《自制日地月模型

1、自制日地月模型-探究日食现象说课稿一、课标与教材（一）课标位置：13.在太阳系中，地球、月球和其他星球有规律的运动着描述月球、地球和太阳的相对大小和相对运动方式。（二）教材位置：首都师范大学出版社小学科学第五册“星球探索”单元月食和日食。二、实验器材自制日地月模型（见图1）使用材料主要为木质板和亚克力板，并配有电机、灯泡等电 器元件。该模型为手自一体的示意模型，既可自动实现月、地的运动，演示日地月三个天体 间的相对运动；又可以手动替换连接杆处的齿轮，改变齿轮形状以此改变地、月的公转轨道 形状；通过调节月球吊盘和地球支撑轴的倾斜角度，实现改变模型白道面与黄道面的角度。 另配备小型摄像头，实现图像

2、信号与手机或电脑同步共享，学生在观看时犹如置身其中，增 强学习代入感、体验感，突出探究实践。图1模型主体材料三、实验创新要求/改进要点（一）模型帮助学生呈现头脑中对日食成因的认识，使其可视化。学生头脑中对日食形成的认知各不相同，交流时仅用语言很难清晰描述出来。借助模型 手动功能就可以解决这一问题，学生可以任意调整天体的位置、轨道的角度等，将自己头脑 中对日食成因的认识在日地月模型上呈现出来，使其可视化。（二）轨道模型可操作性强，多次分析论证，推进学生思维发展。在日食一课，教师通常用两种方式支撑学生研究日食，第一种是借助三球仪观察日食现 象，学生可以观察到日地月三者之间的相对运动方式，但地球和月

3、球沿固定的轨道形状、平 面与倾斜角度运转，运转轨道固定不变；第二种是借助模型进行遮挡，呈现日食现象，但也 只是进行了简单的模拟，并没有培养学生的思维能力。我认为这限制了学生学习空间，不能 满足学生的学习需求，本模型就可以补齐这一“短板”，并通过论证式教学帮助学生思维的 发展，逐渐“走近”日食。当学生获取大量事实资料，并进行多次推理论证后，形成新的认 知，模型可以将学生不断修正对日食成因的现象进行呈现，学生则可以通过模拟现象判断新 认知是否成立，这是个层层推进，逐步深入的论证过程，进而学生逐步从日地月三者一线即 可以出现日食的前概念朝向日月地的相对大小和相对运动方式这一科学概念深入发展，以此 提

4、升探究能力，推进科学思维的发展。（三）多角度观察日食现象，拓宽学生观察广度。借助模型配备的小型摄像头，既可以帮助学生模拟站在地球上观察日食现象（见图2）； 又可以置身在模型系统之外，模拟站在宇宙空间观看三个天体的位置关系（见图3），从不 同角度对日食形成进行观察（见图4），从而渗透宇宙是一个复杂系统的大宇宙观，保持探 究宇宙奥妙的兴趣和动力。图2模拟地球视角图3模拟宇宙视角1图4模拟宇宙视角2四、实验原理/实验设计思路（一）实验原理：日食现象为日地月三个天体处于某一相对位置时形成的天文现象，此时月 球位于地球和太阳之间，且太阳和月球均在黄道面和白道面交点附近。通过调整模型中三个 天体的位置、角

5、度，模拟出日食现象。（二）实验设计思路：此模型在原有模型的基础上进行创新，引导学生对日食现象的观察， 形成对日食成因的初步认识，通过模型呈现一年12次日食；当模型呈现现象与事实发生冲 突时，学生会进一步推理论证，修正原有模型并产生新的认知。在对日食成因的持续研究过 程中，引导学生“走近”日食。五、实验教学目标获取日食资料，借助日地月模型模拟日食现象并分析解释日食成因，经历推理论证的思 维过程，形成尊重事实，勇于实践，乐于交流，敢于表达的科学态度，保持对探索宇宙奥妙 的浓厚兴趣。六、实验教学内容本课借助此模型帮助学生开展对日食成因的探究学习，并根据事实资料进行推理论证， 认识到日食的形成与月球、

