邓霞林

（上海市甘泉外国语中学, 上海 200061）

“探究太阳直射点的南北移动”教学设计

邓霞林

（上海市甘泉外国语中学, 上海 200061）

一、教学内容与地位

1．教学内容

黄赤交角；太阳直射点的南北移动；二分二至节气。

2．地位与作用

人类生产生活的很多方面都体现了季节性特征，如：我国许多地区农业的春播秋收。自然界的很多变化也呈现季节轮回，如气温降水的季节变化，候鸟等动物的季节性迁徙等。季节的更替是由于太阳直射点在地球表面的南北移动，而直射点在地球表面南北移动的根源在于黄赤交角的存在和地球公转。学生若能理解“黄赤交角是导致太阳直射点南北移动的根本原因”，则抓住了地球上人类社会和自然环境的季节变化的根源。

天体系统（特别是太阳系、地月系）的相关内容为地球公转的学习提供了宇宙背景知识。地球的运动包括自转和公转，地球自转的学习为公转的学习提供了部分类似的学习方法与经历。地球公转的学习也为后续内容，如气压带风带的季节移动、气候、农业生产的季节性等打下基础。

二、学情分析

学生在六年级也学习过地球公转的部分知识，但由于当时学龄低，教学要求较低，且学生间隔了几年的地理课程，大部分学生对这部分内容理解只剩下“地球绕着太阳转”。在本学期初学生学习了“专题1地球在宇宙中的位置”为地球公转的学习提供了宇宙背景知识，学习了地球的自转，为公转的学习提供了类似的学习方法与经历。在自转的学习中学生通过拨动地球仪了解用地球仪模拟地球自转的一般知识。该内容的学习对学生空间思维要求高，因而教学步伐不宜太大，更应重视循序渐进。

三、课程标准要求

《上海市中学地理课程标准（试行本）》中对该内容期望学生能“运用示意图说出太阳直射点的变化，学会阅读与地球运动有关的示意图，学习用相关软件模拟地球的公转运动”，要求为C级（最高级别）。

四、教学目标

1．能说出黄赤交角的度数；能说出二分二至日的名称、对应的日期及太阳直射点的纬度；理解黄赤交角的形成及由其产生的太阳直射点的移动并能用适当的地理表达（如模拟实验、画图等）来说明。

2．利用自制短棒（模拟太阳直射光线）和地球仪，演示随地球公转太阳直射点的南北移动。通过引出问题、提出假设、实验检验、作出结论等问题解决步骤，体会地理科学研究的一般过程。初步体会用空间视角分析地理事物。

3．通过合作学习，体会团结协作共同完成任务的愉快。通过动手动脑模拟地球的公转，激发探索地理事象本源的兴趣。

五、教学重点、难点

重点：黄赤交角的形成及由其产生的太阳直射点的南北移动。

难点：黄赤交角导致的太阳直射点的南北移动幅度。

六、主要教法、学法及说明

1．地球仪模拟实验教学与多媒体辅助教学相结合

本课采用地球仪模拟实验教学。在实验教学前请学生自制一根小棒以模拟太阳直射光线。在课堂中学生模拟随地球公转太阳直射点的南北移动以及假设黄赤交角变化时太阳直射点纬度范围的变化。

采用动画软件演示黄赤交角的形成，演示地球公转时太阳直射点的南北移动。

2．问题解决教学法

本课主要按四个步骤进行问题解决教学。第一步：创设情境，提出问题——通过对太阳直射点的探究学习，提出“太阳直射点为什么会南北移动？”第二步：作出假设——太阳直射点南北移动的原因猜想：是自转？公转？黄赤交角……第三步：实验探究、检验假设。主要通过三个地球仪模拟实验进行探究。观察太阳直射点的纬度是否随地球自转而变化；观察太阳直射点的纬度是否随地球公转而变化；假设黄赤交角变化时观察太阳直射点的纬度移动范围是否变化。第四步：得出结论。通过实验验证，请学生思考总结太阳直射点的南北移动的主要原因。

