淺談學生參與課堂演示實驗在《地球概論》教學中的應用

肖鋒軍

摘要：《地球概論》是一門內容高度抽象、難學也難教的課程。傳統的黑板加粉筆和計算機輔助教學方式很難達到好的教學效果。本文提出了月球同步自轉和月相變化協調演示以及行星的會合運動演示兩個讓學生參與的課堂演示實驗，該方式不僅可以提高學生的參與性，而且能極大促進學生的思考能力。該方式能顯著提高教學效果，可作為教學的一個重要補充方式。

關鍵詞：演示實驗；月相；會合運動

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）51-0158-03

一、引言

《地球概論》是高等師范院校地理科學專業的一門先行的專業基礎課，是學習和研究《地質學基礎》、《氣象學和氣候學》、《水文學》等專業課程的基礎[1-2]。同時，該課程也是中學地理課程的重要內容和難點所在。與地理科學專業其他專業課程相比，《地球概論》涉及大量的三維立體運動，要求學生具備較高的空間想象能力。但是，傳統的黑板加粉筆和計算機輔助教學方式通常很難提高課堂教學氣氛，實驗教學部分通常也只由教師演示，使得學生參與程度低，缺乏學習積極性，不能達到好的教學效果。

學生參與課堂演示實驗可以作為一種調動學生的積極性，活躍課堂氣氛的重要教學方式[3]。地球運動及其地理意義是該門課程的難點和重點內容，同時也是中學地理的必修內容。因此，本文選取該部分教學內容中的月球同步自轉、月相變化和行星會合運動作為演示實驗案例，介紹教學過程中學生參與演示實驗以調動課堂氣氛的教學方式。

二、演示實驗

1.案例一：月球同步自轉和月相變化協調演示實驗。月球同步自轉指月球的自轉與它繞地球公轉有相同的方向（向東）和周期（恒星月）。月相則是對地球上看到的月球被太陽照明部分的稱呼。月球在運動的過程中，隨著日月距角的變化，月相也會隨之發生變化。因此，月球同步自轉實驗和月相變化實驗可以分別進行演示，也可以將兩個實驗協調進行演示，本文主要介紹后者。在圖1中月球從位置A開始經歷位置B—C—D又回到位置A，由于月球自轉和公轉的方向和周期相同，因此在月球自轉和公轉一個周期中，月球上的箭頭始終對著地球，即從地球上始終只能看到月球的一面。圖2是月相變化示意圖。月相形狀是一個教學難點，只是因為月球的三維球形形狀以及日月距角的變化，而示意圖是二維圖片，從而使同學很難理解和想象月球明亮部分的具體形狀。因此，在演示實驗中需要增加三維教具。本文的演示中，我們采用一個半邊為白色半邊為黑色的圓球用于演示太陽光照射時月球的光明和黑暗半球，下文中簡稱為黑白球。在圖3的學生參與月球同步自轉和月相變化協調演示實驗中，圓圈中心站一位同學演示地球，教師站在外圍位置a演示月球，并且頭舉黑白球。教師的外側位置站一位同學演示太陽（位置a的右側并保持不動）。在演示過程中，教師從位置a開始逆時針運動經歷位置b—c—d—e—f—g—h又回到位置a，在每一個位置點上教師繞圓圈中心公轉和自轉的角度都相等，即教師在運動過程中需要始終面朝圓圈中心的演示地球的同學，演示地球的同學只能看到教師的正面。同時教師還需要始終保持黑白球的白色半球在右，黑色半球在左。演示地球的同學主要需要完成兩項任務：第一，觀察黑白球白色部分的形狀和所在方位（右手邊還是左手邊），并描述各個位置點上的月相；第二，同學還需要通過自轉來觀察日月之間的升落關系。示范完成后，找其他同學來替換演示地球的同學，教師再演示一次。之后，就可以只讓同學來演示地球和月球。該方法可以使所有同學快速掌握月球同步自轉和月相變化的規律。月相變化演示如下：（1）朔月：當演示月球的同學轉到位置a時，演示地球的同學只能看到黑白球的黑色半球，而且自轉時看到演示月球的同學與演示太陽的同學同升同落。所以，日月的中天和升落時間相同。徹夜不可見。（2）上峨眉月：當演示月球的同學轉到位置b時，演示地球的同學看到黑白球的左側大部分為黑色，右側小部分為白色（形狀象反寫的C），演示太陽的同學和演示月球的同學呈45°。所以，日落后，地球再自轉一個角度就看不到演示月球。傍晚西方天空可見。（3）上弦月：當演示月球的同學轉到位置c時，演示地球的同學看到黑白球的左側部分為黑色，右側部分為白色（形狀象D）。演示太陽的同學和演示月球的同學呈90°。所以，日出時，月亮下中天；日落時，月亮上中天；太陽上中天時，月出。太陽下中天時，月落。上半晚可見。（4）上凸月：當演示月球的同學轉到位置d時，演示地球的同學看到黑白球的左側小部分為黑色，右側大部分為白色。演示太陽的同學和演示月球的同學呈135°。所以，大半晚可見。（5）望月：當演示月球的同學轉到位置e時，演示地球的同學只能看到黑白球的白色半球。演示太陽的同學和演示月球的同學呈180°，而且兩者此起彼落。所以，日月的中天和升落時間相反。徹夜可見。（6）下凸月：當演示月球的同學轉到位置f時，演示地球的同學看到黑白球的右側小部分為黑色，左側大部分為白色。演示太陽的同學和演示月球的同學呈225°。所以，大半晚可見。（7）下弦月：當演示月球的同學轉到位置g時，演示地球的同學看到黑白球的右側部分為黑色，左側部分為白色（形狀象反寫的D）。演示太陽的同學和演示月球的同學呈270°。所以，日出時，月亮上中天；日落時，月亮下中天；太陽上中天時，月落；太陽下中天時，月升。下半晚可見。（8）下峨眉月：當演示月球的同學轉到位置h時，演示地球的同學看到黑白球的右側大部分為黑色，左側小部分為白色（形狀象C）。演示太陽的同學和演示月球的同學呈315°。所以，黎明前可見。

