(jià)：以多元化評(píng)價(jià)激發(fā)思維發(fā)展

思維課堂除了關(guān)注學(xué)習(xí)結(jié)果外更重視對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程的評(píng)價(jià)，傳統(tǒng)教學(xué)往往只對(duì)學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行總結(jié)性評(píng)價(jià)。指向微項(xiàng)目化的思維課堂，要采取多元化的評(píng)價(jià)，為學(xué)生客觀認(rèn)識(shí)自我、激發(fā)個(gè)人發(fā)展思維提供依據(jù)。微項(xiàng)目化學(xué)習(xí)要引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注自己的學(xué)習(xí)過程，在實(shí)踐的過程中小組可能遇到各種各樣的問題，要及時(shí)進(jìn)行反思和調(diào)整。教師可采用學(xué)生互評(píng)、組間互評(píng)等評(píng)價(jià)方式，讓學(xué)生真正成為評(píng)價(jià)的主體，幫助學(xué)生正確認(rèn)識(shí)自身的不足，督促學(xué)生不斷完善和發(fā)展。

微項(xiàng)目化的學(xué)習(xí)過程體現(xiàn)了思維的進(jìn)階過程，即由淺層學(xué)習(xí)向深度學(xué)習(xí)的進(jìn)階，這是構(gòu)建高階思維的核心內(nèi)容。教師將學(xué)生在回答具體地理問題過程中所展現(xiàn)的思維結(jié)構(gòu)依據(jù)SOLO分類理論劃分為幾個(gè)層次，以此來反映學(xué)生由淺到深、由量變到質(zhì)變的學(xué)習(xí)過程和思維水平（表3）。［5］在微項(xiàng)目化學(xué)習(xí)過程中應(yīng)減少淺層思維的學(xué)習(xí)（前結(jié)構(gòu)水平），使絕大多數(shù)學(xué)生達(dá)到中層思維的學(xué)習(xí)（單點(diǎn)結(jié)構(gòu)和多點(diǎn)結(jié)構(gòu)），即微項(xiàng)目學(xué)習(xí)中遇到的問題，有的學(xué)生找到了解決問題的思路，也有的學(xué)生找到了多個(gè)解決問題的思路，但還不會(huì)對(duì)多個(gè)思路進(jìn)行有機(jī)整合，應(yīng)使盡可能多的學(xué)生在微項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程中達(dá)到深層思維學(xué)習(xí)（關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平和抽象擴(kuò)展水平），即學(xué)生可以找到多個(gè)解決微項(xiàng)目化問題的思路，并且能夠?qū)⑵湔掀饋磉M(jìn)行思考或者學(xué)生能對(duì)微項(xiàng)目問題進(jìn)行抽象概括，上升到一定的理論高度，甚至還能提出一些創(chuàng)新思維。［6］▲

表3 SOLO分類理論與微項(xiàng)目化認(rèn)知層次分析