|第四节|天文观察课
天文观察课主要包含以下四块内容:
一是对地球运动现象的观察。主要包括地球沿着地轴从西向东自转,形成有规律的昼夜交替现象,观察了解地球自转的方向、周期;了解地球自西向东公转的周期和规律,知道公转与四季形成之间的关系。
二是对太阳运动现象的观察。主要包括太阳每天在天空中东升西落的现象,物体影子在太阳光的照射下的变化,利用太阳辨别方向。
三是对月球运动现象的观察。描述月相的变化过程,了解月相的变化原因和规律,知道月球运动周期。
四是对星星和星座的观察。学会如何观察星星,认识不同的星座,重点认识大熊座、小熊座、猎户座,详细辨识北极星、北斗七星的方向和位置。
天文观察课需要在观察进程中培养学生的观察能力。具体来说,在观察太阳运动、影子变化的过程中,要做好记录,特别是影子的方向、长短的记录。对月球在天空中的位置变化和月相变化做好记录,特别是月相的变化,要持续观察记录一个月左右;当中如涉及阴天、雨天等特殊天气,要引导和激励学生坚持观察,体验科学研究的艰辛,尽量让所有学生经历一个完整的观察流程。
【案例描述】
师:同学们,除了阴天你们每天都能见到太阳,太阳每天是从同一个地方出来的吗?
生:我认为太阳应该是从同一个地方出来的。
师:如何判断是不是同一个位置呢?
生:我们可以每天观察太阳出来的位置。
生:我们可以看看太阳的高度。
生:还可以看看太阳出来的方向。
师:如何辨别太阳的高度呢?
生:我们可以借助身边的树木和建筑的高度来比照。
师:换了一个地点怎么判断呢?是否可以不借助建筑,只借助自己的身体呢?
生:我们可以用眼睛看。
师:这不太准确。我们可以借助自己的手臂和拳头。现在,让我们一起来试试用拳头测量一下教室里国旗的高度。
生:(全部参与测量)
师:学会用自己的拳头来做测量工具,我们可以用“几拳高”来描述一天当中任何时候的太阳位置。
师:伴随着太阳出来的,还有物体的影子,你们观察过物体的影子吗?影子一般在什么方向呢?
生:影子一般在人的后面。
师:树的影子呢?
生:在树的后面。
师:楼房的影子呢?
生:在楼房的后面。
师:有没有同学见过影子跑到大树、楼房的其他位置呢?
生:有,我看到学校楼房的影子有时在西面,有时在北面。
师:也就是说物体的影子会发生变化。这种变化的原因是什么呢?
生:因为太阳的位置会发生变化。
师:太阳位置的变化和影子的方向变化、长短变化有什么样的联系呢?我们一起来做个小实验研究一下。我们用铅笔和橡皮代表建筑物,用A4纸做记录纸,把铅笔插在橡皮上,将橡皮放在A4纸的中间部位,然后把不同时间段铅笔影子的方向和长度都记录下来,看看有什么发现。
生:(在不同的时间段观察、记录)
师:一节课完成不了对影子的观察,需要我们利用每个课间休息时间进行观察和记录。小组内的同学可以进行分工,确保每次都有观察者记录。
【案例描述】
师:同学们,星空是个神奇的空间,有很多奇妙的现象,如果你站在夜晚的旷野里,你能够辨别东南西北四个方向吗?
生:能。
师:怎样才能知道呢?
生:指南针可以帮助我们。
师:如果不用指南针,还有什么方法能帮助我们?
生:通过天上的星星。
师:是的。今天这节课,我们就一起来认识天空中的星星,了解星星的名称和其中的奥秘,能帮助我们知道方向。
师:夜晚观察星星需要几个基本的条件:首先要在比较开阔的地方观察,在楼房里观察,视野会受到限制。其次要远离灯光明亮的地区。夜晚八点到九点是适合观察星星的时间,时间越晚观察效果越好。
师:怎样才能知道我们观察的星星是不是同一颗星星呢?
