天文知识是《科学》教学内容的一部分。宇宙、天体是实物，但其浩瀚无边，奥秘无穷，老师和学生都不能置身于茫茫的天宇中。这些内容的教学可能是最难让学生通过“行”而“知”的。正因为如此，下面以探究“四季成因”为例，具体阐述如何设计让学生从“行”到“知”的过程和方法。

学生通过前几课的探究学习，已经明白了太阳每天的东升西落的现象实质是地球自转的原因，也是地球上昼夜形成的原因。地球上的光和热来自太阳，早晚太阳斜照地面，中午太阳几乎直照地面。一天中自己在太阳下早晚影子长，中午影子短。因此一天早晚温度低，中午温度高。

那么一年中为何有四季的变化呢？地球上所有地方都有四季的变化吗？为什么春季温暖，夏季炎热，秋季凉爽，冬季寒冷？这些是否与太阳直照地面和斜照地面有关呢？

地球围绕太阳运行就是地球的公转，地球公转一周的时间是一年。地球无论是自转还是公转地轴总是倾斜的，地轴的北端始终指向北极星。为了达到探明四季的成因，让学生懂得科学探究的方法。下面是我脱离实验室而设计的模拟实例，具体介绍如下：

(一)模拟现场设计

1. 在教室中间摆放一盏白炽灯，代表太阳。

2. 围绕“太阳”一周表示地球围绕太阳运行的“轨道”，在轨道上摆上8个地球仪，表示地球围绕太阳运行所处的8个的位置。(注意的是8个地球仪的“地轴”倾斜的方向必须一致。)

3. 地球沿轨道运行到的8个位置分别是24节气中“立春、春分、立夏、夏至、立秋、秋分、立冬、冬至”的时间节点。

4. 学生分8组就座于8个地球仪处，每组一张数据记录表。

组别：立春○春分○立夏○夏至○立秋○秋分○立冬○冬至○

地球上的五带北极圈北温带赤道南温带南极圈太阳高度角

说明：属于哪组将相应组别名称后的“○”涂黑。

(二)确定观测区域

1. 在每个地球仪上的五带(北极圈、北温带、赤道、南温带、南极圈)内各确定一个点(区域)，以这个点作地球仪的切线(相当于地球水平线)。

2. 用一根细线从“太阳”拉到“地球”上五带地区所确定的点，这根线代表太阳照到地球上的“光线”。

(三)测量太阳高度

1. 打开白炽灯，看“太阳光”照射到“地球五带”时。阳光射入的角度(太阳高度角)，即拉线(光线)与切线(水平线)的夹角。

2. 分别将细线(光线)拉到8个位置上地球仪(地球)上已确定的点(区域)，并用量角器测量出拉线(光线)与该点(区域)切线(水平线)的夹角(阳光的入射角——太阳高度角)的大约度数。

3. 学生进行测量，并填写记录表。

4. 完成模拟后，汇报数据整理如下：

地球位置立春春分立夏夏至立秋秋分立冬冬至北极圈10°15°25°30°25°20°10°<10°北温带40°50°60°70°60°50°40°30°赤 道75°80°85°90°85°80°75°>70°南温带60°50°40°30°40°50°60°70°南极圈30°25°15°<10°10°20°25°<30°

说明：表中的8个节气是以北半球(北温带)为准，南半球南温带相反。从所测得数据中可以显示出来。

(四)数据比较分析

1. 一年中北极圈和南极圈太阳的高度角小于30°，也就是阳光照射到北极圈和南极圈非常斜，北极圈和南极圈没有四季之分，终年寒冷。因此地球上的这两个地区被确定为寒带地区。

2. 地球赤道地区一年中太阳的高度角大约在70°～90°之间，阳光几乎垂直照射赤道地区。因此地球上的赤道地区也没有四季之分，终年炎热，被确定为热带地区。

3. 北温带和南温带一年中太阳的高度角大约在30°～70°之间，太阳始终斜照这两个地区，斜照的角度变化较大，所产生的温差变化也比较大，有明显的四季之分。因此这两个地区被确定为温带地区。

4. 以北温带为例，就地球运行的轨道看，地球从“立春”点运行到“立夏”点，大约需要3个月时间，这段时间就是春季。地球从“立夏”点运行到“立秋”点，大约需要3个月时间，这段时间为夏季。地球从“立秋”点运行到“立冬”点，大约需要3个月，这段时间是秋季。地球从“立冬”点运行到“立春”点，大约需要3个月，这段时间就是冬季。

(五)总结归纳结论

最后和学生一起总结出结论：阳光在同样的高度直射与斜射地球表面会形成明显不同的温度。由于地球始终是倾斜着身子在公转，所以对某一地区来说，地球处在运行轨道的不同位置，阳光照射地表的角度就出现了明显的差异，也就出现了明显不同的温度。但是无论地球运行到什么位置，阳光始终是直射赤道地区的，因此地球赤道地区温度比较高，几乎没有温差的变化，此为地球上的热带地区。无论地球运行到什么位置。阳光总是斜照地球上的南北极，所以南北极温度很低，几乎也没有温差的变化，此为地球上的寒带地区。因此，地球赤道地区和南北极没有四季之分。只有北温带和南温带地区才有明显的四季之分。但所不同的是当北温带是春季，南温带却是秋季，北温带是夏季，南温带却是冬季。

文章来源：《中国科学技术大学学报》 网址: http://www.zgkxzz.cn/qikandaodu/2021/0222/985.html

上一篇：触摸科学温度玩转探秘时空
下一篇：关于法律教义学科学性的再认知以基尔希曼和卡