3．班级集体学习与小组合作学习相结合

本课中活动四采用前后两人一组，合作学习，尽量做到组内异质，组间同质。其余活动均为班集体学习。

七、教学设备

地球仪若干（学生两人一个、教师一个）、两学生合作自备短棒1根（代表太阳直射光线）。

教师自制太阳光线模拟装置，多媒体及课件。

八、教学过程

1．新课引入

教师：我们现在正处秋季，春花秋实，秋季是收获的季节；也是大雁南飞，候鸟迁徙的季节。再过两个月，寒冷的冬季将至，寒暑易节。这些自然和人文现象的背后有一个共同的原因，就是由于地球公转产生了季节的更替。地理学家发现形成季节更替最直接的因素是太阳直射点的南北移动。今天我们主要探究太阳直射点的南北移动。

【设计思想】了解本课学习的意义，激发学生的求知欲。

2．新课教学

学生活动一 理解黄赤交角

多媒体呈现动画，配合教师讲解，学生逐步理解一线（地轴）两面（黄道面、赤道面）三角度（黄赤交角、赤道面与地轴所成的角、黄道面与地轴所成的角）。

【设计思想】直观的动画图像演示有利于学生快速地理解地轴、黄道面、赤道面三者的空间关系。多媒体显示黄赤交角的大小，请学生回答“赤道与地轴所成的角、黄道与地轴所成的角”两个角度的数值，该回答可作为学生是否理解“一线两面”空间关系的反馈。

学生活动二 探究某时刻太阳直射点的位置

（1）学生自学阅读学案中“太阳直射点”的概念介绍，教师适时引导学生把文字内容转化为形象化的图像。

学案内容举例：

自学阅读 太阳直射点是地球表面太阳光入射角度为90度的地点。它是地心与日心连线和地球球面的交点。在某一瞬间，到达地面上太阳光线可视为平行光，太阳直射光线的延长线能通过地球球心的。

【设计思想】静态的陈述性知识的学习是程序性知识学习（学生动手画图、动手操作地球仪进行模拟实验）的基础或起步阶段。学生自学阅读陈述性知识——“太阳直射点”的概念，可提高地理学力。可能部分学生在短时间内通过阅读难以迅速明了概念，教师利用教具演示讲解，促进学生的理解深化。

【期望学生】能从两个角度理解太阳直射点的位置特征——该点太阳光线与地平面垂直，且太阳光线延长线指向地球球心。

（2）动手画一画。请学生在不同的光照图中找出太阳直射点，并依据纬度的定义在图中读出直射点的纬度数值。

学案内容举例：

请你在下图中用标出太阳直射点的位置，并说出其纬度。

图1

图2

承转：通过画图我们发现，太阳有时直射在23°26´N，有时直射在赤道，有时直射在23°26´S。在实践中，人们也发现太阳直射点总在南北移动。

（3）引出问题——太阳直射点为什么会南北移动？

由于在短时间内学生难以提出有针对性的问题，此时由教师引导提出问题。

【设计思想】要理解太阳直射点的动态变化，先掌握其某一瞬间的静态位置；同时通过图形练习不仅有利于学生把前面学习的关于太阳直射点的陈述性知识转化为程序性知识，而且也有利于教师通过观察学生的反馈及时了解学生的学习程度，调整教学进程。