生:我们可以看它是不是在同一个方向。
生:我们可以看看它是不是在同一个高度。
师:同学们说得非常好,除此以外,我们还可以观察星星的亮度。有人把星空分成了88个区域,每个区域用动物或人名命名,比如大熊座和小熊座。今天我们就来认识大熊座中的北斗七星。北斗七星共有七颗星,外形像一个勺子(PPT出示北斗七星的图片)。你们猜猜看,北斗七星在天空中的样子一年四季有变化吗?
生:应该不会变化。
生:可能会发生变化。
师:我们来看看不同季节,北斗七星在星空中的位置。
生:我发现四季中北斗七星的方向不一样。
师:方向确实不一样,你们能够判断出它们分别是哪个季节吗?
生:(分组讨论不同指向的北斗七星与季节的联系,然后汇报)
师:我们可以根据北斗七星勺柄的指向来判断季节。勺柄指向东是春季,勺柄指向南是夏季,勺柄指向西是秋季,勺柄指向北就是冬季。
生:勺柄指向的东南西北,对应春夏秋冬。
师:是的,顺序是匹配的,这就是北斗七星的辨认规律。
生:(小组同学记忆辨认北斗七星的技巧)
师:利用北斗七星还可以辨识一颗非常著名的星星——北极星。由于它的位置一年四季几乎不会发生变化,所以它有夜间指路的作用。北极星属于小熊座,大家能看出北斗七星和北极星之间有什么联系吗?
生:(观察图片,讨论)好像看不出什么联系。
师:北斗七星的勺口最外侧两颗星和北极星是否在一条直线上?北极星距离北斗七星外侧的两颗星大概是几倍远?
生:大概是六倍远。
师:我们利用大熊座和小熊座之间的联系,可以清楚地认识北斗七星和北极星之间的联系。
师:最近一段时间,我们一起观察了天空中的星座。你们在观察的过程中,遇到过哪些困难,有哪些意外发现?
生:我观察了,但是看不清。
生:上周周末去老家,我发现天上的星星特别亮,但还是没找到北极星。
生:我发现很多星座与老师上课展示的星座对不上号,不能准确辨认。
师:是的,在茫茫的星空中要准确找到指定的星座不是件容易的事,需要有辨认技巧。技巧是在多次辨认的过程中训练出来的,经常观察就能够熟练。为了更好地交流星座观察,我们将在班级QQ群设立一个星座观察相册,当你观察到了认识的星座,就用手机拍个照,和大家分享。对于连续观察超过一个月的同学,老师将给他颁发小奖状;对于支持我们观察活动的家长,老师会写感谢信。
【案例描述】
师:天空中有一弯明月悬挂着,有哪位同学知道,月亮哪些时间是圆的?
生:农历十五的晚上,月亮是圆的。
生:不仅是中秋节的十五,农历每月的十五,月亮都是圆的。
师:我们把看到的月亮的形状变化称为月相的变化。老师今天给大家带来了一些月相图片,你能把它们按照一定的顺序排列起来吗?
生:(小组交流讨论)
师:我们请一个小组的同学来介绍一下排列的顺序,其他小组同学思考,你是否同意他们的观点,为什么?
生:(上台介绍,不同小组之间展开辩论)
师:究竟哪个小组的观点是正确的呢?我们需要在实践中观察,绘出正确的月相变化图。老师提出一个要求:每天都要观察并记录,并且要求实事求是。
师:月相的变化就是月亮的形状发生变化。那么月亮本身会发生变化吗?
生:不会。
师:那为什么月相在不同的日子会有不同的形状呢?你觉得月相的变化是什么原因造成的,或者说月相变化与哪些天体有关呢?
生:月相的变化与月亮自身的运动有关。
师:你是说月球围绕地球公转,所以引起月相变化吗?
生:是的。
师:还有其他观点吗?
生:与太阳有关,月球自己是不会发光的,它只能反射太阳的光线。
师:好的,除了认为月相的变化与太阳、月球有关,还有其他观点吗?
