月相变化演示器改进及教学中应用 论文

月相变化演示器的改进及教学中应用摘要：月相变化演示器是一种通过模拟月相周期性变化从而让学生能够简而易懂的理解月相变化的一种教学仪器，它可以通过现代化的电子设备将模拟的月相周期性的变化过程直观的展现出来，不仅可以向学生展示任意时刻的静态月相，又能录制连续的、动态的月相变化视频。同时也让学生对月相变化规律有了直观的认识和理解，方便学生总结月相变化规律，可以大大的提高教学效率。关键字：月相演示器，实验，教学月相变化是一种常见的天文现象，这部分内容是小学科学教学中的一个难点，虽然说学生在生活中对月相有一定的了解，但是在对于会产生月相变化的原因和月相变化过程的规律还没有一个较为清晰的认识，我们要进行科学探究出月相变化过程以及规律，让同学们对天文知识有了基础的了解和认知。一、教材中的实验分析通常在这部内容的学习中，会让学生初步利用模型学习来解释这一种天文现象，所以这部分内容是借助于模拟实验进行教学的。原有教材中采用学生角色扮演的实验：在墙上贴一个太阳，在场地中间画两个圆圈，小圆上站几个同学，他们代表着地球上的观察者，同时让一名同学举着被涂亮的皮球，模拟月球，让其沿着大圆转动一圈，模拟着月球绕地球运动一个月的运动轨迹通过教学实践，我发现教材上的月相演示实验存在以下不足：1.实验现象不明显，在教材教学方法中，是在自然光条件下学生观察模拟月球的小球一半是亮面，并根据观察小球的亮面的变化画出月相。由于自然光线不够强，模拟月球的明暗分割线不够明显，学生不易画出正确的月相。2.实验过程难操作(1)是不知道日、地、月三者的位置关系。(2)是不能理解日、地、月三者公转方向与周期。3.实验原理难理解，月相变化的原理如果只用文字描述学生很难理解。因此，我沿着以上几个不足的地方，通过多次设计和改进，制作了“月相变化演示器”，从而轻松的可以解决以上几个问题。“月相变化演示器”是一种模拟月相变化的课堂教学仪器，它方便学生通过自己操作和观察，从而对月相变化规律的有一定的理解，方便学生总结，从而突破教学难点，变抽象为直观，教学效果明显。这也为学生们在后期的课程学习日食和月食的形成打下了一个良好的基础。二、实验装置的改进与创新1.“月相变化演示器”装置是由"月相变化演示器"演示板、摄像头、电灯、手机或者平板等部分组成。2.“月相变化演示器”它可以能用于教师教学演示实验，也可以用于学生们分组实验。它的具体构造如下图所示（1）演示版中间设计一个圆点作为观察点，既是模拟“地球”所在位置点，用于装置手机或者摄像头。（2）在圆点外围设置了一圈月球的公转轨迹，并在轨迹上面设置八个点，不同的点用于表示在不同的时间段月球公转相对于地球的位置。例如在第一个位置：月球、地球、太阳三点一线的时候，既模拟的是月初的时候月球相对于地球的位置。（3）“月相变化演示器”演示板上电灯可以模拟“太阳”，保持其位置相对不动。“月相变化演示器”演示板的中心位置上用一个地球图案模拟“地球”，在地球图案中心固定一个透明的尺子，尺子中间固定一个手机吸盘，用于固定手机或者摄像头模拟“地球上的观测点”。同时在尺子的一端上固定一个橡皮泥做的圆球来模拟“月球”，转动尺子可模拟“月球”围绕地球公转并同步自转，“地球”自转模拟及“地球”公转同步。3.“月相变化演示器”有以下功能（1）模拟白天的月相，解释白天月相不易观察的原因，因为白天的太阳光太强烈，看不到月球反射的太阳光。因此，月相一般在白天不易看见(如图1)。（2）向学生展示模拟的地球、月球、太阳的位置关系。理解月球的本身不发光，无论它转到什么位置，总是对着太阳的一面是明亮的(如图2)。