動態模擬日食觀察裝置創新

原觀察不足之處

六年級《日食》一課主要設計了模擬三球運動、模擬日食兩個活動，由淺入深地探索日食成因。在模擬日食活動中，教材用三個帶底座的紙片模擬太陽、地球、月球，通過將三者擺放在同一直線上，并將月球放置在距離地球遠近不同的兩個位置上，模擬觀察日全食和日環食現象。在實際教學中，我發現該活動存在一些不足：在模擬觀察中，學生難以將日、地、月擺放于同一直線上；學生不知道為什么要將月球擺放在已確定好的兩個遠近不同的位置上，且只需用三年級所學的“近大遠小”對觀察到的兩種類型的日食做解釋即可，難度低；日食本應是一個連續變化的動態過程，但學生在模擬觀察中只能觀察到靜態的日食瞬間。

觀察改進

有教師基于教材增加帶滑軌、滑塊的可折疊底座，并將日、地、月固定在金屬伸縮桿上。這樣做的優勢是能保證三個天體的位置處于同一直線且月球可上下移動，但不足之處是學生仍只能觀察日食的靜態瞬間。[1]有教師將三球的位置固定，但月球無法上下移動。[2]有教師基于三球儀增加攝像頭，這樣做雖可以讓學生動態觀察日食過程，但無法調整月球位置。[3]在以上實驗的基礎上，我對模擬日食觀察裝置做了改進（如圖1）。

改進1：增加伸縮天線。將一根伸縮天線彎折成90度L形，在一端粘貼月球卡片，利用伸縮天線的特點，實現月球向上、向下、向前、向后移動。

改進2：用長木板作底座。在長木板上固定地球，連接月球的伸縮桿可以地球為圓心旋轉，實現月球繞地球轉動；在長木板上粘貼紙帶，標識三球所處位置的數值，這樣做便于學生收集數據、推理分析成因。

改進3：借助信息技術觀察。利用手機透過觀察孔拍攝整個過程，這樣，小組成員可以一起觀察現象，并根據日、月的相對大小調整月球位置。

觀察操作

模擬日食觀察的步驟分為對、調、轉、貼四步（如圖2）。

對，將手機攝像頭對準地球觀察孔。

調，一邊觀察日食情況，一邊調整月球位置（向前、向后、向上、向下移動）。

轉，使月球逆時針轉動，錄下日全食、日環食、日偏食的過程（如圖3）。

貼，在觀察記錄單中貼上三種日食發生時月球的位置（如圖4）。

我在課前拍攝了觀察指導視頻，便于學生短時間內掌握觀察操作步驟。利用這一裝置，學生只用調整月球位置，就可以觀察、錄制日食的形成過程。

改進優點

改進后的模擬日食觀察裝置具有兩大亮點：現象可視化，借助信息化技術還原了日食的動態形成過程；觀察裝置推廣性強，改進后的制作材料都是生活中容易找到的材料。通過本裝置，學生能充分建構日食發生時三球的相對運動、相對位置及相對大小等概念。

[課題：深圳市寶安區教育科學“十三五”規劃2020年度課題“引入模型與建模，促進小學科學概念轉變的實踐研究”，編號：yb2020172]

（作者單位：廣東省深圳市寶安區羅租小學）

參考文獻

[1]馬基法.自制可滑動日食演示儀改進模擬實驗[J].實驗教學與儀器，2023（02）.

[2]吳絲絲，王丹，田曉莉.小學科學教具改進的“5P”策略——以“日食和月食”為例[J].實驗教學與儀器，2021（07）.

[3]周昌勝.科學建立模型有效突破難點——“日食成因”實驗教學改進[J].中小學實驗與裝備，2017（04）.