晝夜交替模擬實驗改進

姜建華

Improvement of Day-night Alternation Simulation Experiment

JIANG Jianhua

（Zhejiang Longyou Xikou Primary School， Quzhou， Zhejiang 324400）

中圖分類號：G424文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2021.18.043

晝夜交替的模擬實驗是教科版五年級下冊第四單元第一課的內容，教材設計的實驗是利用乒乓球來模擬地球、手電筒模擬太陽，通過轉動乒乓球和移動手電筒，讓學生觀察乒乓球上是否出現晝夜交替的現象，從而檢驗課堂前置的四種晝夜交替現象的假說：地球不動，太陽圍著地球轉；太陽不動，地球圍著太陽轉；地球自轉；地球圍著太陽轉，同時地球自轉。在實際教學中，本實驗容易出現以下問題：操作時，乒乓球為球體且表面比較光滑，容易滑跑，且落地后產生的聲音容易引起課堂喧鬧；用乒乓球模擬地球、手電筒模擬太陽，不夠形象逼真，向學生解釋起來也比較牽強；模擬實驗不能解釋“太陽升起，白晝到來，太陽西落，夜幕降臨”現象，偏離學生的生活實際。

實驗材料

中號地球儀（直徑：20厘米）、小型鐵架臺、自制紙板方向標、紅色燈籠（直徑略大于地球儀）、車載手機支架、手機、亞克力板底座。

實驗改進

針對教學中的不足，筆者四處查閱相關資料，其中教師用書中對本課教學也給出了建議：有條件的學校，可用小地球儀來模擬地球，這樣更逼真，效果更好。在使用地球儀時，一定要將球體從旋轉支架上取下來，這與后面的教學內容相關。模擬實驗用的地球儀一定要注意以下幾個方面：

1.選擇大小適中的地球儀，體積要比模擬太陽的紅燈籠小，這樣就不會偏離學生的實際生活經驗——太陽比地球大。另外地球儀的表面需要安裝手機支架，也不可過小，推薦使用直徑為20厘米的中號地球儀。

2.從旋轉支架上取下地球儀球體，是為了更好地模擬實驗。地球儀球體直接擺放在桌面上同樣容易出現滾動，影響操作，依據其地軸間的小孔，利用實驗室小型鐵架臺進行固定，讓地球儀球體直接穿過鐵架臺桿子，這樣既固定了地球儀的球體部分，又能讓它自由轉動。

將乒乓球改成學生喜愛的地球儀球體，接下來就要用體積更大的紅色燈籠替代手電筒，為了方便觀察，可將紅色燈籠安裝在更大一點的地球儀旋轉支架上。實驗器材由小變大，不但解決了學生操作不便的問題，而且還能通過形象逼真的效果吸引他們的注意力，激發學習興趣。

為了在模擬實驗中能觀察到太陽東升西落現象，需要觀察者以“站在地球上的視角”去觀察。筆者想到希沃投屏軟件，可以將手機上拍攝的內容，直接投屏到電子黑板，不僅可以投屏拍攝好的照片，還可以依據數據實時投屏。于是筆者利用手機攝像頭來充當地球上觀察者的眼睛，將它看到的現象通過投屏展示到大屏幕上。筆者對實驗器材再次改進，利用車載手機支架將手機固定在地球儀上，支架不僅固定效果好，還可以通過旋轉來調整手機擺放的角度。在操作過程中，準備一塊1厘米厚的亞克力板，并用刻刀在其表面刻出底座的大小，挖出圓形凹槽，將地球儀固定在亞克力板上。

解決了觀察視角的問題，接下來就是如何確定太陽東邊升起、西邊落下。首先要區分出方向，小學階段的學生對方向總是比較抽象。筆者以地球儀北半球為北、南半球為南，面向學生左邊為西、右邊為東確定方向標，并利用硬紙板制作出實體方向標。為了方便學生觀察與理解，直接將方向標固定在地球儀的上方，這樣學生在觀察模擬實驗時，太陽從東邊升起、西邊落下就一目了然了。

為了讓實驗裝置更加美觀，更加逼真，筆者還在裝置下方的亞克力板底座鋪上了太空圖（改進后的實驗裝置如圖）。

實驗優點

實驗裝置形象逼真；學生操作方便簡單；符合學生的實際生活經驗，容易理解。該裝置還能演示《證明地球在自轉》《月相的變化》《北極星不動的秘密》系列模擬演示實驗。還能演示托勒密“地心說”中“地球不動，太陽繞著地球自東向西轉”的觀點，和哥白尼“日心說”中“太陽不動，地球自西向東逆時針自轉”這兩種可能性。