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1、 对月相变化模拟实验的探索 泸州市纳溪区教研培训中心 熊宾业 关键词：月相变化；模拟实验；空间想象能力；新方法月相变化是小学科学的教学难点之一，各地学校的教学效果也不是很理想。甚至许多高中学生对月相变化的规律也仍感迷惑。究其原因，有如下几个方面：其一是月相变化的内容有难度：太阳、地球、月球是在宏大的三维立体空间运行，观察者处于地球上某一微观位置，连续观察几小时也只能观察到月球运行的某一小段轨迹和模样。需建造模型来模拟它的运行过程，以便于从宏观上观察和把握。其二，模拟实验的过程中，要涉及阳光照射过来的方向、涉及东西方向、月相亮面的左右方向等。而东西方向随地球不停旋转，左右方向由人面对的方向决定。
2、多个方向概念汇集于同一平面时，不易理解和把握。其三是小学六年级学生的空间思维能力，抽象思维能力还处于发展过程中，学生很难把模型上所见的多幅月相图转换成纸上的月相图，即把上半月和下半月的月相图合成在同一张平面图上。（模型上的月相是在三维空间中，纸上月相图在二维空间里）。空间能力：能将三维空间结构与二维空间的切面相互转换，并且能够辨识物体结构方向转变的能力。把三维空间多个截面转化为二维空间的合成图是大步的抽象化（立体转平面），需较强的空间想象能力。这是学生建构月相变化的相关概念需跨越的障碍。 1、 月相变化的教学难点及常见处理模式的缺陷 月相变化的教学难点，是模拟实验的过程中，怎样把从三维空间获得
3、月相图，在二维平面得到正确的呈现和解释。 图（一）是一个月的月相照片在二维平面的呈现，农历上半月月相亮面向西，下半月月相亮面向东。阳光从西面照射过来。 这是把三维空间中获得月相图，呈现在二维平面中。 图（一）（一）、下面，我们来分析图（二）（是模拟实验得的月相图，呈现在黑板上），是各个地方学校月相变化教学中常见处理方式。 图（二）这是很多课中模拟实验后呈现在黑板上的月相图。 内圈的月相图，是从宇宙空间观察太阳、地球、月球运行图（观察点是垂直于月球运行轨道所在的平面上空），月球亮面都对着阳光来的方向，月球都被照亮一半。外圈的月相图，是学生们经过模拟实验亲手画下，又贴上去的。阳光从西边照射过来，农
4、历上半月月相亮面向西，下半月月相亮面向东。在这张平面图中，下半月月相亮面背对阳光，但学生们都知道，月球亮面一定是迎对阳光的，月相图的贴法有错吗？这几张图是学生们经过模拟实验亲手画下，又贴上去的。问题出在哪里呢？原因是：这些月相图在三维空间被画下来，经过空间转换而贴在同一平面上。在模拟实验中，阳光从西侧照射过来，我们选择下半月二十二或二十三的月相（下弦月），学生画它的时候，它处于教室后方，月球亮面是迎对阳光的，画下图后，再贴到黑板上，就是贴到相反方向，图片转180，亮面就转到相反的方向上了。图（二）的模式，是从模拟实验得到的平面合成图，与图（一）真实月相照片组合方式一致，是相对较好的处理模式。这
5、种处理模式的缺陷是把从三维空间画下的月相图，一下转换（抽象）到二维空间，难度大，坡度陡，学生理解起来较困难，没弄明白在平面图中，下半月月相亮面背对阳光的原因。许多教师在此处，就意识到很难把下半月月相亮面背对阳光的原因解释明白，就只是要求学生记住上半月月相亮面向西向右，下半月月相亮面向东向左，就完成这一环节的教学。但学生记住的相关概念不是建立在理解基础之上的，这些概念与学生的最近发展区之间处于排异或不兼容状态。疑惑仍然还在，月相变化规律的相关概念没有建构起来。这样的教学困境说明，在生成 图（二）之前，师生尚有一项探究活动要做，需要探寻帮助学生建构相关概念新方法。（二）、 不少教师意识到此处的教学