【期望学生】能在图上准确地找到太阳直射点的位置。

学生活动三 提出假设——太阳直射点南北移动的原因假设

师生一起提出太阳直射点南北移动的可能原因。

【设计思想】提出假设或可能的解答是问题教学法的关键环节。学生可能提出很多无关的“解答”，比如近日点、远日点，公转的方向等等，教师尽管接受，来不及的实验验证可由学生课后延续进行。也有地理学力较低的班级学生刚开始可能没有思路，比如想不到“自转、公转”这些可能原因，这时为了保障课堂顺利进行，教师适时提醒“太阳直射点会南北移动，运动的事物估计有可能是由于运动导致的。你认为是由于哪个运动呢？”（公转吧。）“你能证明不是自转吗？”（不能）“那也把它放进来吧。”（虽然自转不是直接原因，但证伪它有利于解决部分学生的疑惑。）如果学生想不到“黄赤交角”，教师可以暂时不提，等做完自转和公转实验再作如下提示：“现在我们证实了地球公转是导致太阳直射点南北移动的一个重要原因。大家再想想，太阳直射点南北移动与地球公转的姿势有没有关系？”（斜着身子公转）“我们用一个角度来精确描述这个倾斜程度，这个角度是——”（黄赤交角）“我们来看看假设黄赤交角的变化是否会影响太阳直射点的纬度移动幅度。”

【期望学生】积极思考，采用头脑风暴，列出他们认为的所有可能答案，最好包括以下答案：公转、黄赤交角等。

学生活动四 实验探究，检验假设

（1）实验探究——观察太阳直射点的纬度是否随地球自转而变化。

学生在教师的示范下，利用小棒和地球仪模拟太阳直射情形，先不考虑地球运动的情况下，在地球仪上读出直射点的纬度。然后请学生在不考虑公转只考虑自转的情形下，观察太阳直射点的纬度是否随地球自转而变化。

【设计思想】学生动手操作，主要表现为程序性知识的学习。许多教师设计了精彩的多媒体课件来突破“黄赤交角导致的太阳直射点南北移动”这一难点，然而学生虽然知晓了这一结论，但受平面媒体的限制，学生实际很难想象“太阳直射点的南北移动”的这一事实，更难以领会是“由于黄赤交角的存在导致了太阳直射点的南北移动”。 而模拟实验恰好可以克服这些不足。太阳直射点的南北移动最直接原因是黄赤交角和地球公转，本环节的目标是排除掉地球自转是太阳直射点的南北移动最直接原因。

【期望学生】按自转方向动手转动地球，不考虑公转的情形下，观察得出太阳直射点的纬度并不随地球自转而变化。

（2）实验探究——太阳直射点的纬度是否随地球公转而变化。

假设太阳的位置不变，不考虑地球自转，学生用地球仪和小棒模拟地球公转和太阳直射光线，观察太阳直射点在地表的纬度位置的变化并做好记录。然后请一组学生为大家演示。

【设计思想】由于学生是第一次进行“太阳直射点的南北移动”模拟实验，所以可能需要教师较多的提示和指导。本活动的顺利进行，利于学生掌握主要模拟观测方法，为进一步的自主模拟实验打下基础。

【期望学生】通过模拟实验，知晓太阳直射点会随地球公转而南北移动。在目前黄赤交角为23。26’的情况下，通过实验观察得到太阳直射点的纬度变化范围。

（3）实验探究——假设黄赤交角变化时太阳直射点的纬度移动范围是否变化。

学生两两合作，利用地球仪等模拟假设黄赤交角为0。、90。、自定角度时，太阳直射点纬度位置及其变化范围。全班分为两个大组，一大组主要完成“黄赤交角为0。、自定角度（比目前大）”两种情形；第二大组主要完成“黄赤交角为90。、自定角度（比目前小）”两种情形。教师巡视指导。然后请多个小组的同学进行演示交流、质疑纠错。

学案内容举例：

图中A、B、C、D为地球在公转轨道上的四个位置。通过模拟试验，完成下表。

黄赤交角的假设角度地球处于不同公转位置时太阳直射点的纬度A B C D 23。26'(目前)* 0。23。26'N 0。23。26'S 0。9 0。自定角度(比目前大)自定角度(比目前小)

*该行四个数值的填写顺序可以不同。

【设计思想】本模拟实验希望学生动手动脑，有任务有目标，在“做”中学，有一个行为体验。部分小组可能虽然听教师介绍好黄赤交角后看似懂了，但拿到地球仪却找不到黄赤交角，或者会在地球仪的赤道和水平面判断出黄赤交角，却不知道如何才能改变黄赤交角，可以先让学生自己琢磨，教师适时深入小组讨论、点拨。

