《昼夜的交替》教学片段与分析

《昼夜的交替》是五年级“地球的运动”单元的第一课。整个单元按照由果溯因的思路，以人类探索地球及其运动的科技史为线索，引领学生从观察现象到揭示规律并用模型进行解释，重点培养他们的数据整理、分析、模型解释能力，以及尊重事实的科学态度和坚持不懈的探索精神。

本课从观察生活中的现象入手，引领学生发现问题、作出假设并用模拟实验加以论证，初步形成自己的观点。学生在观察同一地点白天和黑夜的图片中发现并明确问题——地球上一个地点有昼夜交替，进而对这一现象发问：昼夜的交替是怎样形成的？然后针对科学史中昼夜交替现象的两种解释，大胆发表自己的看法，用实验进行模拟，验证自己的假设，并在存疑时继续阅读资料，找到证据，寻求合理的解释。在经历这样的探究实践后学生掌握了地球自西向东围绕地轴自转，形成了昼夜交替与太阳东升西落的科学观念。他们依据太阳东升西落的地学事实，建构地球仪自西向东自转产生明暗变化的模型，提升建构模型的能力和模型解释能力。

片段一：观察、发现，明确研究问题

师：（出示同一地点图片：朝阳初升人们开始活动的图片和夕阳西下夜幕降临的图片）观察对比两幅图片，它们主要有什么不同？

生：两幅图片是同一个地点，但一幅是白天的，一幅是夜晚的。

师：你是根据什么判断的？

生：白天有太阳，人们在活动；夜晚天比较黑，太阳落山了，灯亮了。

师：人们日出而作，日落而息，昼夜对人们的生活产生了影响。在同一个地方有时是昼，有时是夜，它是怎样变化的呢？

生：昼和夜交替出现。

师：昼，是指白昼，也就是我们所说的白天，太阳从东边升起，白天就开始了；夜，是指夜晚，太阳从西边落下，夜晚逐渐开始。太阳东升西落，地球上昼夜交替。地球上的昼夜交替是怎样形成的呢？

（学生交流。）

分析：科学教学应以探究为核心，注重让学生亲身经历科学探究的过程。教师可以通过创设生活情境，调动学生的已有生活经验，使课堂情境趋于生活化。本环节旨在引领学生通过观察同一地点昼夜的图片来关注昼夜交替的现象，产生昼夜交替的相关问题：“地球上的昼夜交替是怎样形成的呢？”

片段二：作出假设

师：通过刚才的交流，大家对昼夜的形成有了一定的假设，你认为与什么有关呢？

生：太阳是恒星，恒星基本不动，地球绕太阳运动。太阳照着的一面是白天，另一面就是黑夜。

生：地球绕着太阳运动，同时地球自身也在转动，这样也会在一个地方形成明暗交替。

生：虽然很多人都在说地球在运动，但我感觉不到地球的运动。地球不动，太阳绕地球转动，也会在地球上形成昼夜。

（学生讨论，小组画图推测形成原因，交流阐明依据。同时，各组运用太阳、地球图片，结合文字，展示自己的观点。）

师：同学们大致谈到了三种情形，即：地球不动，实际上就是“地心说”；太阳不动，实际上就是“日心说”；太阳和地球都在转动。

（提供材料：地球不动太阳绕着地球转和太阳不动地球自转分别对应希腊科学家托勒密提出的“地心说”和波兰天文学家哥白尼提出的“日心说”。）

师：我们的假设有的符合“地心说”，有的符合“日心说”，有的是我们现在的认知。

分析：假设是通向科学研究的必由之路，成功的假设为探究指明方向。教学中，学生在观察中发现问题，明确探究主要任务后，调动已有认知形成对探究问题的认识，也就是探究问题的假设，为后面研究和模型建构指明方向。学生在明确研究问题后，小组内对问题充分讨论后形成统一认识，既学习合作与分享，又缩小认知差距。在探究中，教师让学生把小组内的想法记录下来，用地球和太阳的图片进行板书，将假设呈现出来，便于梳理。这几种假设也反映了学生对这个问题的认识，为后面设计模拟实验指明方向，做好铺垫。

