E字型晝夜長短變化規律演示儀的制作與應用

史穎士 王喜貴

[摘? ?要]為了幫助學生建立直觀的空間概念，突破“晝夜長短變化規律”這一教學難點，文章提出了一種E字型晝夜長短變化規律演示儀的制作方案，詳細介紹了這種E字型演示儀的制作步驟和工作原理，闡述了將其應用于“晝夜長短變化規律”等的教學的方法。教學實踐表明該演示儀制作簡易、操作方便、演示直觀，教學效果良好，值得在地理教學中推廣應用。

[關鍵詞]晝夜長短變化;演示儀;晨昏線

[中圖分類號]? ? G633.55? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2019）34-0083-02

“地球的運動”是高中地理課程最為抽象難學的教學內容之一，而“晝夜長短變化規律”又是其中的教學難點和重點之一。“晝夜長短變化規律”難學難教的原因主要在于學生的空間抽象思維能力跟不上，不能對“晝夜長短隨太陽直射點的回歸運動而變化”這個空間概念建立起立體的直觀認識。教師要突破這一教學難點，除了要充分備課，加強講解的條理性和邏輯性之外，最關鍵的是要通過教學方法和手段的改進使教學內容更加直觀生動，幫助學生建立起空間概念，擺脫“身在此山中”的感覺，以一個“局外人、旁觀者”的視角去立體地分析和理解晝夜變化規律。筆者在多年的課堂教學實踐中，探索制作了一種 E字型晝夜長短變化規律演示儀，并將其用于“晝夜長短變化規律”的輔助教學，獲得了良好的教學效果，深受學生喜歡和好評。

一、教學演示儀的制作與原理

本演示儀的最大特點之一就是制作簡單，不需要昂貴的材料和工具，便于教師和學生快速取材制作。

1.材料與工具

材料：1紅1白硬紙板（或塑料板）2塊（30 ㎝×30 ㎝左右），螺絲釘（帶2螺帽）1枚，2 ㎝×25 ㎝小木條（或塑料條）1根。

工具：直尺、量角器、圓規、剪刀、黑色簽字筆等。

2.制作步驟

第一步：用白色硬紙板制作側視經緯網地球模型（如圖1所示），需要標注上主要經緯線。

第二步：用紅色硬紙板制作E 型具（如圖2所示）。 “一豎”長等于地球模型的直徑，“三橫”長大于地球模型的半徑，并標注出“一豎”中點“O”和中間“一橫”上的點“P”，OP的長度等于地球半徑，點“P”表示太陽直射點。

第三步：用螺絲釘作“轉軸”，將地球模型和E型具在兩“O”點處穿連，在螺絲釘上固定小木條作“手柄”，E字型演示儀制作完成（如圖3所示）。

3.原理說明

地球表面晝夜半球的分界線叫晨昏線（圈），晨昏圈平面過地心且始終與太陽光線垂直。當太陽直射點隨著季節變化在赤道南北作回歸運動時，晨昏線（圈）也跟著擺動，晨昏線分割緯線圈引起晝弧和夜弧長短的變化。本文E字型晝夜長短變化規律演示儀就是基于此原理制作的。

E型具中的“三橫”代表入射地球的平行太陽光線，“一豎”代表晨（昏）線，垂直于“三橫”。操作演示儀使E型具上的點“P”（太陽直射點）在地球模型南北回歸線之間來回移動，“一豎”和“三橫”線跟著運動，引起不同緯線圈晝弧和夜弧長短發生變化，可以形象直觀地模擬出地球表面晝夜長短隨太陽直射點回歸運動而變化的現象和規律。

二、教學應用

1.“晨昏線”教學

若E型具正放（如圖4所示），E型具的“豎”邊表示晨線，晨線以東為晝半球，晨線以西為夜半球。

若E型具反放（如圖5所示）， E型具的“豎”邊表示昏線，昏線以東為夜半球，昏線以西為晝半球。

2. “晝夜長短變化規律”教學

在課堂教學中，教師結合語言講解，向學生演示本教具：使E型具以“O”為中心分別作逆時針與順時針旋轉（“P”點從赤道開始，移動幅度23°26′），點撥和引導學生觀察，隨著太陽直射點（E型具“P”點”）的回歸運動，晨昏線（E型具的“豎”邊）是如何分割緯線圈產生晝夜長短變化現象的，并總結晝夜長短變化規律。

二分日太陽直射點在赤道上，如圖4（a）和圖5（a）所示。觀察演示儀可發現：這時晨昏線平分任一緯線圈，晝弧等于夜弧，全球晝夜平分。

自春分至秋分（北半球夏半年），太陽直射點在北半球移動。教師操作演示儀使E型具自赤道逆時針旋轉23°26′，然后又順時針返回赤道，經歷圖4（a）→圖4（b）→圖4（a）的過程。學生觀察晨昏線分割緯線圈的狀況可發現：北半球各緯線圈晝弧長夜弧短，緯度越高，晝越長夜越短，北極四周出現極晝現象。其中，春分至夏至期間，即圖4（a）→圖4（b）階段，北半球各緯度晝漸長夜漸短，極晝范圍從北極點向北極圈擴展，夏至日晝最長夜最短;夏至到秋分期間，即圖4（b）→圖4（a）階段，北半球各緯度晝漸短夜漸長，極晝范圍從北極圈向北極點縮小。南半球晝夜變化規律與北半球的正好相反。

自秋分至次年春分（北半球冬半年），太陽直射點在南半球。教師轉動E型具從赤道開始順時針旋轉23°26′，然后又逆時針返回赤道，經歷圖4（a）→圖4（c）→圖4（a）的過程。學生觀察可以發現：北半球各緯線圈晝弧短夜弧長，緯度越高，晝越短夜越長，北極四周出現極夜現象。其中，秋分至冬至期間，即圖4（a）→圖4（c）階段，北半球各緯度晝漸短夜漸長，極夜范圍從北極點向北極圈擴展，冬至日晝最短夜最長;冬至到次年春分期間，即圖4（c）→圖4（a）階段，北半球各緯度晝漸長夜漸短，極夜范圍從北極圈向北極點縮小。南半球晝夜變化規律與北半球的正好相反。

E字型晝夜長短變化規律演示儀是筆者立足課堂教學實際需要，不斷思考和探索的成果，與相關報道中的同類教具相比有它獨到的特點。首先，教具制作材料簡易好找，成本低廉，綠色環保;其次，教具制作方法簡單，易于操作;更重要的是本教具在教學應用中操作簡單，演示直觀，能突破學生知識理解上的難點，教學效果良好。該成果已于2017年獲得平涼市教學創新成果大賽二等獎的榮譽。當然，該演示儀還存在功能比較單一、攜帶不夠方便等不足，下一步筆者將努力在這些方面加以改進和突破。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 楊曉，潘延紅.淺析中學地理教學中教具的運用與開發[J].中學地理教學參考，2017（12）：18-19.

[2]? 花溪.如何用地理教具輔助“晝夜長短的變化”教學[J].中學地理教學參考，2016（20）：38-39.

[3]? 曹雪梅.教具全球晝夜變化演示儀制作與應用[J].教育教學論壇，2014（35）：88-89.

（責任編輯 周侯辰）