《晝夜的交替》教學(xué)片段與分析

《晝夜的交替》是五年級(jí)“地球的運(yùn)動(dòng)”單元的第一課。整個(gè)單元按照由果溯因的思路，以人類(lèi)探索地球及其運(yùn)動(dòng)的科技史為線(xiàn)索，引領(lǐng)學(xué)生從觀(guān)察現(xiàn)象到揭示規(guī)律并用模型進(jìn)行解釋?zhuān)攸c(diǎn)培養(yǎng)他們的數(shù)據(jù)整理、分析、模型解釋能力，以及尊重事實(shí)的科學(xué)態(tài)度和堅(jiān)持不懈的探索精神。

本課從觀(guān)察生活中的現(xiàn)象入手，引領(lǐng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、作出假設(shè)并用模擬實(shí)驗(yàn)加以論證，初步形成自己的觀(guān)點(diǎn)。學(xué)生在觀(guān)察同一地點(diǎn)白天和黑夜的圖片中發(fā)現(xiàn)并明確問(wèn)題——地球上一個(gè)地點(diǎn)有晝夜交替，進(jìn)而對(duì)這一現(xiàn)象發(fā)問(wèn)：晝夜的交替是怎樣形成的？然后針對(duì)科學(xué)史中晝夜交替現(xiàn)象的兩種解釋?zhuān)竽懓l(fā)表自己的看法，用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬，驗(yàn)證自己的假設(shè)，并在存疑時(shí)繼續(xù)閱讀資料，找到證據(jù)，尋求合理的解釋。在經(jīng)歷這樣的探究實(shí)踐后學(xué)生掌握了地球自西向東圍繞地軸自轉(zhuǎn)，形成了晝夜交替與太陽(yáng)東升西落的科學(xué)觀(guān)念。他們依據(jù)太陽(yáng)東升西落的地學(xué)事實(shí)，建構(gòu)地球儀自西向東自轉(zhuǎn)產(chǎn)生明暗變化的模型，提升建構(gòu)模型的能力和模型解釋能力。

片段一：觀(guān)察、發(fā)現(xiàn)，明確研究問(wèn)題

師：（出示同一地點(diǎn)圖片：朝陽(yáng)初升人們開(kāi)始活動(dòng)的圖片和夕陽(yáng)西下夜幕降臨的圖片）觀(guān)察對(duì)比兩幅圖片，它們主要有什么不同？

生：兩幅圖片是同一個(gè)地點(diǎn)，但一幅是白天的，一幅是夜晚的。

師：你是根據(jù)什么判斷的？

生：白天有太陽(yáng)，人們?cè)诨顒?dòng)；夜晚天比較黑，太陽(yáng)落山了，燈亮了。

師：人們?nèi)粘龆鳎章涠?，晝夜?duì)人們的生活產(chǎn)生了影響。在同一個(gè)地方有時(shí)是晝，有時(shí)是夜，它是怎樣變化的呢？

生：晝和夜交替出現(xiàn)。

師：晝，是指白晝，也就是我們所說(shuō)的白天，太陽(yáng)從東邊升起，白天就開(kāi)始了；夜，是指夜晚，太陽(yáng)從西邊落下，夜晚逐漸開(kāi)始。太陽(yáng)東升西落，地球上晝夜交替。地球上的晝夜交替是怎樣形成的呢？

（學(xué)生交流。）

分析：科學(xué)教學(xué)應(yīng)以探究為核心，注重讓學(xué)生親身經(jīng)歷科學(xué)探究的過(guò)程。教師可以通過(guò)創(chuàng)設(shè)生活情境，調(diào)動(dòng)學(xué)生的已有生活經(jīng)驗(yàn)，使課堂情境趨于生活化。本環(huán)節(jié)旨在引領(lǐng)學(xué)生通過(guò)觀(guān)察同一地點(diǎn)晝夜的圖片來(lái)關(guān)注晝夜交替的現(xiàn)象，產(chǎn)生晝夜交替的相關(guān)問(wèn)題：“地球上的晝夜交替是怎樣形成的呢？”

片段二：作出假設(shè)

師：通過(guò)剛才的交流，大家對(duì)晝夜的形成有了一定的假設(shè)，你認(rèn)為與什么有關(guān)呢？

生：太陽(yáng)是恒星，恒星基本不動(dòng)，地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)。太陽(yáng)照著的一面是白天，另一面就是黑夜。

生：地球繞著太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)地球自身也在轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣也會(huì)在一個(gè)地方形成明暗交替。

生：雖然很多人都在說(shuō)地球在運(yùn)動(dòng)，但我感覺(jué)不到地球的運(yùn)動(dòng)。地球不動(dòng)，太陽(yáng)繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)，也會(huì)在地球上形成晝夜。

