6. 昼夜交替 教学设计
1学情分析
昼夜交替现象是学生眼中习以为常的现象。对昼夜交替现象的成因，学生的想法却是五花八门。在研究这节课的过程中，先后到四所学校共7个班级授课。每次上课前都要通过问卷的形式获取每个学生对于昼夜成因的认识，然后归类。尽管学生不同，学生们的观点基本上表现为三大类：一是泛灵化的疲劳学说（仅占3%）。认为太阳累了，月亮出来工作，月亮累了太阳就来交换；二是昼夜交替与太阳、地球、月球的运动有关（占33%）。他们认为面对太阳就是白天，面对月亮时是黑夜；三是认为昼夜交替与太阳和地球的运动有关（占64%）。包含四种情况：第一种认为是太阳围绕着地球转动；第二种认为是地球围绕太阳转动，但不自转。第三种是地球自转。第四种，地球自转的同时围绕太阳公转。（与前三种比较，持此种观点的人数占总人数的66.7%）基于学生的实际情况，课上需要通过多种形式的讨论交流（呈现多种证据）、分组模拟实验、呈现新数据及科学史等多种策略，逐层纠正学生的错误概念，让学生经历一个完整的探究过程，用更多的事实和证据，逐步建立起地球自转与昼夜现象的正确认识。
2教学目标
科学概念：知道地球在不停地自转，自转一周为一天，需24小时；地球自转引起昼夜交替现象。
过程与方法：课上通过讨论、模拟实验以及数据分析等多种方式不断否定错误概念，建构科学概念。在合适的时机拓展科学史，了解科学家的探究历程。
情感态度价值观：探究过程中学生不断推翻错误的解释，体验到探究学习的乐趣；科学史故事与自己的探究体验结合，让学生深刻领悟科学家在科学探索过程中坚持真理的精神。同时认识到科学是不断发展的，不能迷信权威；
3重点难点
教学重点：学生通过集体研讨、模拟实验、分析数据，探究地球自转形成了昼夜交替现象。
教学难点：学生借助模拟实验提高学生的空间想象力，在探究中转化错误的前概念。
4教学过程
活动1【导入】引入教学
课前活动:
课前对学生进行前测，获取他们对昼夜成因的原有认识，并进行梳理归类。作为课上学习的起点。
（一）引入教学
教师谈话：同学们，我们生活的这个地球，每天都会经历着昼夜现象。（板书：昼夜）现在是昼（手指窗外），再过一段时间就是黑夜。黑夜过去了又是昼。昼夜总是这样有规律地交替下去。（板书：交替）我们就在这昼夜交替中慢慢长大。昼夜交替现象是怎么形成的呢？课前大家纷纷记录下自己的观点。（PPT展示）
学生：与教师互动。
活动2【活动】探究昼夜交替现象的成因
（二）探究昼夜交替现象的成因
（本环节需要根据学生的实际情况确定具体学习环节。如果学生对昼夜交替成因的相关积累比较多，就可以通过讨论的形式对错误概念有层次的逐个否定；如果学生的积累少，就先通过模拟实验进行否定。）
第一个环节：引发认知冲突，对错误概念进行第一轮否定
课前教师通过问卷的形式，了解到每位学生对昼夜交替成因的解释，并归类。课上引发学生的认知冲突：
针对某一类观点，再选择一些有代表性的图片，呈现给学生，如下图是第二类观点中，认为地球上，面对月球时就是黑夜。
学生情况：针对第一类疲劳说法，以学生现有概念水平很容易被否定掉。第二类观点中，学生的错误概念是：夜晚是由月亮决定的。持有这种观点的学生人数约占三分之一，且这种错误认识很不容易放弃，容易反复。
策略：在转变这个错误概念的时候，先启发学生通过生活中实际观察到的现象或读书获取的知识，如日月同辉等作为证据。教师在合适的时机播放学生可能提到的日月同辉现象、没有月亮的夜晚等图片，进一步丰富其证据。使得学生能放弃错误概念。一旦学生有反复，还可以继续使用上述例举的证据，加深印象促使其转变。
