自制磁吸式日食與月食模型突破學生思維障礙

摘 要：初中學生的物理思維基本處于“具體運算階段”，不依靠實物很難想象出日食與月食的形成過程，更難以理解其原理.筆者利用生活常見材料制作磁吸式日食與月食模型，在課堂教學中創(chuàng)設日食與月食的真實情境，增強學生感知，再通過小組合作以及拓展性提問的方式，突破學生思維障礙，促進其認知發(fā)展.

關鍵詞：磁吸式日食與月食模型;認知水平;思維障礙

中圖分類號：G633.7???? 文獻標識碼：B???? 文章編號：1008-4134（2021）20-0053-02

作者簡介：顏羅麗（1995-），女，四川宜賓人，碩士，中學二級教師，研究方向：物理教學、實驗教學.

1 日食與月食的教學困境

初中學生在生活中形成一些錯誤的前概念，導致其思維具有膚淺性、片面性，他們的思維往往離不開具體事物的支撐.在初中物理教科版教材“光源 光的傳播”這一節(jié)內(nèi)容中，日食與月食是“光沿直線傳播”的重要體現(xiàn)，由于受到認知水平的限制，初中學生很難想象出日食與月食形成過程及原理，很多同學通過機械地記憶地球、月球和太陽的位置從而區(qū)分日食和月食，當再次遇到類似的情境時，依然不能很好區(qū)分，在這節(jié)課中，理解日食與月食的形成過程及原理也成為這節(jié)課的難點.

2 磁吸式日食與月食模型制作過程

制作材料：超輕黏土（藍、白、黃）、圓形磁鐵、手電筒、雙面膠.

制作步驟：（1）利用超輕黏土制作月球模型，制作時盡可能還原月球的樣貌，將磁鐵粘在月球模型上，使其可以吸附在白板上;

（2）利用超輕黏土制作地球模型，制作時盡可能還原地球的樣貌，為了減輕地球的重量，使其可以牢固吸附在白板上，利用圓形物件將地球做成空心，將磁鐵粘在地球模型上;

（3）為了增強學生的代入感，利用超輕黏土制作一個“小王子”，讓學生把自己想象成站在地球上的小王子;（4）利用手電筒發(fā)出的光模擬太陽光，將磁鐵粘在手電筒上，使手電筒可以吸附在白板上.

3 利用磁吸式日食與月食模型突破學生思維障礙

3.1 創(chuàng)設真實情境，增強學生感知

教師展示磁吸式日食與月食模型，請同學們思考日食是如何形成的，教師移動模型，使太陽、月球、地球運動到如圖1所示的情境，并提問：如果你是站在地球上的小王子，你是否會觀察到日食？通過這一美妙直觀的現(xiàn)象，學生可以發(fā)現(xiàn)此時小王子可以看到完整的太陽;教師移動月球位置，使其處于如圖2所示位置，并提問：此時小王子是否還能看到完整的太陽？學生在看到月球遮住太陽的部分光線時，可以得出此時小王子看到的是日偏食;教師再次移動月球的位置，使其處于如圖3所示位置，提問：此時小王子又將看到什么現(xiàn)象？由于月球遮住太陽發(fā)出的所有光線，學生觀察能夠得出此時小王子看到的將是日全食.教師通過創(chuàng)設這一真實情境，使日食現(xiàn)象不再遙不可及，在成功激發(fā)學生好奇心和求知欲的同時，學生頭腦中也已經(jīng)初步知道關于日食的形成過程.

為了進一步幫助學生在頭腦中建立月食形成過程，教師提問：那月食又是如何形成的？學生已經(jīng)觀察日食形成過程，能夠初步想象出月食的形成，此時教師再移動模型，使太陽、地球、月球分別運動到如圖4-6的情境，針對每一情境提出相應問題.通過這一完整過程，學生初步認識日食和月食現(xiàn)象，并且知道日食與月食現(xiàn)象是如何發(fā)生的，但理解還不夠深入.

3.2 小組合作學習，建立日食與月食模型

學生在真實的情境中觀察到日食和月食后，已經(jīng)形成了豐富的感知覺，此時教師再引導學生利用“光沿直線傳播”的原理，通過小組合作討論的形式畫出日食與月食形成過程，由于學生思維水平的限制，教師應給學生搭建適當?shù)摹澳_手架”，首先通過動畫的形式向?qū)W生展示日食的形成原理圖，再讓學生小組合作討論畫出月食形成原理圖.在這一過程中，學生形成關于日食與月食的表象，從感性認識上升到理性認識，建立日食與月食的模型.

3.3 拓展性提問，促進學生思維發(fā)展

根據(jù)耗散結構理論，“非平衡是有序之源”，學生認識之所以能不斷提高，原因在于不斷刺激學生思維，打破原來的平衡狀態(tài)，使之遠離平衡狀態(tài)，這時學生必須充實或改革原來的圖示，使認知結構進入更高的有序狀態(tài).學生初步認識日食與月食現(xiàn)象及原理，為了刺激學生思維，提高其認識，教師可以針對日食與月食形成原理圖引導學生思考以下問題：（1）發(fā)生日食時，是否站在地球上的每個人都能觀察到日全食？如果不是，哪些區(qū)域的人觀察的是日全食，哪些區(qū)域觀察的是日偏食？發(fā)生月食時又是否是相同的情況？（2）播放發(fā)生日環(huán)食的相關新聞，提問：太陽、月球、地球處于什么情況時，才會觀察到日環(huán)食？會不會發(fā)生月環(huán)食，為什么？

4 總結

大部分初中學生的認知還處于“前運算階段”和“具體運算階段”，學生要從感性認識上升為理性認識，需要豐富的情境使他們進行全面感知，做好從感性認識到理性認識充分過渡的準備，在形成物理感知覺以后，教師通過多種形式的教學活動，引導學生進行科學思維，使其認識能夠向理性認識飛躍.最后，通過教師創(chuàng)設變式或比較等活動，促進學生認知圖式的構建，打破學生思維障礙.

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（收稿日期：2021-07-06）