（3）通过摄像头和电脑的组合装置，既录制连续动态的月相变化视频，又可以拍摄静态的月相照片，通过电脑同步展示给学生观看，便于学生总结月相变化规律如。(4）给月相排序。月相变化演示器可以直接拍摄月相，可以以图片的形式展示给学生观看，进行画月相、贴月相，给月相进行排序。（5）验证月球自身不发光的实验(见拓展实验以及图5)。（6）模拟日食实验(见拓展实验)。三、“月相变化演示器”的作用及特点在学生确定了太阳(电灯)、月球(橡皮泥捏的球)、地球(手机吸盘上的观测点)三者之间的位置关系后，按照图中月球公转的方向转动尺子，直观地观察到月相变化的过程和规律：上半月由缺到圆，学生能清楚地看到由初一到十五月球的亮面始终在右，清晰、直观、易懂，突破了本节课的难点。用月相变化模拟器拍摄的教材50页中模拟月相变化的8个点的位置的"月球"照片，能够清晰、直观看到各个位置的月相，学生将观察到的月相画到表格里，此时再让学生总结月相变化的规律就水到渠成了。在使用月相变化演示器做月相变化模拟实验的过程中，发现它有以下优点：1．能直观的模拟月球、太阳、地球三者的相对位置，在一个月中有规律地变动，使学生理解月球本身不发光，月相变化是由于太阳光的平行照射使地球上观察到月球亮面部分发生有规律的变化，这为后续的学习日食和月食打下良好的基础。2．学生参与观察程度高：月相变化演示器可以直接将观察到的月相以图片的形式拍摄下来，通过投屏展示给学生观看，清晰直观。3．易于操作，月相变化演示器可以通过手机录下月相连续的，动态的变化，学生能够直观的看到月相变化的过程并发现月相变化的规律，突破了本节课的难点。4．帮助学生认识了天体的运动，发展了学生的宇宙观，培养了学生对天文的兴趣。“月相变化演示器”还具有其他拓展实验，比如利用"月相变化演示器"还可以完成下面的一些模拟实验。1．验证月球自身不发光的模拟实验假如我们用内部有光源的小球来模拟“月球”自己可以发光，这样就可以做假设“当月球自身是发光体时还能否看到月相变化?”的模拟实验，然后强光手电模拟太阳，做模拟月相变化的对比实验，观察在平板或者手机的摄像显示图像。通过模拟实验演示，我们发现如果月球自身是发光体时，呈现给我们的月相就一直是圆圆的“满月”，不会发生任何月相的变化。2．演示日食形成日食也是一种有规律的天文现象。同样，日食的形成，它也只有在一定条件下才能发生，如何让学生清晰直观地观察到日食的形成以及地球、太阳、月球三者之间的位置关系就至关重要。利用"月相变化演示器"就可以完成日食形成的模拟实验，即将转盘上固定的一个与模拟月球的橡皮泥约4倍关系的大橡皮泥球，当在模拟月球、地球的橡皮泥球与强光手电三者在一条线是就会在地球上表面形成一个月球阴影部分。如果观察者在这个阴影部位中去观察太阳，就会看到日食现象。如下图所示。四、实验效果评价1.解决了月相在实际实验中难观察、难理解、难操作等一系列的问题，也帮助学生们理解太阳、地球、月球三者的位置关系和变化规律。2.利用该装置做实验现象明显，操作简单。3.该装置还可以用来演示日食和月食的形成模拟实验，通过模拟日食和月食的模拟实验有助于学生认识到太阳系的基本的组成和运行规律。4.该实验装置还可以用来模拟演示"假如月球自身能发光，还能看到月相的变化"这一实验，“月球自身不会发光”这一假设提供证据。通过实验让学生们理解了上半月月相变化规律，让学生们大胆的一起探究下半月月相变化的过程和规律。鼓励学生大胆猜测，敢于想象，小组内讨论交流实验方法和步骤，再用月相变化演示器验证自己的猜测，并把摄像头拍到的观测视频投放到大屏幕上，既有利于学生观察比较，又有利于同学们对月相变化规律的总结，这对于后期发展学生们的天文空间思维和对科学探究是非常有利的。为了让科学与生活相结合，同时又加