6、地球运转轨道形状、轨道角度有关，层层深入形成对日食成因的 认知。七、实验教学过程（一）日食现象引入，暴露学生原认知。导入环节围绕话题“日食是怎么产生的”开展教学活动，教师出示日食的图片等呈现日 食现象，暴露学生原认知。学生认为日食的出现是日月地三者一线（见图5），月球挡住了 太阳，认为是静止的，而忽略了相对运动，没有立体空间的构建。于是教师利用模型将学生 的想法呈现出来,引发学生思考，开启对日食成因的研究之旅。图5学生前概念（二）依据事实证据，分析推理论证，探究日食现象。模型演示验证新知，与事实产生认知冲突。基于模型演示学生修正了前概念，形成第一次新的认知：日食是在三个天体运动过程中 形成的，

7、进而学生操作模型演示，演示结果按照这样的规律每个月应该发生一次日食，一年 发生十二次日食（见图6）。图6初次演示结果此时教师为学生提供近几年世界各地日食发生时间表（见表1）,数据显示大约一年只 出现约两次日食现象，这与学生获得的事实不符，引发认知冲突，从而使学生产生了进一步 探究的动力。表1近十年世界各地日食发生时间表2009.01.262011.06.012013.11.032016.03.092018.07.132009.07.222011.11.252014.04.292016.09.012018.08.112010.01.152012.05.202014.10.232017.02.26

8、2019.01.062010.07.112012.11.132015.03.202017.08.212019.07.022011.01.042013.05.102015.09.132018.02.152019.12.26模型辅助推理论证，对日食进一步的研究。继而又推翻了自己的猜想。图8椭圆形轨道用模型演示时学生发现，一年出现十二次日食的时候，地球和月球的公转轨道都是正圆 形，于是学生猜想是否与天体公转的轨道形状有关呢？再次借助模型研究不同轨道形状下日 食的出现次数，论证自己的想法。此时学生利用模型将其想法第三次呈现出来，通过调整齿 轮形状改变地球和月球的公转轨道，结果发现轨道无论是正圆形（见图

9、7）还是椭圆形（见 图8）并不会影响日食每月出现一次的结果，图7正圆形轨道利用模型多次推理论证，逐渐“走近”日食形成的“真相”。（1）基于以上研究，学生继续猜想：一年出现两次日食可能与轨道的倾斜角度有关（见 图9），地球公转轨道和月球公转轨道可能不在同一个平面上（见图10）。教师引导学生再 次尝试利用模型研究，调整轨道的倾斜角度，反复尝试发现当两个轨道有一定倾斜角度的时 候（见图11），演示出现的现象才更符合一年出现两次日食的事实。由此学生认识到日食的 形成与轨道的倾斜角度有关。图9水平月球轨道图10倾斜月球轨道图11 一年两次日食现象（2）教师为学生提供日全食、日环食、日偏食的资料，这又是怎

10、样形成的？学生通过研 究发现：当月球离地球近时，摄像头拍摄的影像是日全食；当月球离地球远时，摄像头拍摄 到的影像是日环食。出现日地月远近变化的现象只有当公转轨道的形状为呈椭圆形才可以， 由此学生认识到日食的形成与轨道的形状有关。对日食形成的研究，学生就像剥洋葱一样，层层深入，越来越接近日食形成的“真相”。（三）操作模型发现更多有趣的现象，延续探究宇宙奥秘兴趣。任何的科学研究都是永无止境的，新的发现总是离真理更近一步！本课对日食成因的认 识还不能止步于此，这只是研究宇宙奥秘的“冰山一角”。因此在本课的第三个环节，教师 启发学生思考在操作模型时有没有新的发现，鼓励学生利用模型按照今天用到的学习方法继 续研究有趣的天文现象，保持研究的兴趣与动力。八、实验效果评价任何的科学发现都要经得起批判质疑、反复推理论证。小学科学教学应该鼓励学生敢于 质疑勇于探究，顺应学生的思维发展并为学生开展探究活动创造条件。从模型演示到论证推理，