初探用指南球解碼月相活動的解構思路

鐘九生

《月相變化》這課總是讓學生覺得晦澀難懂，只能死記硬背以應付考試。隨著對STEM課程的接觸，就想試試讓孩子自己做個指南球來解碼月相。這種跨知識領域、跨學科的思維碰撞活動不是正好激發學生的自主探索精神，去攻克《月相》嗎！

本活動采用做個指南球這樣一個中間任務來驅動，引導學生從任務信息中解構要點、分析出技術要領，再借著成功的喜悅，通過玩指南球來理解月相變化。激活學生知識和技術融合點，讓學生的科學思維呈階梯性成長。

一、我們一起來做個指南球

（一）解構基礎材料，聚焦任務方向

活動往往是從材料引出的。本活動中運用有結構的材料引導學生聚焦探究任務、喚起活動興趣、點燃學生思維，為學生解構任務信息奠定基礎。材料如下。

[教師自備材料 一定數量完成的黑白指南球，橡皮泥，太空泥，餐巾紙，記號筆 每組基礎材料 直徑約1.4cm圓餅形強磁鐵一個，9克黑白對半蠟丸殼一個，直徑5cm創意透明塑料球一個。 每組備選材料 太空泥一包，記號筆一支，水，指南針，畫有圓圈、并標有四面八方方位的月相記錄紙，內直徑35厘米圓孔、外直徑約85厘米厚5mm環形雪弗板一塊。 ]

本活動由教師創設情境演示指南球引入。在激發學生嘗試興趣的同時，提出任務：做一個同樣的白半球指南，黑半球指北的指南球。

（二）解構任務信息，分解任務要點

明確了我們要做什么。我們需要對任務信息進行解構，把總的任務目標分解成一個個小目標。

每一個任務都含有獨特的自身信息。有些任務信息直白明了，有些則需要教師幫助學生分析解構，讓其所含目標要點凸顯出來。從而為接下來思考解決辦法也就是技術要領奠定基礎。

由于本活動是放在六年級，學生能自主解構這個任務信息。最后我們會得到如下任務要點：

1.透明的大球里套著個黑白對半的小球；

2.這個黑白球在里面是能自由轉動的；

3.白半球指南、黑半球指北。

（三）解構任務要點，析出技術要領

任務要點的解構架起了任務和技術之間的橋梁，讓學生更加準確地理解了任務表達的信息和各個關鍵小目標。任務的各個關鍵小目標已經逐漸清晰地展現出來，那么接下來就是要明確技術要領、確定補充材料。

在不斷探討篩選技術解決方案過程中，針對難度不同任務要點，教師也采用不同的辦法。對比較容易理解的采用討論加簡單演示或只討論就歸結的方法；而對于一些理解較難的要采用頭腦風暴與師生共同實踐結合的方法。

同學們通過頭腦風暴、動手體驗、模擬求證等一系列過程。在頭腦風暴等討論中同學們把原來所持有及受任務要領觸發的想法匯集一個“觀點庫”。同時教師通過共同實踐來觸發學生的思考，充實這個“觀點庫”。學生在各種觀念之間建立聯系和鏈接，運用科學、數學、技術進行綜合推理，歸結出制作的技術細節。

任務要點1的技術要領是：采用能分開閉合的密封透明大球和黑白小球。

任務要點2的技術要領是：（1）大球里面放適量的水，讓小球浮在水中。（2）小球填充物質加圓形磁鐵要比同體積水輕，能浮在水中。

任務要點3的技術要領是：（1）運用指南針和磁極性質區分磁鐵南北極，并做好標記。（2）應該分別填充黑白兩個半球；（3）圓形磁鐵要南極朝外擺放于黑半球開口平面；（4） 要讓小球沿黑白拼接線保持直立，圓形磁鐵擺放要靠黑半球開口平面某一邊。

要補充材料有：太空泥一包，記號筆一支，水，指南針。

二、解碼月相，讓技術促進知識和思維

跨學科、技術增進學習環境都是STEM活動核心特征。指南球制作活動中跨越了科學和技術，我們拋棄學科界限，隨心所欲地綜合使用科學和技術完成了指南球的制作。這里我們將要跨越物理和天文兩大知識，讓學生運用自己親手制成的指南球去探究天文現象、去解碼月相問題。指南球無疑優化了月相模擬實驗，讓它更有趣味、更可視化，也更能幫我們跳脫地球視野的拘泥，同時增加學生的成就感。

（一）玩轉指南球，解碼月相

指南球不僅僅能幫我們指示南北方向，還會對我們有許多不同的幫助。老師提出任務讓學生觀察歸納：人朝南站立，手持指南球，手臂伸直讓指南球保持在與眼睛在同一水平面上，以自己身體為中心點讓指南球逆時針方向轉一周，把從四面八方八個方位看到的白球形狀記錄在記錄紙上，每個同學都要求觀察下，完成后再小組時比較下記錄單上的結果。

學生通過把記錄結果與生活經驗、與月相圖的匯集比較會豁然發現：在這里，指南球完整地向我們演示了一個完整的月相變化過程。

（二）回眸地月系，構筑宇宙視野

拘泥于地球視野，學生對月球的運行軌跡、對月球亮面始終朝向太陽卻并不是始終朝向地球這一現象往往難以理解。指南球讓更方便我們跳出地月系，從宇宙中回眸審視整個地月系。

把指南球用橡皮泥固定到教師提供的環形雪弗板靠近外沿處，由小組中一學生把頭伸入中間的圓孔，其他成員幫助把月相儀架設在圓心同學眼前。由中間的同學從朝南迎太陽面開始沿逆時針方向轉動觀察月相，其他成員從外面以宇宙視野觀察地月運行關系和月球受太陽光照射情況。還可以增加指南球，讓四個指南球呈十字分布。這樣更方便學生對處在公轉軌道的月球陽光照射和地球所視月相進行對比。宇宙視野的觀察幫助學生對月球亮面始終朝向同一方向和月相有了更深刻的認識。

指南球的引入，不但激發了學生探究興趣，更降低了學生模擬實驗的難度。指南球的白面始終指向南方，學生模擬時再也不用在圓周運動同時隨時調整小球讓它白面指向不變了。

當然，這只是一個初步的STEM活動，但卻具備了STEM活動跨學科、趣味性、體驗性、協作性、情境性等特點。實現了跨學科、跨知識領域的知識、技能整合與實踐。