2.案例二：行星的會合運動演示實驗。會合運動一般指月球或行星相對于太陽的視運動，即距角的周期性變化。地內行星的會合實驗與地外行星的會合實驗可以分別進行演示，也可以一起進行演示，這里我們主要講分開時如何進行演示實驗。在圖4的學生參與的行星的會合運動演示實驗中，三個圓圈的中心站一位同學演示太陽，一位同學站在演示太陽同學的正下方演示地球并保持不動，教師站在兩者之間（之外）的一個圓上的位置a（A）演示地內（地外）行星。地內行星演示時，教師和演示地球的同學拉一根繩子，在教師從位置a開始逆時針運動經歷位置b—c—d—e—f又回到位置a，演示過程中，演示地球的同學需要依據繩子測量老師和演示太陽的同學間的距角，并尋找最大距角。示范完成后，找其他同學來替換教師，由兩個同學來完成地內行星的會合運動演示實驗。（1）上合：當演示地內行星的同學從位置a轉到位置b時，演示地球的同學發現演示太陽的同學正好在自己和演示地內行星的同學之間，距角為0°。（2）東大距：當演示地內行星的同學從位置b轉動經過位置c到達位置d時，演示地球的同學發現自己和演示地內行星的同學之間的距角持續增大，并達到最大距角。（3）下合：當演示地內行星的同學從位置d轉到位置e時，演示地球的同學發現自己和演示地內行星的同學之間的距角持續減小，從最大距角變為0°。（4）西大距：當演示地內行星的同學從位置e轉到位置f時，演示地球的同學發現自己和演示地內行星的同學之間的距角持續增大，從0°變為最大距角。地外行星演示時，在教師從位置A開始逆時針運動經歷位置B—C—D—E—F又回到位置A，演示過程中，演示地球的同學需要尋找兩次方照的位置（距角為90°）。示范完成后，找其他同學來替換教師，由兩個同學來完成地外行星的會合運動演示實驗。（1）合：當演示地外行星的同學從位置A轉到位置B時，演示地球的同學發現演示太陽的同學正好在自己和演示地外行星的同學之間，距角為0°。（2）東方照：當演示地外行星的同學從位置B轉動經過位置C到達位置D時，演示地球的同學發現自己和演示地外行星的同學之間的距角從0°持續變化到90°。（3）沖：當演示地外行星的同學從位置D轉到位置E時，演示地球的同學發現自己正好在演示太陽的同學和演示地外行星的同學之間，距角為180°。（4）西方照：當演示地外行星的同學從位置E轉到位置F時，演示地球的同學發現自己和演示地外行星的同學之間的距角從180°持續變化到90°。

在學生掌握了上述月球同步自轉和月相變化以及行星的會合運動規律后，也被充分調動了學習的積極性，這時還可以增加一些由學生自主完成的演示實驗內容。如下述實驗內容：（1）演示地球運動條件下的行星會合運動；（2）演示其他行星的會合運動；（3）演示月球和太陽的會合運動。通過這一部分的內容進一步培養學生獨立思考探索問題，發現問題和解決問題以及團隊配合的能力，促使學生以更大的熱情投入到學習中，并從中體會探求知識的樂趣和成就感。

三、結語

本文提出了月球同步自轉和月相變化協調演示以及行星的會合運動演示兩個讓學生參與的課堂演示實驗，并進一步提出了其他幾個相關實驗。該教學方式能鍛煉學生的獨立思考能力和知識表達能力，提高學生學習的積極性和參與性，不僅能顯著提高教學效果，而且有助于提高學生的學習能力和教學能力，對學生未來的職業生涯也有很大幫助。

參考文獻：

[1]金祖孟，陳自悟.地球概論[M].北京：高等教育出版社，1997.

[2]余明.地球概論[M].北京：科學出版社，2010.

[3]劉洪利，鄭懷文，邱峰.《地球概論》學生參與課堂演示實驗的探討[J].首都師范大學學報，2010，31（4）：78-80.

Study on the Demonstration Experiment with Student Participate in the Course of "Introduction to Earth"

XIAO Feng-jun

（College of Tourism and Environment，Shaanxi Normal University，Xi'an，Shaanxi 710119，China）

Abstract：The course of "Introduction to Earth" is very abstract，which is neither easy to teach nor to learn. Traditional methods is hard to achieve good teaching effect. In this paper，we introduce two classroom demonstration experiments with student participate：synchronous rotation of the moon in collaboration with moon phase，synodic motion of inferior and superior planet. This method can not only improve the students' participation，but also can greatly promote the students' thinking. This method can be an important supplement way to improve teaching effect.

Key words：demonstration experiment；moon phase；synodic motion