设计意图：呈现学生的原有认识，通过学生之间的认识不断丰富证据否定错误概念。由于第一、二类观点错误明显，相对容易解决。因此，第一轮否定，只解决前两种观点。
第二个环节：用模拟实验获取新证据，对错误概念进行第二轮否定
当学生无法运用已有知识经验对第三类只涉及日地关系的观点作出判断，教师启发学生使用模拟实验进行验证。
策略：由于本节课是学生要运用模拟实验求证，教师在与学生互动过程中，要引导学生明确模拟实验是地球仪模拟地球，蜡烛模拟太阳发出的光。实验过程中指导学生考虑地球仪的正确使用方法，如地轴指向等，蜡烛要保证照亮半个地球等。在具体实验过程中，还要具体指导。
学生通过模拟实验否定掉太阳围绕地球转动形成昼夜交替的错误概念。老师还可以进一步呈现给学生数据：
在实验结合数据的情况下，学生会放弃这个观点，开始考虑昼夜交替成因的另外三个情况，一个是地球自转，一个是地球不动但围绕太阳公转；第三个是地球自转的同时围绕太阳公转。实验显示，三种情况都可以形成昼夜交替，但学生知道，科学的解释应该只有一个，于是又需要新的证据继续否定错误概念。
设计意图：在学生现有知识不能获得正确解释后，开始引入模拟实验进一步否掉错误概念，同时引入相关数据作为证据。
第三个环节：利用新数据支持再判断，对错误概念进行第三轮否定
本环节教师引导学生继续寻找证据。如果学生现有知识水平，不能找到证据的时候，教师呈现如下新数据：
策略：学生根据资料中的数据以及生活中关于昼夜交替引发的现象，会想到一年中昼夜长短是不一样的，昼夜交替的时间是24小时，放弃“地球围绕太阳公转，但自身不动”的错误观点。他们还认为地球自转的同时公转是最合理的。此时教师引导学生如果只考虑昼夜交替现象，自转就可以了。
设计意图：随着难度的增加，学生们原有的认知水平以及操作模拟实验都不能作出判断时，教师呈现数据，作为新的研讨证据，帮助学生进行再判断，进一步否定错误的概念。
活动3【活动】梳理概念，形成结论
（三）梳理研讨过程，形成结论，呈现科学史，激发学生对科学探究的情感
1．回顾学习过程，总结结论
教师：引导学生看板书（见右图），回顾探究学习过程的同时，总结昼夜交替现象成因，并引导学生完整表达。
学生要表达的核心内容是：地球是个不透明的球体，太阳只能照亮地球的一半，面对太阳的那面是白天，背对太阳的那面是黑夜。由于地球不停地自转，昼夜就会交替出现。
教师：地球自转会引起昼夜交替现象的发生，还会带来哪些变化呢？
学生：进一步关注地球自转引起的其它自然现象。如日月星辰的升落变化等。
2．呈现科学史激发情感
教师谈话（手指板书）：关于昼夜交替现象，同学们都有自己的观点，今天的课上，我们通过讨论、模拟实验、寻找新的事实和数据，真正清楚了昼夜交替的成因。这个研究过程不过短短的几十分钟而已。可是，你们知道吗？古代科学家们对这个现象进行研究的时候，可是经历了一个非常漫长而曲折的过程。这其中还有一些故事，想听吗？
策略：故事是学生的最爱。教师以讲故事的方式，呈现给学生从地心说到日心说以至现在人们对昼夜交替认识的不断发展过程，诸多科学家们为坚持真理而付出的代价！适时呈现科学家们的相关照片和先进的研究工具。同时老师在讲故事过程中关注学生们的情况，及时与学生互动，了解学生的现时想法。如：听到科学家们为坚持真理而相继付出生命代价的时候，你最想说什么？等等。这样及时反馈学生的学习情况，以便做到及时调整教学。
