自制磁吸式日食与月食模型突破学生思维障碍

摘 要：初中学生的物理思维基本处于“具体运算阶段”，不依靠实物很难想象出日食与月食的形成过程，更难以理解其原理.笔者利用生活常见材料制作磁吸式日食与月食模型，在课堂教学中创设日食与月食的真实情境，增强学生感知，再通过小组合作以及拓展性提问的方式，突破学生思维障碍，促进其认知发展.

关键词：磁吸式日食与月食模型;认知水平;思维障碍

中图分类号：G633.7     文献标识码：B     文章编号：1008-4134（2021）20-0053-02

作者简介：颜罗丽（1995-），女，四川宜宾人，硕士，中学二级教师，研究方向：物理教学、实验教学.

1 日食与月食的教学困境

初中学生在生活中形成一些错误的前概念，导致其思维具有肤浅性、片面性，他们的思维往往离不开具体事物的支撑.在初中物理教科版教材“光源 光的传播”这一节内容中，日食与月食是“光沿直线传播”的重要体现，由于受到认知水平的限制，初中学生很难想象出日食与月食形成过程及原理，很多同学通过机械地记忆地球、月球和太阳的位置从而区分日食和月食，当再次遇到类似的情境时，依然不能很好区分，在这节课中，理解日食与月食的形成过程及原理也成为这节课的难点.

2 磁吸式日食与月食模型制作过程

制作材料：超轻黏土（蓝、白、黄）、圆形磁铁、手电筒、双面胶.

制作步骤：（1）利用超轻黏土制作月球模型，制作时尽可能还原月球的样貌，将磁铁粘在月球模型上，使其可以吸附在白板上;

（2）利用超轻黏土制作地球模型，制作时尽可能还原地球的样貌，为了减轻地球的重量，使其可以牢固吸附在白板上，利用圆形物件将地球做成空心，将磁铁粘在地球模型上;

（3）为了增强学生的代入感，利用超轻黏土制作一个“小王子”，让学生把自己想象成站在地球上的小王子;（4）利用手电筒发出的光模拟太阳光，将磁铁粘在手电筒上，使手电筒可以吸附在白板上.

3 利用磁吸式日食与月食模型突破学生思维障碍

3.1 创设真实情境，增强学生感知

教师展示磁吸式日食与月食模型，请同学们思考日食是如何形成的，教师移动模型，使太阳、月球、地球运动到如图1所示的情境，并提问：如果你是站在地球上的小王子，你是否会观察到日食？通过这一美妙直观的现象，学生可以发现此时小王子可以看到完整的太阳;教师移动月球位置，使其处于如图2所示位置，并提问：此时小王子是否还能看到完整的太阳？学生在看到月球遮住太阳的部分光线时，可以得出此时小王子看到的是日偏食;教师再次移动月球的位置，使其处于如图3所示位置，提问：此时小王子又将看到什么现象？由于月球遮住太阳发出的所有光线，学生观察能够得出此时小王子看到的将是日全食.教师通过创设这一真实情境，使日食现象不再遥不可及，在成功激发学生好奇心和求知欲的同时，学生头脑中也已经初步知道关于日食的形成过程.

为了进一步帮助学生在头脑中建立月食形成过程，教师提问：那月食又是如何形成的？学生已经观察日食形成过程，能够初步想象出月食的形成，此时教师再移动模型，使太阳、地球、月球分别运动到如图4-6的情境，针对每一情境提出相应问题.通过这一完整过程，学生初步认识日食和月食现象，并且知道日食与月食现象是如何发生的，但理解还不够深入.

3.2 小组合作学习，建立日食与月食模型

学生在真实的情境中观察到日食和月食后，已经形成了丰富的感知觉，此时教师再引导学生利用“光沿直线传播”的原理，通过小组合作讨论的形式画出日食与月食形成过程，由于学生思维水平的限制，教师应给学生搭建适当的“脚手架”，首先通过动画的形式向学生展示日食的形成原理图，再让学生小组合作讨论画出月食形成原理图.在这一过程中，学生形成关于日食与月食的表象，从感性认识上升到理性认识，建立日食与月食的模型.

3.3 拓展性提问，促进学生思维发展

根據耗散结构理论，“非平衡是有序之源”，学生认识之所以能不断提高，原因在于不断刺激学生思维，打破原来的平衡状态，使之远离平衡状态，这时学生必须充实或改革原来的图示，使认知结构进入更高的有序状态.学生初步认识日食与月食现象及原理，为了刺激学生思维，提高其认识，教师可以针对日食与月食形成原理图引导学生思考以下问题：（1）发生日食时，是否站在地球上的每个人都能观察到日全食？如果不是，哪些区域的人观察的是日全食，哪些区域观察的是日偏食？发生月食时又是否是相同的情况？（2）播放发生日环食的相关新闻，提问：太阳、月球、地球处于什么情况时，才会观察到日环食？会不会发生月环食，为什么？

4 总结

大部分初中学生的认知还处于“前运算阶段”和“具体运算阶段”，学生要从感性认识上升为理性认识，需要丰富的情境使他们进行全面感知，做好从感性认识到理性认识充分过渡的准备，在形成物理感知觉以后，教师通过多种形式的教学活动，引导学生进行科学思维，使其认识能够向理性认识飞跃.最后，通过教师创设变式或比较等活动，促进学生认知图式的构建，打破学生思维障碍.

参考文献：

[1]乔际平，邢红军.物理教育心理学[M].南宁：广西教育出版社，2002.

[2]孙伟河.经验心智模型 概念模型 科学模型——概念进阶学习的三级图式[J].中学物理，2020，38（02）：6-11.

[3]冯华.做理解物理教育的物理教师[J].物理教学探讨，2017，35（04）：1-3+8.

[4]程琳.核心素养下教育心理学在物理教育中的应用[J].知识文库，2018（14）：160.

[5]符艳艳.破除思维定势负效应 提高物理教学效率[J].中学物理，2015，33（10）：7-8.

（收稿日期：2021-07-06）