淺談學(xué)生參與課堂演示實(shí)驗(yàn)在《地球概論》教學(xué)中的應(yīng)用

肖鋒軍

摘要：《地球概論》是一門(mén)內(nèi)容高度抽象、難學(xué)也難教的課程。傳統(tǒng)的黑板加粉筆和計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)方式很難達(dá)到好的教學(xué)效果。本文提出了月球同步自轉(zhuǎn)和月相變化協(xié)調(diào)演示以及行星的會(huì)合運(yùn)動(dòng)演示兩個(gè)讓學(xué)生參與的課堂演示實(shí)驗(yàn)，該方式不僅可以提高學(xué)生的參與性，而且能極大促進(jìn)學(xué)生的思考能力。該方式能顯著提高教學(xué)效果，可作為教學(xué)的一個(gè)重要補(bǔ)充方式。

關(guān)鍵詞：演示實(shí)驗(yàn)；月相；會(huì)合運(yùn)動(dòng)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）51-0158-03

一、引言

《地球概論》是高等師范院校地理科學(xué)專業(yè)的一門(mén)先行的專業(yè)基礎(chǔ)課，是學(xué)習(xí)和研究《地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》、《氣象學(xué)和氣候?qū)W》、《水文學(xué)》等專業(yè)課程的基礎(chǔ)[1-2]。同時(shí)，該課程也是中學(xué)地理課程的重要內(nèi)容和難點(diǎn)所在。與地理科學(xué)專業(yè)其他專業(yè)課程相比，《地球概論》涉及大量的三維立體運(yùn)動(dòng)，要求學(xué)生具備較高的空間想象能力。但是，傳統(tǒng)的黑板加粉筆和計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)方式通常很難提高課堂教學(xué)氣氛，實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分通常也只由教師演示，使得學(xué)生參與程度低，缺乏學(xué)習(xí)積極性，不能達(dá)到好的教學(xué)效果。

學(xué)生參與課堂演示實(shí)驗(yàn)可以作為一種調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，活躍課堂氣氛的重要教學(xué)方式[3]。地球運(yùn)動(dòng)及其地理意義是該門(mén)課程的難點(diǎn)和重點(diǎn)內(nèi)容，同時(shí)也是中學(xué)地理的必修內(nèi)容。因此，本文選取該部分教學(xué)內(nèi)容中的月球同步自轉(zhuǎn)、月相變化和行星會(huì)合運(yùn)動(dòng)作為演示實(shí)驗(yàn)案例，介紹教學(xué)過(guò)程中學(xué)生參與演示實(shí)驗(yàn)以調(diào)動(dòng)課堂氣氛的教學(xué)方式。

二、演示實(shí)驗(yàn)