设计意图：梳理环节，除帮助学生形成结论外，还渗透给学生元认知的学习方法。科学史故事的引入，与刚刚经历的探究学习过程完美结合，进一步激发学生们探究学习的情感、态度。
活动4【活动】拓展延伸
（三）梳理研讨过程，形成结论，呈现科学史，激发学生对科学探究的情感
1．回顾学习过程，总结结论
教师：引导学生看板书（见右图），回顾探究学习过程的同时，总结昼夜交替现象成因，并引导学生完整表达。
学生要表达的核心内容是：地球是个不透明的球体，太阳只能照亮地球的一半，面对太阳的那面是白天，背对太阳的那面是黑夜。由于地球不停地自转，昼夜就会交替出现。
教师：地球自转会引起昼夜交替现象的发生，还会带来哪些变化呢？
学生：进一步关注地球自转引起的其它自然现象。如日月星辰的升落变化等。
2．呈现科学史激发情感
教师谈话（手指板书）：关于昼夜交替现象，同学们都有自己的观点，今天的课上，我们通过讨论、模拟实验、寻找新的事实和数据，真正清楚了昼夜交替的成因。这个研究过程不过短短的几十分钟而已。可是，你们知道吗？古代科学家们对这个现象进行研究的时候，可是经历了一个非常漫长而曲折的过程。这其中还有一些故事，想听吗？
策略：故事是学生的最爱。教师以讲故事的方式，呈现给学生从地心说到日心说以至现在人们对昼夜交替认识的不断发展过程，诸多科学家们为坚持真理而付出的代价！适时呈现科学家们的相关照片和先进的研究工具。同时老师在讲故事过程中关注学生们的情况，及时与学生互动，了解学生的现时想法。如：听到科学家们为坚持真理而相继付出生命代价的时候，你最想说什么？等等。这样及时反馈学生的学习情况，以便做到及时调整教学。
设计意图：梳理环节，除帮助学生形成结论外，还渗透给学生元认知的学习方法。科学史故事的引入，与刚刚经历的探究学习过程完美结合，进一步激发学生们探究学习的情感、态度。
活动5【活动】课外延伸活动
教师谈话（呈现北京、乌鲁木齐位置）描述问题：当北京时间6：30的时候，北京的小朋友已经起床了，而乌鲁木齐的小朋友还在甜甜的梦中。是那里的小朋友很懒吗？那是怎么回事呢？下次课我们再来讨论这个问题。
设计意图：引出新的问题，为地球自转方向的研究做铺垫。
课件22张PPT。昼 夜 交 替第三类观点：
昼夜交替与太阳、地球的运动有关。第二类观点：
昼夜交替与太阳、地球、月球的运动有关系。第一类观点：
太阳累了，就要换月亮来工作。月亮累了，就换太阳来工作。第二类观点：
昼夜交替与太阳、地球、月球的运动有关。第二类观点：
昼夜交替与太阳、地球、月球运动有关。15地球是一个不透明的球体
昼夜第三类观点：
昼夜交替与太阳、地球的运动有关。第二类观点：
昼夜交替与太阳、地球、月球的运动有关系。第三类观点：
昼夜交替与太阳、地球运动有关。第三类类观点：
昼夜交替与太阳、地球运动有关。第三类观点：
昼夜交替与太阳、地球运动有关。昼 夜 交 替?太阳离地球1.5亿千米;
?太阳运行的速度是250千米/秒;
资料一?太阳绕地球一圈要花1047小时。
?也就是说要约43天才会发生一次昼夜交替现象。?科学家照此速度推算: 地球绕太阳一周需要8760个小时，大约1年的时间才可以发生一次昼夜交替。资料二 地球自转一周的时间是24小时。资料三布鲁诺开普勒伽利略
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