片段三：设计模拟实验

师：这么多想法，哪个是正确的呢？我们要证明自己的假设，找出正确的解释。怎样证明我们的想法是否正确呢？

生：用模拟实验的方法。

师：在实验中怎样观察地球上的昼夜交替呢？

生：用手电筒或灯模拟太阳，地球仪模拟地球。按照自己的假设实施，观察地球上的明暗变化，明亮处是白昼，黑暗处是黑夜。随着我们设想的运动，看看一个地点是否会出现有规律的明暗交替。

师：说一说你们组的假设，准备怎样操作？

（学生汇报交流实验方案，相互补充不足之处。）

分析：模拟实验是指在难以直接拿研究对象做实验时，用模型来做实验，即模仿实验对象制作模型，或者模仿实验的某些条件进行实验。本课是地球与宇宙科学领域的内容，教师创设实验条件进行模拟，引领学生去寻求证据。教师以层层递进的问题引导学生总结实验的步骤，这一系列的问题既能调动他们的积极性，又能够让他们知道自己究竟要干什么。

片段四：操作模拟实验，分析得出结论

（各组根据自己的假设开展模拟实验，并将实验现象记录在活动手册中。）

师：你们在实验中观察到了什么现象？这说明什么？

生：太阳不动，地球自转，可以观察到昼夜的交替。

生：太阳自转，地球自转、公转，可以观察到昼夜的交替。

生：太阳转动，地球自转，可以观察到昼夜的交替。

生：太阳转动，地球不转，可以观察到昼夜的交替。

师：不同的实验，都能模拟出太阳的东升西落和昼夜交替，这说明仅依靠“地球为中心或者太阳为中心”是不能完全解释太阳的东升西落和昼夜交替，我们还需要更多的研究证据。你还有什么证据呢？

生：地球绕太阳的运动，是地球的公转。但公转一周的时间是大约365天，排除地球的公转。

（自主阅读“傅科摆”。）

师：傅科摆这一实验，给大家提供了一个什么样的证据？

生：傅科用实验的方法证实了地球的自转。

师：现在的天文望远镜、卫星等科技手段能让我们很好地观察地球与太阳的运动，了解它们的关系，为昼夜交替的形成寻找更科学的解释。综合上面的模拟实验和傅科摆实验，以及我们现在对地球与太阳关系的研究可以证明：昼夜交替是由于地球自转形成的。地球上被太阳照亮的半球处于白昼，未被太阳照亮的半球处于黑夜。我们知道了昼夜交替的主要原因，关于昼夜交替你还有哪些研究问题？

生：昼夜是怎样交替的？

分析：分析与论证是探究实践不可缺少的环节，实质就是对探究的数据进行描述，对探究的现象归纳总结，从而将实验结论升华为科学概念和规律。在展示交流环节，学生边展示边自主分析，提到了地心说、日心说都能观察到昼夜交替。教师适时提示托勒密和哥白尼的假说，这也是人类在认识昼夜交替现象时所经历的过程。此时新的问题出现了，怎么办？学生继续分析假设，提出还要找新的证据。在学生分析之后，教师补充傅科摆实验，引导他们认识要尊重证据，要有务实的科学精神。

这里，教师根据学生的分析展示了历史上人类观察昼夜交替的发展阶段，这种由学生的猜想和古代科学家的研究相结合的方法，能够引导他们对昼夜交替有更深入的思考，使他们体验古人探索宇宙、分析推理的过程。

本环节与模拟实验的操作环节相结合，旨在让学生通过实验观察相应现象，得出相应结论，培养他们建构模型的能力和模型解释能力，了解人类对地球运动不断探索的历程。

小结

杜威认为，科学教育不仅仅是要让学生学习大量的知识，更重要的是要学习科学研究的过程和方法。在教学中，教师以探究实践作为学生获取科学观念的途径，关注学生学习方式的改变，尝试引导他们经历探究实践。本课从发现问题、提出假设、设计模拟实验等各个环节，让学生充分发挥能动性，大胆提出自己的观点，初步实现自主探究。同时，教师还关注学生的课堂生成，例如，昼夜交替要在地球是不透明的前提下出现；手电筒光束具有一面性，用来模拟太阳时有局限性，可以换成灯泡；等等。

（作者单位：北京市东城区史家胡同小学）