1.案例一：月球同步自轉(zhuǎn)和月相變化協(xié)調(diào)演示實(shí)驗(yàn)。月球同步自轉(zhuǎn)指月球的自轉(zhuǎn)與它繞地球公轉(zhuǎn)有相同的方向（向東）和周期（恒星月）。月相則是對(duì)地球上看到的月球被太陽(yáng)照明部分的稱呼。月球在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，隨著日月距角的變化，月相也會(huì)隨之發(fā)生變化。因此，月球同步自轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)和月相變化實(shí)驗(yàn)可以分別進(jìn)行演示，也可以將兩個(gè)實(shí)驗(yàn)協(xié)調(diào)進(jìn)行演示，本文主要介紹后者。在圖1中月球從位置A開(kāi)始經(jīng)歷位置B—C—D又回到位置A，由于月球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的方向和周期相同，因此在月球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)一個(gè)周期中，月球上的箭頭始終對(duì)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(gè)教學(xué)難點(diǎn)，只是因?yàn)樵虑虻娜S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(xué)很難理解和想象月球明亮部分的具體形狀。因此，在演示實(shí)驗(yàn)中需要增加三維教具。本文的演示中，我們采用一個(gè)半邊為白色半邊為黑色的圓球用于演示太陽(yáng)光照射時(shí)月球的光明和黑暗半球，下文中簡(jiǎn)稱為黑白球。在圖3的學(xué)生參與月球同步自轉(zhuǎn)和月相變化協(xié)調(diào)演示實(shí)驗(yàn)中，圓圈中心站一位同學(xué)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(cè)位置站一位同學(xué)演示太陽(yáng)（位置a的右側(cè)并保持不動(dòng)）。在演示過(guò)程中，教師從位置a開(kāi)始逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷位置b—c—d—e—f—g—h又回到位置a，在每一個(gè)位置點(diǎn)上教師繞圓圈中心公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)的角度都相等，即教師在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中需要始終面朝圓圈中心的演示地球的同學(xué)，演示地球的同學(xué)只能看到教師的正面。同時(shí)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(xué)主要需要完成兩項(xiàng)任務(wù)：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(gè)位置點(diǎn)上的月相；第二，同學(xué)還需要通過(guò)自轉(zhuǎn)來(lái)觀察日月之間的升落關(guān)系。示范完成后，找其他同學(xué)來(lái)替換演示地球的同學(xué)，教師再演示一次。之后，就可以只讓同學(xué)來(lái)演示地球和月球。該方法可以使所有同學(xué)快速掌握月球同步自轉(zhuǎn)和月相變化的規(guī)律。月相變化演示如下：（1）朔月：當(dāng)演示月球的同學(xué)轉(zhuǎn)到位置a時(shí)，演示地球的同學(xué)只能看到黑白球的黑色半球，而且自轉(zhuǎn)時(shí)看到演示月球的同學(xué)與演示太陽(yáng)的同學(xué)同升同落。所以，日月的中天和升落時(shí)間相同。徹夜不可見(jiàn)。（2）上峨眉月：當(dāng)演示月球的同學(xué)轉(zhuǎn)到位置b時(shí)，演示地球的同學(xué)看到黑白球的左側(cè)大部分為黑色，右側(cè)小部分為白色（形狀象反寫(xiě)的C），演示太陽(yáng)的同學(xué)和演示月球的同學(xué)呈45°。所以，日落后，地球再自轉(zhuǎn)一個(gè)角度就看不到演示月球。傍晚西方天空可見(jiàn)。（3）上弦月：當(dāng)演示月球的同學(xué)轉(zhuǎn)到位置c時(shí)，演示地球的同學(xué)看到黑白球的左側(cè)部分為黑色，右側(cè)部分為白色（形狀象D）。演示太陽(yáng)的同學(xué)和演示月球的同學(xué)呈90°。所以，日出時(shí)，月亮下中天；日落時(shí)，月亮上中天；太陽(yáng)上中天時(shí)，月出。太陽(yáng)下中天時(shí)，月落。上半晚可見(jiàn)。（4）上凸月：當(dāng)演示月球的同學(xué)轉(zhuǎn)到位置d時(shí)，演示地球的同學(xué)看到黑白球的左側(cè)小部分為黑色，右側(cè)大部分為白色。演示太陽(yáng)的同學(xué)和演示月球的同學(xué)呈135°。所以，大半晚可見(jiàn)。（5）望月：當(dāng)演示月球的同學(xué)轉(zhuǎn)到位置e時(shí)，演示地球的同學(xué)只能看到黑白球的白色半球。演示太陽(yáng)的同學(xué)和演示月球的同學(xué)呈180°，而且兩者此起彼落。所以，日月的中天和升落時(shí)間相反。徹夜可見(jiàn)。（6）下凸月：當(dāng)演示月球的同學(xué)轉(zhuǎn)到位置f時(shí)，演示地球的同學(xué)看到黑白球的右側(cè)小部分為黑色，左側(cè)大部分為白色。演示太陽(yáng)的同學(xué)和演示月球的同學(xué)呈225°。所以，大半晚可見(jiàn)。（7）下弦月：當(dāng)演示月球的同學(xué)轉(zhuǎn)到位置g時(shí)，演示地球的同學(xué)看到黑白球的右側(cè)部分為黑色，左側(cè)部分為白色（形狀象反寫(xiě)的D）。演示太陽(yáng)的同學(xué)和演示月球的同學(xué)呈270°。所以，日出時(shí)，月亮上中天；日落時(shí)，月亮下中天；太陽(yáng)上中天時(shí)，月落；太陽(yáng)下中天時(shí)，月升。下半晚可見(jiàn)。（8）下峨眉月：當(dāng)演示月球的同學(xué)轉(zhuǎn)到位置h時(shí)，演示地球的同學(xué)看到黑白球的右側(cè)大部分為黑色，左側(cè)小部分為白色（形狀象C）。演示太陽(yáng)的同學(xué)和演示月球的同學(xué)呈315°。所以，黎明前可見(jiàn)。