生:也许与地球有关。
师:月相变化究竟是怎样形成的呢?今天这节课我给大家带来篮球、乒乓球、手电筒。我们用手电筒模拟太阳,用乒乓球模拟月球,用篮球模拟地球。我们将月球围绕地球运转,观察月球被太阳照亮的情况。
师:老师和一位同学先一起演示一遍。请大家观察,月球在公转过程中被太阳照亮的部分在哪里?
生:(上台指出被照亮的部分)亮面占到月球的一半。
师:当月球转到其他位置呢?亮面的大小有变化吗?
生:还是照亮一半。
师:对,无论月球围绕地球运转到哪个位置,太阳照亮月球的面积都是球体的一半面积。我们再来观察一个现象:在月球运转的过程中,从固定的位置观察,总是能看到被太阳照亮的那一半月球吗?
生:不是的,亮面有时看到的多,有时看到的少。
师:多是多少?少是多少?
生:多的时候能看到全部半个球面,少的时候看不到。其他时候有多有少,大小不等。
师:让我们一起通过模拟实验来观察一下。以一号同学的位置为参考,什么时候能全部看到亮面?什么时候看不到?什么时候看到的是二分之一亮面?什么时候是大半个亮面?什么时候看到小半个亮面?
生:(开始分组模拟实验,观察月相变化过程)
师:请大家来汇报你们的观察发现。
生:我们小组发现,当月球转到一号同学的正对面时,可以观察到全部月相,是个圆形;当月球转到太阳和一号同学中间位置的时候,被太阳照亮的那一面正好背着一号同学,他什么也看不见;当月球转到一号同学的左右两个层面的时候,分别可以观察到亮面的二分之一;其余的都是在从多到少或者从少到多发生着变化。
师:你们同意他们小组的汇报结论吗?还有没有补充的?
生:同意。
师:那你们觉得月相的变化,是月球本身的原因,还是其他原因呢?
生:是观察者看到的月球被照亮面的面积大小变化造成的。
师:对,由于身处地球上的观察者的特定位置造成了观察角度变化,从而产生了月相的变化。现在我们一起来观察月相变化演示仪演示的月相的变化过程。
师:我们观察了一个月的月相。今天来请大家互相交流一下。能够坚持每天都观察的同学举手。
生:(坚持观察的举手)
师:持之以恒、不半途而废是科学精神的重要体现。坚持观察一个月的同学,老师会授予他们“小小月相科学家”称号。
案例2侧重于观察规律的指导,如何发现天体之间的联系,如北斗七星和北极星之间的关联,需要在观察的基础上进行推理和测量,以便获得更加理性的认识。案例2还有一个显著的特征,即强化了对课外天文观察的评价活动,避免了一个教学评价的盲区。教师充分利用QQ群的群相册功能收集观察的图片,适当评价。特别难能可贵的是,教师通过给家长写信,对家长的支持进行表扬和感激,既是对天文观察活动的推进,也是对家校交流工作的推进,真正做到了以科学教学为纽带的育人工作的协同发展。
案例3侧重于对天文现象——月相变化的探究。由于学生难以直接观察天体的相对运动,学生的空间想象能力较弱,不能很好地进行推理和演绎,这就需要借助模拟实验来开展学习活动。对于月相变化的成因涉及哪些天体,教师引导学生观察模拟实验,特别针对学生不易观察的特定现象设置了几个问题:什么时候能够观察到全部亮面、什么时候观察不到全部亮面、什么时候观察到一半亮面……这些问题很好地促进了学生对模拟实验的理解,让模拟操作活动和思维活动同步发展。
在天文观察课教学活动中,教师首先要把握学生的实际学习情况,紧密结合学生的年龄特征和思维特征进行有的放矢的教学活动,绝不能照本宣科、一讲到底,否则学生会稀里糊涂学完,对需要掌握的内容还是一知半解。在这类观察课中有以下几个方面值得注意: