初探用指南球解码月相活动的解构思路

钟九生

《月相变化》这课总是让学生觉得晦涩难懂，只能死记硬背以应付考试。随着对STEM课程的接触，就想试试让孩子自己做个指南球来解码月相。这种跨知识领域、跨学科的思维碰撞活动不是正好激发学生的自主探索精神，去攻克《月相》吗！

本活动采用做个指南球这样一个中间任务来驱动，引导学生从任务信息中解构要点、分析出技术要领，再借着成功的喜悦，通过玩指南球来理解月相变化。激活学生知识和技术融合点，让学生的科学思维呈阶梯性成长。

一、我们一起来做个指南球

（一）解构基础材料，聚焦任务方向

活动往往是从材料引出的。本活动中运用有结构的材料引导学生聚焦探究任务、唤起活动兴趣、点燃学生思维，为学生解构任务信息奠定基础。材料如下。

[教师自备材料 一定数量完成的黑白指南球，橡皮泥，太空泥，餐巾纸，记号笔 每组基础材料 直径约1.4cm圆饼形强磁铁一个，9克黑白对半蜡丸壳一个，直径5cm创意透明塑料球一个。 每组备选材料 太空泥一包，记号笔一支，水，指南针，画有圆圈、并标有四面八方方位的月相记录纸，内直径35厘米圆孔、外直径约85厘米厚5mm环形雪弗板一块。 ]

本活动由教师创设情境演示指南球引入。在激发学生尝试兴趣的同时，提出任务：做一个同样的白半球指南，黑半球指北的指南球。

（二）解构任务信息，分解任务要点

明确了我们要做什么。我们需要对任务信息进行解构，把总的任务目标分解成一个个小目标。

每一个任务都含有独特的自身信息。有些任务信息直白明了，有些则需要教师帮助学生分析解构，让其所含目标要点凸显出来。从而为接下来思考解决办法也就是技术要领奠定基础。

由于本活动是放在六年级，学生能自主解构这个任务信息。最后我们会得到如下任务要点：

1.透明的大球里套着个黑白对半的小球；

2.這个黑白球在里面是能自由转动的；

3.白半球指南、黑半球指北。

（三）解构任务要点，析出技术要领

任务要点的解构架起了任务和技术之间的桥梁，让学生更加准确地理解了任务表达的信息和各个关键小目标。任务的各个关键小目标已经逐渐清晰地展现出来，那么接下来就是要明确技术要领、确定补充材料。

在不断探讨筛选技术解决方案过程中，针对难度不同任务要点，教师也采用不同的办法。对比较容易理解的采用讨论加简单演示或只讨论就归结的方法；而对于一些理解较难的要采用头脑风暴与师生共同实践结合的方法。

同学们通过头脑风暴、动手体验、模拟求证等一系列过程。在头脑风暴等讨论中同学们把原来所持有及受任务要领触发的想法汇集一个“观点库”。同时教师通过共同实践来触发学生的思考，充实这个“观点库”。学生在各种观念之间建立联系和链接，运用科学、数学、技术进行综合推理，归结出制作的技术细节。

任务要点1的技术要领是：采用能分开闭合的密封透明大球和黑白小球。

任务要点2的技术要领是：（1）大球里面放适量的水，让小球浮在水中。（2）小球填充物质加圆形磁铁要比同体积水轻，能浮在水中。

任务要点3的技术要领是：（1）运用指南针和磁极性质区分磁铁南北极，并做好标记。（2）应该分别填充黑白两个半球；（3）圆形磁铁要南极朝外摆放于黑半球开口平面；（4） 要让小球沿黑白拼接线保持直立，圆形磁铁摆放要靠黑半球开口平面某一边。

要补充材料有：太空泥一包，记号笔一支，水，指南针。

二、解码月相，让技术促进知识和思维

跨学科、技术增进学习环境都是STEM活动核心特征。指南球制作活动中跨越了科学和技术，我们抛弃学科界限，随心所欲地综合使用科学和技术完成了指南球的制作。这里我们将要跨越物理和天文两大知识，让学生运用自己亲手制成的指南球去探究天文现象、去解码月相问题。指南球无疑优化了月相模拟实验，让它更有趣味、更可视化，也更能帮我们跳脱地球视野的拘泥，同时增加学生的成就感。

（一）玩转指南球，解码月相

指南球不仅仅能帮我们指示南北方向，还会对我们有许多不同的帮助。老师提出任务让学生观察归纳：人朝南站立，手持指南球，手臂伸直让指南球保持在与眼睛在同一水平面上，以自己身体为中心点让指南球逆时针方向转一周，把从四面八方八个方位看到的白球形状记录在记录纸上，每个同学都要求观察下，完成后再小组时比较下记录单上的结果。

学生通过把记录结果与生活经验、与月相图的汇集比较会豁然发现：在这里，指南球完整地向我们演示了一个完整的月相变化过程。

（二）回眸地月系，构筑宇宙视野

拘泥于地球视野，学生对月球的运行轨迹、对月球亮面始终朝向太阳却并不是始终朝向地球这一现象往往难以理解。指南球让更方便我们跳出地月系，从宇宙中回眸审视整个地月系。

把指南球用橡皮泥固定到教师提供的环形雪弗板靠近外沿处，由小组中一学生把头伸入中间的圆孔，其他成员帮助把月相仪架设在圆心同学眼前。由中间的同学从朝南迎太阳面开始沿逆时针方向转动观察月相，其他成员从外面以宇宙视野观察地月运行关系和月球受太阳光照射情况。还可以增加指南球，让四个指南球呈十字分布。这样更方便学生对处在公转轨道的月球阳光照射和地球所视月相进行对比。宇宙视野的观察帮助学生对月球亮面始终朝向同一方向和月相有了更深刻的认识。

指南球的引入，不但激发了学生探究兴趣，更降低了学生模拟实验的难度。指南球的白面始终指向南方，学生模拟时再也不用在圆周运动同时随时调整小球让它白面指向不变了。

当然，这只是一个初步的STEM活动，但却具备了STEM活动跨学科、趣味性、体验性、协作性、情境性等特点。实现了跨学科、跨知识领域的知识、技能整合与实践。