（學(xué)生討論，小組畫(huà)圖推測(cè)形成原因，交流闡明依據(jù)。同時(shí)，各組運(yùn)用太陽(yáng)、地球圖片，結(jié)合文字，展示自己的觀(guān)點(diǎn)。）

師：同學(xué)們大致談到了三種情形，即：地球不動(dòng)，實(shí)際上就是“地心說(shuō)”；太陽(yáng)不動(dòng)，實(shí)際上就是“日心說(shuō)”；太陽(yáng)和地球都在轉(zhuǎn)動(dòng)。

（提供材料：地球不動(dòng)太陽(yáng)繞著地球轉(zhuǎn)和太陽(yáng)不動(dòng)地球自轉(zhuǎn)分別對(duì)應(yīng)希臘科學(xué)家托勒密提出的“地心說(shuō)”和波蘭天文學(xué)家哥白尼提出的“日心說(shuō)”。）

師：我們的假設(shè)有的符合“地心說(shuō)”，有的符合“日心說(shuō)”，有的是我們現(xiàn)在的認(rèn)知。

分析：假設(shè)是通向科學(xué)研究的必由之路，成功的假設(shè)為探究指明方向。教學(xué)中，學(xué)生在觀(guān)察中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，明確探究主要任務(wù)后，調(diào)動(dòng)已有認(rèn)知形成對(duì)探究問(wèn)題的認(rèn)識(shí)，也就是探究問(wèn)題的假設(shè)，為后面研究和模型建構(gòu)指明方向。學(xué)生在明確研究問(wèn)題后，小組內(nèi)對(duì)問(wèn)題充分討論后形成統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，既學(xué)習(xí)合作與分享，又縮小認(rèn)知差距。在探究中，教師讓學(xué)生把小組內(nèi)的想法記錄下來(lái)，用地球和太陽(yáng)的圖片進(jìn)行板書(shū)，將假設(shè)呈現(xiàn)出來(lái)，便于梳理。這幾種假設(shè)也反映了學(xué)生對(duì)這個(gè)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)，為后面設(shè)計(jì)模擬實(shí)驗(yàn)指明方向，做好鋪墊。

片段三：設(shè)計(jì)模擬實(shí)驗(yàn)

師：這么多想法，哪個(gè)是正確的呢？我們要證明自己的假設(shè)，找出正確的解釋。怎樣證明我們的想法是否正確呢？

生：用模擬實(shí)驗(yàn)的方法。

師：在實(shí)驗(yàn)中怎樣觀(guān)察地球上的晝夜交替呢？

生：用手電筒或燈模擬太陽(yáng)，地球儀模擬地球。按照自己的假設(shè)實(shí)施，觀(guān)察地球上的明暗變化，明亮處是白晝，黑暗處是黑夜。隨著我們?cè)O(shè)想的運(yùn)動(dòng)，看看一個(gè)地點(diǎn)是否會(huì)出現(xiàn)有規(guī)律的明暗交替。

師：說(shuō)一說(shuō)你們組的假設(shè)，準(zhǔn)備怎樣操作？

（學(xué)生匯報(bào)交流實(shí)驗(yàn)方案，相互補(bǔ)充不足之處。）

分析：模擬實(shí)驗(yàn)是指在難以直接拿研究對(duì)象做實(shí)驗(yàn)時(shí)，用模型來(lái)做實(shí)驗(yàn)，即模仿實(shí)驗(yàn)對(duì)象制作模型，或者模仿實(shí)驗(yàn)的某些條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。本課是地球與宇宙科學(xué)領(lǐng)域的內(nèi)容，教師創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行模擬，引領(lǐng)學(xué)生去尋求證據(jù)。教師以層層遞進(jìn)的問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)實(shí)驗(yàn)的步驟，這一系列的問(wèn)題既能調(diào)動(dòng)他們的積極性，又能夠讓他們知道自己究竟要干什么。

片段四：操作模擬實(shí)驗(yàn)，分析得出結(jié)論

（各組根據(jù)自己的假設(shè)開(kāi)展模擬實(shí)驗(yàn)，并將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄在活動(dòng)手冊(cè)中。）

師：你們?cè)趯?shí)驗(yàn)中觀(guān)察到了什么現(xiàn)象？這說(shuō)明什么？

生：太陽(yáng)不動(dòng)，地球自轉(zhuǎn)，可以觀(guān)察到晝夜的交替。

生：太陽(yáng)自轉(zhuǎn)，地球自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)，可以觀(guān)察到晝夜的交替。

生：太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)，地球自轉(zhuǎn)，可以觀(guān)察到晝夜的交替。

生：太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)，地球不轉(zhuǎn)，可以觀(guān)察到晝夜的交替。

師：不同的實(shí)驗(yàn)，都能模擬出太陽(yáng)的東升西落和晝夜交替，這說(shuō)明僅依靠“地球?yàn)橹行幕蛘咛?yáng)為中心”是不能完全解釋太陽(yáng)的東升西落和晝夜交替，我們還需要更多的研究證據(jù)。你還有什么證據(jù)呢？

生：地球繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)，是地球的公轉(zhuǎn)。但公轉(zhuǎn)一周的時(shí)間是大約365天，排除地球的公轉(zhuǎn)。

（自主閱讀“傅科擺”。）

師：傅科擺這一實(shí)驗(yàn)，給大家提供了一個(gè)什么樣的證據(jù)？

生：傅科用實(shí)驗(yàn)的方法證實(shí)了地球的自轉(zhuǎn)。

師：現(xiàn)在的天文望遠(yuǎn)鏡、衛(wèi)星等科技手段能讓我們很好地觀(guān)察地球與太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)，了解它們的關(guān)系，為晝夜交替的形成尋找更科學(xué)的解釋。綜合上面的模擬實(shí)驗(yàn)和傅科擺實(shí)驗(yàn)，以及我們現(xiàn)在對(duì)地球與太陽(yáng)關(guān)系的研究可以證明：晝夜交替是由于地球自轉(zhuǎn)形成的。地球上被太陽(yáng)照亮的半球處于白晝，未被太陽(yáng)照亮的半球處于黑夜。我們知道了晝夜交替的主要原因，關(guān)于晝夜交替你還有哪些研究問(wèn)題？

生：晝夜是怎樣交替的？

分析：分析與論證是探究實(shí)踐不可缺少的環(huán)節(jié)，實(shí)質(zhì)就是對(duì)探究的數(shù)據(jù)進(jìn)行描述，對(duì)探究的現(xiàn)象歸納總結(jié)，從而將實(shí)驗(yàn)結(jié)論升華為科學(xué)概念和規(guī)律。在展示交流環(huán)節(jié)，學(xué)生邊展示邊自主分析，提到了地心說(shuō)、日心說(shuō)都能觀(guān)察到晝夜交替。教師適時(shí)提示托勒密和哥白尼的假說(shuō)，這也是人類(lèi)在認(rèn)識(shí)晝夜交替現(xiàn)象時(shí)所經(jīng)歷的過(guò)程。此時(shí)新的問(wèn)題出現(xiàn)了，怎么辦？學(xué)生繼續(xù)分析假設(shè)，提出還要找新的證據(jù)。在學(xué)生分析之后，教師補(bǔ)充傅科擺實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)他們認(rèn)識(shí)要尊重證據(jù)，要有務(wù)實(shí)的科學(xué)精神。

這里，教師根據(jù)學(xué)生的分析展示了歷史上人類(lèi)觀(guān)察晝夜交替的發(fā)展階段，這種由學(xué)生的猜想和古代科學(xué)家的研究相結(jié)合的方法，能夠引導(dǎo)他們對(duì)晝夜交替有更深入的思考，使他們體驗(yàn)古人探索宇宙、分析推理的過(guò)程。

本環(huán)節(jié)與模擬實(shí)驗(yàn)的操作環(huán)節(jié)相結(jié)合，旨在讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀(guān)察相應(yīng)現(xiàn)象，得出相應(yīng)結(jié)論，培養(yǎng)他們建構(gòu)模型的能力和模型解釋能力，了解人類(lèi)對(duì)地球運(yùn)動(dòng)不斷探索的歷程。

小結(jié)

杜威認(rèn)為，科學(xué)教育不僅僅是要讓學(xué)生學(xué)習(xí)大量的知識(shí)，更重要的是要學(xué)習(xí)科學(xué)研究的過(guò)程和方法。在教學(xué)中，教師以探究實(shí)踐作為學(xué)生獲取科學(xué)觀(guān)念的途徑，關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)方式的改變，嘗試引導(dǎo)他們經(jīng)歷探究實(shí)踐。本課從發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出假設(shè)、設(shè)計(jì)模擬實(shí)驗(yàn)等各個(gè)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生充分發(fā)揮能動(dòng)性，大膽提出自己的觀(guān)點(diǎn)，初步實(shí)現(xiàn)自主探究。同時(shí)，教師還關(guān)注學(xué)生的課堂生成，例如，晝夜交替要在地球是不透明的前提下出現(xiàn)；手電筒光束具有一面性，用來(lái)模擬太陽(yáng)時(shí)有局限性，可以換成燈泡；等等。

（作者單位：北京市東城區(qū)史家胡同小學(xué)）