“模擬月相變化”實驗創(chuàng)新設(shè)計與改進

浙江省湖州市安吉縣第四小學(313300) 王 云

教科版6年級下冊“宇宙”單元第2課“模擬月相變化”實驗，教學時，教師通常在教室一側(cè)粘上一個“太陽”，一名同學舉一個一半白一半黑的涂色球，沿座位的外圍自西向東轉(zhuǎn)動一周，其他同學則坐在座位上觀察。也有的教師在操場上畫一個大圓，舉球的同學沿著圓自西向東轉(zhuǎn)動，其他同學則在圓心處觀察。

1 實驗原型及不足

圖1是學生實驗時的一張視頻截圖，我們在大圓的4個方位取A、B、C、D 4點，便于分析問題。

1.1 行走難

舉球的同學從A點出發(fā)，自西向東繞大圓運動。為了將球的亮面對準太陽，這位同學得始終保持將自己的正面朝向太陽。從A點出發(fā)時，他是向左前方走，和平時走路區(qū)別不大，行走比較方便。到B點附近時，他要側(cè)著身子向左移動。到C點附近時，如圖片所示，他得倒著行走，同時還得不停的扭頭看路，盡量沿圓周行進。到D點附近時，他要側(cè)著身子向右移動。4個點中只有在A點可以正常行走，其余都存在一定困難。

1.2 對光難

從圖片中我們可以發(fā)現(xiàn)，即便學生倒著走，球的亮面還是沒能完全朝向太陽。而在整個實驗中，該學生在不停地調(diào)整身體姿勢和球的朝向，力求讓球的亮面對準太陽。為了對光，導致行走困難；而行走困難，又加大了對光的難度。由于對光存在問題，圈內(nèi)學生的觀察就成了問題。

1.3 理解難

由于缺少黑暗的環(huán)境，教師只是將涂色球的亮面當做月球反射太陽光，將暗面當做沒有被太陽照射到，學生理解起來有難度。同時，部分學生還容易誤解成月球就是一半白一半黑的。此外，如圖2所示，模擬實驗時月相的“弦”是豎直的，真實月相的“弦”有多種形態(tài)，更多的是傾斜的。模擬實驗與真實情況差距過大，在一定程度上影響了學生對月相形成原因的理解。

2 實驗創(chuàng)新設(shè)計

2.1 實驗器材

①高1.5 m、長和寬均為1.26 m的長方體不銹鋼框架；②與框架相匹配的遮光布；③直徑1.2 m的轉(zhuǎn)盤；④帶磁鐵的仿真月球；⑤手電筒等。具體實物如圖3(a)～(d)所示。

2.2 器材安裝及作用

(1)將轉(zhuǎn)盤固定在不銹鋼框架的頂部，讓轉(zhuǎn)盤可以自由轉(zhuǎn)動，用于模擬月球公轉(zhuǎn)軌道。制作框架時，需要在頂部加一個固定裝置。

(2)將仿真月球吸在轉(zhuǎn)盤上，隨轉(zhuǎn)盤一起轉(zhuǎn)動。

(3)用遮光布將框架整個罩住，形成暗室。在遮光布的一側(cè)開一扇門，裝上門吸，方便學生進出。在遮光布的另外一側(cè)，離地約1.3 m的地方開一個小孔，用于手電筒照射，模擬太陽。

3 實驗創(chuàng)新亮點

3.1 創(chuàng)建暗箱，環(huán)境更真實，觀察思考難度低

暗室有兩層遮光布，里層為黑色。這樣可以有效地降低光的反射。學生進入暗箱后，看到的幾乎是一片漆黑的環(huán)境，這樣的環(huán)境更加接近真實的太空環(huán)境。用它來做模擬實驗，有利于月相的形成，也便于學生觀察。

3.2 仿真月球，解決對光難問題，現(xiàn)象直觀易觀察

用同色球模擬月球不用對光，當同色球被太陽照射到時月相很明顯，而沒有被太陽照射到的部分則漆黑一片(見圖4)。接近于真實的月相，學生極易于觀察和分析。當月初或月末時，學生還可以觀察到月球、太陽同時出現(xiàn)在天空的現(xiàn)象。

3.3 公轉(zhuǎn)軌道，解決行走難問題

用轉(zhuǎn)盤模擬公轉(zhuǎn)軌道，只需用手轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤即可。自西向東轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤一周，就相當于月球繞地球公轉(zhuǎn)一周。操作簡單，且可反復探究。實驗中采用的是1.2 m直徑的轉(zhuǎn)盤，足夠容得下4名學生同時進入觀察區(qū)，學生在里面可以360°無死角觀察。

3.4 高低可調(diào)，模擬日食月食，一物多用破難點

仿真月球的位置可以根據(jù)實驗需求進行調(diào)整。當小球、觀察者和手電筒在一條直線上時，就可以觀察到日食或月食。一件實驗器材，解決學生學習中的三大難題。創(chuàng)新后的實驗，操作簡單，現(xiàn)象直觀，便于學生探究、理解和建模。