6、困境，努力探索把从三维空间获得月相图，在二维平面呈现的其它处理模式，另辟蹊径，力图从教学困境中突围。但这些处理模式各有各的不足，并不比 图（二）处理模式合理。下面把几种典型处理模式作简要评析。1、 一些教师在引导学生贴月相图时，就横向贴，不出现阳光。如图（三）。这就避开了在同一幅图中，下半月月相亮面背对着阳光的矛盾。但上下半月月相亮面相反的疑惑仍然存在，脱离了教材设计的圆弧状模式，没有把模拟实验过程中，涉及的阳光照射过来的方向、东西方向、月相亮面的左右方向等合成在同一张图上，分拆开后，也不利于学生从整体把握月相变化的规律。图（三）2、有的教师把上下半月月相图分开贴，阳光从相反方向照射过来，但模
7、拟实验中，太阳只有一个，现在出现“两个”太阳，太阳“或东或西”，脱离了模拟实验的体验环境，空间上更难感悟，也有困惑。图（四）3、部分教师在黑板上，把月相合成图设计成阳光从上方照射下来。如图（五）这种处理方式，也存在问题：（1）、实验时，阳光是“平行”照射的，不是从“上方”照射下来的。脱离了模拟实验的体验环境。（2）、除满月外，其它月相图亮面都不是迎对阳光的。以上弦月为例，亮面变成对着地球，没对着太阳光。如果亮面变成对着太阳光贴，亮面向上，就不像月亮了。（3）、没有按教材初始设计的阳光从右侧照射过来建模型这一模型又与中学“月相变化”所建模型是一致的，改变观察模式对与中学的衔接不利。图（五）2、
8、对上述教学难点，探索较有效的解决方式应对这一教学难点，应充分考虑和照顾到学生的思维能力发展阶段，他们的空间想象能力处于发展中，抽象思维能力尚不能脱离形象，一时无力处理三维空间图象转化成二维空间的抽象过程。教师应循序渐进，依照学生的思维特点，降低坡度，分步解析，突破难点，在不脱离三维空间的情形下，对月相图进行讨论分析，帮助学生正确建构月相变化的相关概念。在模拟实验过程中，有一个环节能有效地引导学生正确领悟和认识图（二）中出现的下半月月相亮面背对阳光矛盾现象，有利于学生在模拟实验中试着解释月相变化的成因。假定模拟实验中，阳光从黑板方向照射过来。第一步：学生画下的月相图，不要一下贴到正面的黑板上，而
9、是把上半月月相图依次贴到左边的墙上，下半月月相图依次贴到右边的墙上。（现在很多小学教室左右两侧也安放有黑板。先置一张横纸条，月相图贴在横幅上，利于整体移动），这样贴，基本保持了月相图在三维空间中的位置，只是把在半圆弧上的月相图作平面处理，空间变换和抽象程度小。这阶段，所有月相的亮面，不管是上半月的还是下半月的月相，亮面都朝向同一个方向阳光来的方向。直观而简明，学生观察和理解都比较容易。第二步：引导学生观察讨论月相图的亮面朝向，进而分辨亮面的向左或向右的差别，并在此环境中，让学生明白，观察者在地球上（在教室的中央），上半月观察是向左面看，上半月的月相图亮面向着右手方向；下半月观察是向右看，下半月
10、的月相图亮面向着左手方向。引导学生概括：上半月的月相图亮面向右向西，下半月的月相图亮面向左向东；亮面都朝向同一个方向阳光来的方向。在三维空间的状况下，学生能领悟和理解月相变化规律，能理解和掌握亮面向右向左和向西向东的问题。问题在三维空间中先让学生基本解决后，再向二维空间转换。第三步：将下半月月相图（整体），从右面墙揭下，贴到左面墙上的月相图下面，这时，下半月月相亮面都是背对阳光射来方向的，亮面与上半月相反。学生直接观察到下半月月相亮面，怎样从迎对阳光转换成背对阳光的过程学生此时容易理解：下半月月相图是贴到相反方向，图片转180，亮面就转到相反的方向上了。（此步是三维空间中的月相图转化到二维平面
11、了）第四步：依次把左右两侧的月相图贴到黑板上，上下半月月相亮面便是相反的。再把上下半月的月相图贴成图（二）的模式，这时，学生已能理解为什么在平面图中，下半月月相亮面背对着阳光的原由了。简而言之，把月相图贴成图（二）的模式之前，保持月相图在三维空间中的位置，学生就完成对月相变化原理的理解和把握，再把从三维空间画下的月相图，转换（抽象）到二维空间的平面图，并且把转换过程分拆开来，分步还原“下半月的月相”亮面在平面图中背对阳光的生成过程，完成对教学难点的突破和化解。总之，小学科学的教学，既要重视在教师引导下学生自主探究，也要强调对科学概念的正确理解。在月相变化的模拟实验的过程中，我们要努力探索能更好适应学生思维特点的教学引导方式，提高我们教学的有效性。2014年5月25日