【期望学生】单个小组至少完成表格中的两栏任务，不要求每组都正确，但要求每组同学都认真思考，动手操作，积极对话。通过小组交流讨论后得出“黄赤交角大小决定了太阳直射点的纬度范围”的结论。

学生活动五 作出结论

（1）请学生思考并回答太阳直射点南北移动的主要原因。

【设计思想】耗时不长，这是问题解决教学法的最后一个环节。

【期望学生】能回答太阳直射点南北移动的主要原因。

承转：我们来观看目前黄赤交角为23。26'的地球公转动画。在动画中我们仔细观察随地球公转太阳直射点的位置与北半球的节气、日期。

（2）呈现目前黄赤交角为23。26'地球公转动画，引导学生再次感性认识太阳直射点在南北回归线之间的移动，也了解北半球两分两至日与太阳直射点的对应关系。

【设计思想】发挥多媒体课件的形象直观、知识容量大、节省板书板图时间等优点。利于学生从整体角度把握太阳直射点南北移动这一知识。

【期望学生】形成地球公转时太阳直射点南北移动的脑图，能不依靠任何资料的情形下说出北半球两分两至日与太阳直射点的对应关系。

3．课堂小结

教师：我们今天学习了一种解决问题的方法——模拟实验的方法。首先我们通过学习，提出问题——为什么太阳直射点会南北移动？然后作出假设。可能是自转，可能是公转，可能是黄赤交角等等。随后我们进行实验探究，检验假设。最后我们得出结论，排除了自转，得出是公转和黄赤交角导致了太阳直射点的南北移动。而且得出太阳直射点的南北移动范围取决于黄赤交角的大小。

通过模拟实验和问题解决，我们发现了一个知识结构，地球公转形成了一个平面——黄道面，而地球自转形成了另一个平面——赤道平面，赤道平面和黄道平面既不平行也不重合，两个平面存在一个夹角，这就是黄赤交角，目前度数是23。26'。由于存在黄赤交角，导致在地球公转过程中，太阳直射点产生了南北移动，其南北移动范围在南北回归线之间。

这个知识结构也蕴含了一个看待和思考事物的视角——空间的视角。太阳直射点的南北移动是由一个空间范围——南北回归线之间。太阳直射点的南北移动又源于黄赤交角的存在与地球公转。黄赤交角是一个空间的平面与平面之间的关系，地球公转是地球空间位置的变化。

九、课后反思

1．小组合作学习应安排合适的座位形式。

本堂课可以采用多种座位排列。面对面的平行式座位排列，有利于学生面对面交流合作，但学生面向黑板需要90度转向，如果面向黑板的时间较长，学生会觉得姿势较费力，同时教师也很难观察到全体学生完整的面部表情，这样不利于班集体教学。而本节课班级集体教学的时间较长，不宜使用这种座位方式。“U”字形座位排列，四张课桌合并，两位在后，左右各一人，均面向黑板就坐。当需要合作时，左右两位同学转身90度，面向组内。这种座位排列更有利于班集体教学，同时也兼顾了小组合作的需要。适合于小组合作时间不太长，班集体学习时间较长的教学设计。

2．学生实验模拟“假设黄赤交角比目前大、比目前小（自定角度），太阳直射点纬度位置及其变化范围”，最好由定量研究化为定性研究。

在课堂实施中，在“自定角度（比目前小）”一组上台交流演示中，虽然学生十分正确地汇报并找到了规律，但由于仪器设备还不精确，定量分析难度较大。于是没有让“自定角度（比目前大）”一组上台演示。这样的处理有合理之处，一是受课堂时间限制，二是实验操作演示均较困难。但这样做也不尽合理，因为剥夺了这一组的表达权利，这是不公平的。应该怎样处理更好呢？让该组学生代表在座位上用自己的语言表述其所发现的现象，不需要定量描述，只需要定性描述即可。更好的做法是，“假设黄赤交角为0。、90。”两种情况为定量要求，而 “自定黄赤交角角度（比目前大、比目前小）”两种情况为定性要求，两两合作完成。