2.案例二：行星的會(huì)合運(yùn)動(dòng)演示實(shí)驗(yàn)。會(huì)合運(yùn)動(dòng)一般指月球或行星相對(duì)于太陽(yáng)的視運(yùn)動(dòng)，即距角的周期性變化。地內(nèi)行星的會(huì)合實(shí)驗(yàn)與地外行星的會(huì)合實(shí)驗(yàn)可以分別進(jìn)行演示，也可以一起進(jìn)行演示，這里我們主要講分開(kāi)時(shí)如何進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)。在圖4的學(xué)生參與的行星的會(huì)合運(yùn)動(dòng)演示實(shí)驗(yàn)中，三個(gè)圓圈的中心站一位同學(xué)演示太陽(yáng)，一位同學(xué)站在演示太陽(yáng)同學(xué)的正下方演示地球并保持不動(dòng)，教師站在兩者之間（之外）的一個(gè)圓上的位置a（A）演示地內(nèi)（地外）行星。地內(nèi)行星演示時(shí)，教師和演示地球的同學(xué)拉一根繩子，在教師從位置a開(kāi)始逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷位置b—c—d—e—f又回到位置a，演示過(guò)程中，演示地球的同學(xué)需要依據(jù)繩子測(cè)量老師和演示太陽(yáng)的同學(xué)間的距角，并尋找最大距角。示范完成后，找其他同學(xué)來(lái)替換教師，由兩個(gè)同學(xué)來(lái)完成地內(nèi)行星的會(huì)合運(yùn)動(dòng)演示實(shí)驗(yàn)。（1）上合：當(dāng)演示地內(nèi)行星的同學(xué)從位置a轉(zhuǎn)到位置b時(shí)，演示地球的同學(xué)發(fā)現(xiàn)演示太陽(yáng)的同學(xué)正好在自己和演示地內(nèi)行星的同學(xué)之間，距角為0°。（2）東大距：當(dāng)演示地內(nèi)行星的同學(xué)從位置b轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過(guò)位置c到達(dá)位置d時(shí)，演示地球的同學(xué)發(fā)現(xiàn)自己和演示地內(nèi)行星的同學(xué)之間的距角持續(xù)增大，并達(dá)到最大距角。（3）下合：當(dāng)演示地內(nèi)行星的同學(xué)從位置d轉(zhuǎn)到位置e時(shí)，演示地球的同學(xué)發(fā)現(xiàn)自己和演示地內(nèi)行星的同學(xué)之間的距角持續(xù)減小，從最大距角變?yōu)?°。（4）西大距：當(dāng)演示地內(nèi)行星的同學(xué)從位置e轉(zhuǎn)到位置f時(shí)，演示地球的同學(xué)發(fā)現(xiàn)自己和演示地內(nèi)行星的同學(xué)之間的距角持續(xù)增大，從0°變?yōu)樽畲缶嘟?。地外行星演示時(shí)，在教師從位置A開(kāi)始逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷位置B—C—D—E—F又回到位置A，演示過(guò)程中，演示地球的同學(xué)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(xué)來(lái)替換教師，由兩個(gè)同學(xué)來(lái)完成地外行星的會(huì)合運(yùn)動(dòng)演示實(shí)驗(yàn)。（1）合：當(dāng)演示地外行星的同學(xué)從位置A轉(zhuǎn)到位置B時(shí)，演示地球的同學(xué)發(fā)現(xiàn)演示太陽(yáng)的同學(xué)正好在自己和演示地外行星的同學(xué)之間，距角為0°。（2）東方照：當(dāng)演示地外行星的同學(xué)從位置B轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過(guò)位置C到達(dá)位置D時(shí)，演示地球的同學(xué)發(fā)現(xiàn)自己和演示地外行星的同學(xué)之間的距角從0°持續(xù)變化到90°。（3）沖：當(dāng)演示地外行星的同學(xué)從位置D轉(zhuǎn)到位置E時(shí)，演示地球的同學(xué)發(fā)現(xiàn)自己正好在演示太陽(yáng)的同學(xué)和演示地外行星的同學(xué)之間，距角為180°。（4）西方照：當(dāng)演示地外行星的同學(xué)從位置E轉(zhuǎn)到位置F時(shí)，演示地球的同學(xué)發(fā)現(xiàn)自己和演示地外行星的同學(xué)之間的距角從180°持續(xù)變化到90°。

在學(xué)生掌握了上述月球同步自轉(zhuǎn)和月相變化以及行星的會(huì)合運(yùn)動(dòng)規(guī)律后，也被充分調(diào)動(dòng)了學(xué)習(xí)的積極性，這時(shí)還可以增加一些由學(xué)生自主完成的演示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。如下述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：（1）演示地球運(yùn)動(dòng)條件下的行星會(huì)合運(yùn)動(dòng)；（2）演示其他行星的會(huì)合運(yùn)動(dòng)；（3）演示月球和太陽(yáng)的會(huì)合運(yùn)動(dòng)。通過(guò)這一部分的內(nèi)容進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考探索問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題以及團(tuán)隊(duì)配合的能力，促使學(xué)生以更大的熱情投入到學(xué)習(xí)中，并從中體會(huì)探求知識(shí)的樂(lè)趣和成就感。

三、結(jié)語(yǔ)

本文提出了月球同步自轉(zhuǎn)和月相變化協(xié)調(diào)演示以及行星的會(huì)合運(yùn)動(dòng)演示兩個(gè)讓學(xué)生參與的課堂演示實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)一步提出了其他幾個(gè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)。該教學(xué)方式能鍛煉學(xué)生的獨(dú)立思考能力和知識(shí)表達(dá)能力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和參與性，不僅能顯著提高教學(xué)效果，而且有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和教學(xué)能力，對(duì)學(xué)生未來(lái)的職業(yè)生涯也有很大幫助。

參考文獻(xiàn)：

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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